Инженеры создают «бюджетный» вариант аппарата МРТ
Сканеры магнитно-резонансной томографии (МРТ) — самый ценный диагностический инструмент, который есть сегодня для оценки травм и заболеваний головного мозга.
Тем не менее, около двух третей людей во всем мире не имеют доступа к технологии МРТ, и более 90 процентов устройств находятся в странах с высоким уровнем доходов. Цена – вот главная причина такого положения: типичный аппарат МРТ стоит от 1 до 3 миллионов долларов, сообщает Саймон Макин в издании Scientific American.
Также аппарату необходимо специальное помещение для защиты сканера от внешних сигналов и для сдерживания мощных магнитных полей, создаваемых их сверхпроводящими магнитами, для которых требуются системы охлаждения с жидким гелием, которые дороги в эксплуатации.
В исследовании, опубликованном 14 декабря в журнале Nature Communications, исследователи из Университета Гонконга под руководством биомедицинского инженера Эда Ву описывают сканер МРТ, который не требует экранирования и получает питание от стандартной розетки.
Подход, известный как МРТ со сверхнизким полем (ULF), не обладает четкостью и разрешающей способностью, необходимыми для точной диагностики, но, по оценке авторов исследования, он гораздо менее дорогостоящий, с материальными затратами менее 20 000 долларов.
Более того, конструкция и алгоритмы машины имеют открытый исходный код, что приглашает исследователей во всем мире для помощи в разработке технологии.
МРТ использует тот факт, что мы в основном состоим из воды. Протоны в атомах водорода имеют магнитно заряженные «спины», которые выравниваются магнитным полем и исследуются радиочастотными импульсами. Различные ткани имеют разные концентрации воды и магнитную среду, и эти различия проявляются как светлые и темные контрасты на реконструированных изображениях.
В конструкции УНЧ используются не сверхпроводящие электромагниты, а постоянные магниты, что устраняет необходимость в охлаждении. Постоянные магниты генерируют всего 0,055 тесла, поэтому магнитное экранирование не требуется (стандартные сканеры МРТ используют поля 1,5 или 3 тесла).
Главный недостаток заключается в том, что сигналы слабее, поэтому отношение сигнал / шум хуже, и, как следствие, разрешение изображения ниже.
Для обеспечения портативности в конструкции УНЧ отсутствует физическое экранирование радиочастот. Вместо этого исследователи использовали алгоритм «глубокого обучения», обученный распознавать и прогнозировать сигналы помех, которые затем вычитаются из измеренных сигналов.
«Это очень полезное нововведение», — говорит биомедицинский инженер Сайрам Гитанатх из Колумбийского университета. — Это похоже на наушники с шумоподавлением, где вы пытаетесь изучить структуру шума в режиме реального времени и подавить ее».
Команда продемонстрировала устройство, просканировав 25 пациентов и сравнив изображения со стандартным МРТ-аппаратом.
Исследователи смогли выявить большинство одинаковых патологий, включая инсульт и опухоли.
«Изображения достаточно высокого качества, чтобы быть клинически полезными в ряде сценариев», — говорит нейробиолог Том Джонстон из Технологического университета Суинберна в Мельбурне, Австралия. — Быструю оценку инсульта, которая имеет большое влияние на успех вмешательств, может облегчить размещение УНЧ МРТ в большем количестве городов или даже в мобильных отделениях».
Отметим, что УНЧ-устройства не предназначены для замены высокопольных сканеров. Они перспективны в условиях «сортировки», когда пациентов нельзя перевезти или время имеет решающее значение.
Фото – yandex.net
