los investigadores de la Universidad de Boston han desarrollado un nuevo metamaterial "inteligente", que cuesta menos de diez dólares para construir, que podría revolucionar la resonancia magnética MRI, haciendo que todo el proceso de MRI sea más rápido, más seguro y más accesible para los pacientesen todo el mundo. La tecnología, que se basa en el trabajo metamaterial previo del equipo, se describió en un nuevo artículo en Materiales avanzados .
Los médicos usan la resonancia magnética para diagnosticar problemas médicos al detectar anormalidades que pueden indicar cualquier cosa, desde un menisco desgarrado hasta distrofia muscular. Pero las resonancias magnéticas son costosas, exponen a los pacientes a la radiación y toman mucho tiempo, a menudo la mayor parte de unhora para una sola exploración. Encontrar suficiente tiempo de resonancia magnética para pacientes en espera puede ser un problema, incluso en hospitales de EE. UU., Pero en hospitales en países como India, los períodos de espera de un año o más pueden poner en riesgo la vida de los pacientes.
Entonces, ¿cómo podemos acelerar el proceso de resonancia magnética sin poner en peligro la calidad de la imagen? Xin Zhang, profesor de ingeniería mecánica de la Facultad de Ingeniería de BU y profesor del Centro de Fotónica, y un equipo de investigadores que incluye a Stephan Anderson, un Centro Médico de Bostonradiólogo y profesor de radiología de la Facultad de Medicina de BU, y Xiaoguang Zhao, profesor asistente de investigación de radiología de MED, se están volviendo creativos con metamateriales para resolver el problema.
La resonancia magnética funciona generando un potente campo magnético y enviando ondas de radio al cuerpo del paciente. "El campo magnético de una resonancia magnética es miles de veces más fuerte que el campo magnético de la Tierra", dice Zhao. "Una serie de radio de alta energía orquestada con precisiónlas ondas se envían al cuerpo humano y los tejidos emiten ondas de radio de baja energía que son recibidas por la resonancia magnética para producir una imagen ".
La calidad de las imágenes de resonancia magnética depende en gran medida de lo que se llama "relación señal / ruido" o SNR. Cuanto más alta sea la SNR, mejor será la imagen y la forma más directa de mejorar la SNR es subirel campo magnético. Desafortunadamente, cualquier aumento en el campo magnético también aumenta la complejidad y el costo de la resonancia magnética, así como los riesgos potenciales para los pacientes, cuyo tejido, y particularmente, cuyos dispositivos médicos implantados, se calientan literalmente por la radiación.Por eso, los radiólogos que deseen ver mejor el interior de un cuerpo no pueden simplemente aumentar la intensidad del campo magnético.
Entonces, Zhang y sus colaboradores desarrollaron un nuevo metamaterial magnético que, cuando se coloca al lado de la parte del cuerpo que es el objetivo de una exploración, aumenta la energía emitida por el cuerpo del paciente, aumenta la SNR y mejora la imagen de resonancia magnética. El metamaterial magnético, que eshecho de cableado de cobre simple y plástico, se publicó en marzo de 2019 en Física de las comunicaciones de la naturaleza .
Ahora, Zhang, Anderson, Zhao y otros miembros del equipo han llevado su desarrollo un paso más allá, desarrollando lo que ellos llaman un metamaterial "inteligente" que aumenta selectivamente las bajas emisiones de energía del cuerpo del paciente, y literalmente se apagadurante los estallidos de milisegundos de transmisión de alta energía de la máquina.
Zhang dice que el metamaterial inteligente amplifica la SNR en 10 veces, lo que mejora en gran medida la calidad de la imagen y reduce el tiempo de escaneo, abriendo una nueva forma de obtener imágenes de resonancia magnética más nítidas a un costo muy bajo.
"Acortar los exámenes de resonancia magnética es fundamental para maximizar la capacidad", dice Anderson. "Sin mencionar los ingresos, así como la experiencia general del paciente de esta poderosa tecnología de imágenes".
"El metamaterial inteligente consiste en una matriz de resonadores helicoidales metálicos estrechamente empaquetados con [un sensor pasivo]", dice Zhao. "Cuando entran las ondas de radio de alta energía, el metamaterial detecta el alto nivel de energía y se apaga"'la resonancia automáticamente. Con la excitación de radio de baja energía, el metamaterial [enciende] la resonancia y mejora el componente magnético de la onda de radio ".
Ese tiempo libre, aunque solo dura milisegundos, permite a los médicos usar el metamaterial inteligente para mejorar la energía enviada a la resonancia magnética. También disminuye la exposición general del paciente a la radiación de ondas de radio y mitiga posibles problemas de seguridad, facilitando el camino haciaadopción de esta tecnología en imágenes clínicas.
"Ahora podemos construir materiales inteligentes que puedan interactuar con las ondas de radio de manera inteligente, mejorando la señal deseada y dejando ir la señal no deseada", dice Zhang.
Los investigadores estiman que la matriz de metamateriales, desarrollada con el apoyo del Instituto Nacional de Imagen Biomédica y Bioingeniería, debería costar menos de $ 10 para construir. Aunque el prototipo de metamaterial magnético actual es una capa plana y gruesa, esperan adaptarseen una hoja de mejora de IRM ultradelgada y flexible. Integrados con sistemas de IRM clínicos, dicen, sus metamateriales magnéticos recientemente descubiertos tienen el potencial de marcar un salto cuántico en el rendimiento de la IRM.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Boston . Original escrito por Art Jahnke. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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