Дослідники з Національного інституту стандартів і технологій (NIST) вдосконалили технологію МРТ зі слабкими магнітними полями і запропонували нові методи створення зображень за допомогою таких систем. Такі МРТ можна зробити портативними і забезпечити ними машини швидкої допомоги і віддалені сільські лікарні. Такі томографи у багато разів дешевше стаціонарних.
Магнітно-резонансні томографи (МРТ) дозволяють чітко бачити м’які тканини та органи, такі як мозок, м’язи та зв’язки, дозволяють виявити пухлини. Це дає можливість діагностувати багато захворювань. Однак потужні магніти звичайних МРТ-апаратів роблять їх дорогими і громіздкими, тому їх використовують в основному у великих лікарнях і наукових інститутах.
Кілька компаній вже розробляють портативні томографи, що працюють на слабких магнітних полях (низькопольні томографи). Ці нові моделі потенційно можуть розширити можливості використання МРТ. Але сьогодні в медичних цілях їх не використовують. Проблема в тому, що зображення, що отримується низькопольним томографом, сильно відрізняється від звичайної томографії, і лікарі просто не впізнають органи і тканини добре їм відомі по стаціонарних МРТ. Це стримує поширення портативних пристроїв.
Дослідники з Національного інституту стандартів і технологій (NIST) вдосконалили технологію МРТ зі слабкими полями та запропонували нові методи створення та аналізу зображень за допомогою таких систем. “Магнітно-резонансні зображення відрізняються залежно від сили магнітного поля», — каже інженер-електрик nist Каліна Йорданова. — “Використовуючи низькопольні системи МРТ, ми повинні знати, як виглядають тканини людини на таких зображеннях».
Мозок у слабкому магнітному полі
У кожному рядку показаний один з трьох прикладів вимірювань низькопольним томографом https://link.springer.com/article/10.1007/s10334-023-01095-x знімки зроблені для різних випробовуваних. А випробуваний, який демонструє типову карту. B випробуваний з невеликим розміром голови. C випробуваний з великими шлуночками. На відміну від великих томографів на низькопольних знімки сильно відрізняються і залежать від індивідуальної анатомії.
Дослідники використовували комерційно доступний портативний апарат МРТ для отримання зображень мозку п’яти чоловіків та п’яти жінок-добровольців. Для отримання зображень використовувалося магнітне поле напруженістю 64 мілітесли, що як мінімум в 20 разів менше, ніж магнітне поле у звичайних МРТ.
Вчені зібрали зображення всього мозку і отримали дані про його сіру речовину (в якому зосереджена велика кількість нервових клітин), білої речовини (більш глибокі тканини мозку, в яких знаходяться нервові волокна) і спинномозкової рідини (прозора рідина, що оточує головний і спинний мозок).
Ці три складові мозку по-різному реагують на слабке магнітне поле і генерують сигнали, що відображають їх унікальні властивості, що дозволяє системі МРТ отримувати зображення, які містять кількісну інформацію про кожну складову.
МРТ-контрастні речовини – це магнітні матеріали, які вводяться пацієнтам і посилюють контрастність зображення. Вони полегшують рентгенологам виявлення анатомічних особливостей або ознак захворювання і регулярно використовуються в стаціонарних МРТ. При низькій напруженості поля контрастні речовини теж діють інакше.
Вчені NIST порівняли чутливість кількох магнітних контрастних речовин у слабких магнітних полях і виявили, що наночастинки оксиду заліза найкраще підходять. При низькопольній томографії наночастинки забезпечують хороший контраст, до того ж вони розщеплюються організмом людини, а не накопичуються в тканинах.
Вчені вважають, що вже в найближчі роки портативні томографи знайдуть застосування в першу чергу в машинах швидкої допомоги і невеликих сільських лікарнях.