Il NIST sta sviluppando misurazioni di convalida per una tecnologia MRI portatile

risonanza magnetica (risonanza magnetica) Le macchine possono vedere chiaramente le parti non ossee del corpo – tessuti molli come il cervello, i muscoli e i legamenti – oltre a rilevare i tumori, rendendo possibile la diagnosi di molte altre malattie e condizioni. Tuttavia, i potenti magneti nelle tradizionali macchine per risonanza magnetica le rendono costose e ingombranti, rendendole un punto fermo negli ospedali e in altre grandi strutture.

In alternativa, le aziende stanno sviluppando nuove versioni portatili con campi magnetici di intensità inferiore. Questi nuovi modelli potrebbero espandere i modi in cui viene utilizzata la risonanza magnetica. Ad esempio, i sistemi di risonanza magnetica a basso campo possono essere utilizzati nelle ambulanze e in altri contesti ambulatoriali. Potrebbe anche costare molto meno e promette di rendere la risonanza magnetica disponibile più ampiamente, anche nelle comunità svantaggiate e nei paesi in via di sviluppo.

Ma affinché gli scanner MRI a basso campo raggiungano il loro pieno potenziale, sono necessarie ulteriori ricerche per comprendere la relazione tra le immagini a basso campo e le proprietà dei tessuti sottostanti che rappresentano. I ricercatori del National Institute of Standards and Technology (NIST) stanno lavorando su diversi fronti per sviluppare la tecnologia MRI a basso campo e convalidare metodi per creare immagini con campi magnetici più deboli.

“Le immagini MRI dei tessuti variano a seconda della forza magnetica”, ha affermato Kalina Jordanova, ingegnere elettrico presso il National Institute of Standards and Technology (NIST). “Con i sistemi MRI a basso campo, il contrasto delle immagini è diverso, quindi dobbiamo sapere come i tessuti umani percepiscono queste forze a basso campo”.

A tal fine, i ricercatori hanno misurato le proprietà del tessuto cerebrale a basse intensità di campo magnetico. I loro risultati sono stati pubblicati sulla rivista Materiali MRI in fisica, biologia e medicina.

I ricercatori hanno utilizzato una macchina per risonanza magnetica portatile disponibile in commercio per visualizzare il tessuto cerebrale di cinque volontari e cinque femmine. Le immagini sono state create utilizzando un campo magnetico di 64 millisla di forza, che è almeno 20 volte inferiore al campo magnetico nelle macchine per risonanza magnetica convenzionali.

Hanno raccolto immagini dell’intero cervello e ottenuto dati sulla sua materia grigia (che contiene un’alta concentrazione di neuroni), sulla sostanza bianca (il tessuto profondo del cervello che contiene le fibre nervose) e sul liquido cerebrospinale (il fluido chiaro che circonda il cervello e colonna vertebrale). gravidanza).

Questi tre componenti del cervello rispondono al campo magnetico basso in modi diversi e producono segnali distinti che riflettono le loro caratteristiche uniche, consentendo al sistema MRI di produrre immagini contenenti informazioni quantitative su ciascun componente. “Conoscere le proprietà quantitative dei tessuti ci consente di sviluppare nuove strategie di raccolta di immagini per il sistema MRI”, ha affermato Katie Keenan, ingegnere biomedico del National Institute of Standards and Technology (NIST).

In un lavoro separato, i ricercatori del NIST stanno esplorando diversi candidati materiali che potrebbero migliorare significativamente la qualità dell’immagine nelle scansioni MRI a basso campo.

Gli agenti di contrasto per risonanza magnetica, materiali magnetici che vengono iniettati nei pazienti e migliorano il contrasto dell’immagine, rendono più facile per i radiologi identificare le caratteristiche anatomiche o le prove della malattia e vengono abitualmente utilizzati nelle risonanze magnetiche a intensità di campo magnetico convenzionali. Tuttavia, i ricercatori stanno appena iniziando a capire come utilizzare gli agenti di contrasto con le nuove macchine per la risonanza magnetica a basso campo. A intensità di campo inferiori per questi scanner, gli agenti di contrasto possono agire in modo diverso rispetto a intensità di campo più elevate, creando opportunità per l’utilizzo di nuovi tipi di materiali magnetici per il miglioramento dell’immagine.

Scienziati e colleghi del National Institute of Standards and Technology (NIST) hanno confrontato la sensibilità di diversi agenti di contrasto magnetico a bassi campi magnetici. I ricercatori hanno scoperto che le nanoparticelle di ossido di ferro hanno superato gli agenti di contrasto convenzionali, che sono composti dall’elemento gadolinio, un metallo delle terre rare. A basse intensità di campo magnetico, le nanoparticelle hanno fornito un buon contrasto utilizzando una concentrazione di circa un nono di quella di una particella di gadolinio.

Le nanoparticelle di ossido di ferro offrono anche il vantaggio di essere scomposte dal corpo umano piuttosto che accumularsi potenzialmente nei tessuti, ha osservato Samuel Oberdeek, ricercatore del National Institute of Standards and Technology (NIST). In confronto, una piccola quantità di gadolinio può accumularsi nei tessuti e potrebbe confondere l’interpretazione delle future scansioni MRI se non presa in considerazione.

I ricercatori del National Institute of Standards and Technology (NIST) hanno collaborato con l’Università di Firenze in Italia e Hyperfine Inc. a Guilford, nel Connecticut, e hanno pubblicato le loro scoperte sulla rivista. Rapporti scientifici.

Foglie:

Kalina V. Jordanova, Michelle N. Martin, Stephen E. Auger, Megan E. Bowerman e Kathryn E. Keenan. Risonanza magnetica quantitativa in vivo: T.₁ Che cosa₂ Il cervello umano misura a 0,064 T. Materiali MRI in biologia, fisica e medicina. Pubblicato online il 20 maggio 2023. DOI: 10.1007/s10334-023-01095-x

Samuel D. Oberdick, Kalina V. Jordanova, John T. Lundstrom, Giacomo Paregi, Megan E. Bowerman, Gary Szabo, and Kathryn E. Keenan. Nanoparticelle di ossido di ferro come T positive₁ Mezzi di contrasto per risonanza magnetica a basso campo a 64 mt. Rapporti scientifici. Pubblicato online il 17 luglio 2023. DOI: 10.1038/s41598-023-38222-6