¿Podría una pequeña estructura en forma de anillo hecha de plástico y cobre amplificar las ya potentes capacidades de imagen de una máquina de resonancia magnética MRI? Xin Zhang, Stephan Anderson y su equipo en el Centro de Fotónica de la Universidad de Boston pueden imaginar claramente tal hazaña.Con su experiencia combinada en ingeniería, ciencia de materiales e imágenes médicas, Zhang y Anderson, junto con Guangwu Duan y Xiaoguang Zhao, diseñaron un nuevo metamaterial magnético, informaron en Física de las comunicaciones , que puede mejorar la calidad de la resonancia magnética y reducir el tiempo de exploración a la mitad.
Zhang y Anderson dicen que su metamaterial magnético podría usarse como una tecnología aditiva para aumentar el poder de imagen de las máquinas de resonancia magnética de baja potencia, aumentar el número de pacientes atendidos por las clínicas y disminuir los costos asociados, sin ninguno de los riesgos que conllevausando campos magnéticos de mayor intensidad. Incluso imaginan que el metamaterial se use con IRM de campo ultrabajo, que utiliza campos magnéticos que son miles de veces más bajos que las máquinas estándar actualmente en uso. Esto abriría la puerta para que la tecnología de IRM se generalicedisponible en todo el mundo
"Este [metamaterial magnético] crea una imagen más clara que puede producirse a más del doble de la velocidad" de una exploración de resonancia magnética actual, dice Anderson, profesor de radiología de la Facultad de Medicina y vicepresidente de investigación en el departamento de radiología del Centro Médico de Boston.
La resonancia magnética utiliza campos magnéticos y ondas de radio para crear imágenes de órganos y tejidos en el cuerpo humano, lo que ayuda a los médicos a diagnosticar posibles problemas o enfermedades. Los médicos utilizan la resonancia magnética para identificar anormalidades o enfermedades en órganos vitales, así como muchos otros tipos de tejido corporal, incluida la médula espinal y las articulaciones. "[MRI] es uno de los sistemas más complejos inventados por los seres humanos", dice Zhang, profesor de ingeniería mecánica, ingeniería eléctrica e informática, ingeniería biomédica, ciencia e ingeniería de materiales de la Facultad de Ingeniería.y profesor en el Centro de Fotónica.
Dependiendo de qué parte del cuerpo se está analizando y cuántas imágenes se requieren, una resonancia magnética puede tomar hasta una hora o más. Los pacientes pueden enfrentar largos tiempos de espera al programar un examen y, para el sistema de salud, operar ellas máquinas requieren mucho tiempo y son costosas. Fortalecer la resonancia magnética de 1.5 T el símbolo de tesla, la medición de la intensidad del campo magnético a 7.0 T definitivamente puede "subir el volumen" de las imágenes, como describen Anderson y Zhang.Las IRM de potencia se pueden hacer usando campos magnéticos más fuertes, vienen con una serie de riesgos de seguridad y costos aún más altos para las clínicas médicas. El campo magnético de una máquina de IRM es tan fuerte que las sillas y los objetos del otro lado de la habitación pueden ser absorbidos hacia la máquina- plantean peligros para operadores y pacientes por igual.
El metamaterial magnético diseñado por los investigadores de la Universidad de Boston está compuesto por una serie de unidades llamadas resonadores helicoidales, estructuras de tres centímetros de altura creadas a partir de plástico impreso en 3D y bobinas de alambre de cobre delgado, materiales que no sonson demasiado elegantes por sí solos. Pero en conjunto, los resonadores helicoidales se pueden agrupar en una matriz flexible, lo suficientemente flexible como para cubrir la rótula, el abdomen, la cabeza o cualquier parte del cuerpo de una persona que necesite imágenes. Cuando la matriz se coloca cercael cuerpo, los resonadores interactúan con el campo magnético de la máquina, aumentando la relación señal / ruido SNR de la resonancia magnética, "subiendo el volumen de la imagen" como dice Anderson.
"Mucha gente está sorprendida por su simplicidad", dice Zhang. "No es un material mágico. La parte 'mágica' es el diseño y la idea".
Para probar la matriz magnética, el equipo escaneó muslos de pollo, tomates y uvas usando una máquina de 1.5 T. Descubrieron que el metamaterial magnético produjo un aumento de 4.2 veces en la SNR, una mejora radical, lo que podría significar que los campos magnéticos más bajospodría usarse para tomar imágenes más claras de lo que es posible actualmente.
Ahora, Zhang y Anderson esperan asociarse con colaboradores de la industria para que su metamaterial magnético pueda adaptarse sin problemas para aplicaciones clínicas del mundo real.
"Si puede entregar algo que puede aumentar la SNR por un margen significativo, podemos comenzar a pensar en posibilidades que no existían antes", dice Anderson, como la posibilidad de tener una resonancia magnética cerca de campos de batalla o en otro remotoubicaciones ". Poder simplificar esta tecnología avanzada es muy atractivo", dice.
Este trabajo fue apoyado por los Institutos Nacionales de Salud, el Premio del Decano de la Facultad de Ingeniería de la Universidad de Boston, el Premio de la Asociación de Investigación Traslacional Wallace H. Coulter de la Universidad de Boston y el Premio de Encendido de la Universidad de Boston.
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Materiales proporcionado por Universidad de Boston . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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