• Articles
• admin

3/20/01

Dawn Levy, uutispalvelu (650) 725-1944; Sähköposti: [email protected]

kaksi magneettia on halvempaa kuin yksi: Stanfordin insinöörit rakentavat edullisen MRI-skannerin

Stanfordin Packard Electrical Engineering Buildingin kellarissa on halpaa: edullinen magneettikuvaus (MRI) – skanneri. MRI-skannerit ottavat teräviä sisäkuvia kehosta, mukaan lukien aivoista, selkärangasta ja nivelistä. Magneettikuvat antavat paremman kontrastin pehmytkudoksessa kuten aivoissa verrattuna muihin kuvantamistekniikoihin, kuten röntgen -, CT-tai ultraäänitutkimuksiin. Magneettikuvat eivät ole halpoja. Yksi kokovartaloskanneri maksaa 1-3 miljoonaa dollaria, ja skannauskulut voivat ylittää 1 000 dollaria.

”henkilökohtaisesti en koskaan pitänyt magneettikuvauksen kustannuksista. Olen hyvin säästäväinen”, sanoo Steven Conolly, vanhempi tutkija uuden magneettikuvauslaitteen suunnitteluryhmässä. Tekniikan ja radiologian emeritusprofessori Albert Macovski inspiroi projektia, jota johtaa Conolly ja insinööritutkimuksen dosentti Greig Scott. Yksi joukkueen tavoitteista on luoda laadukas skanneri, joka myisi noin 150 000 dollarilla.

skannerista voi Conollyn mukaan tulla hyödyllinen kehitysmaissa tai tieteen perustutkimuksen apuväline.

työryhmän edullinen lähestymistapa MAGNEETTIKUVAUSLAITTEIDEN rakentamiseen on käytännöllinen ja haastava. Viiden vuoden työn jälkeen tutkijoilla on nyt käsissään ensimmäiset ihmiskuvat.

konstina on Conollyn mukaan käyttää kahta edullista resistiivistä magneettia kalliin suprajohtavan magneetin sijaan.

MK toimii kahdessa vaiheessa. Ensinnäkin se altistaa ihmiskehon voimakkaalle magneettikentälle. Jotkin alkuaineet, kuten vetyatomit veden ja kehon rasvan sisällä, reagoivat voimakkaaseen magneettikenttään asettumalla sen kanssa riviin samaan tapaan kuin rautajauhot asettuvat työpöytämagneetin kentän kanssa. Täällä magneettikentän on oltava hyvin voimakas, koska vetyatomit eivät reagoi magneettikenttään yhtä helposti kuin rautajauhot. Nykyisissä MAGNEETTIKUVAUSLAITTEISSA käytetään yhtä vahvoja magneetteja kuin romuttamon autojen noutamisessa.

kun vetyatomit ovat asettuneet riviin, ne luovat oman magneettisen signaalinsa. Koska eri kudosten vetyatomeilla on hieman erilaiset signaalit, magneettikuvauslaite mittaa nämä erot ja havaitsee kuvan kontrastin. Tätä toista vaihetta varten-esimerkiksi kasvaimen sisällä olevan vetyatomin ja yhden lihaksen sisällä olevan eron mittaamista varten-magneettikentän on oltava äärimmäisen tarkka, Conolly sanoo. Kenttä ei voi vaihdella enempää kuin yhden kymmenestuhannesosan, eli jos maa olisi yhtä tasainen kuin magneettikenttä, maailman korkein mäki olisi vain 20 metriä korkea.

ainoat nykyisin saatavilla olevat magneetit, jotka ovat sekä hyvin vahvoja että homogeenisia, ovat suprajohtavia magneetteja. Ne ovat magneettikuvauksen suurin yksittäinen kustannus. Conollyn mukaan on kuitenkin käynyt ilmi, että magneettikuvauslaitteen sisällä olevan magneetin ei tarvitse olla samanaikaisesti vahva ja johdonmukainen. Niinpä tiimi rakensi koko magneettikuvauksen tyhjästä, – käyttäen kahta magneettia korvaamaan perinteisen suprajohtavan magneetin. Ensimmäinen magneetti on hyvin vahva ja pystyy vuoraamaan vetyatomit. Sen ei tarvitse olla kovin tarkka, vaikka, ja on noin 40 prosenttia vaihtelua. ”Se on kuin valaisisi kirjaa lampulla”, Conolly sanoo. ”Valon voimakkuus voi vaihdella sivun pinnalla 40 prosenttia, mutta niin kauan kuin se on tarpeeksi kirkas, voit silti lukea sivua.”Toinen magneetti luo homogeenisen magneettikentän, mutta sen ei tarvitse olla vahva. Itse asiassa se on heikko ja vaatii noin kahden hiustenkuivaajan tehon. MAGNEETTIKUVAUSRYHMÄ kytkee yhden magneetin vetyatomien riviin ja toisen päälle tallentaa kehon signaalin.

molemmat magneetit ovat yksinkertaisia kupariresistiivisiä magneetteja-valmistettu tavarasta, jota kuka tahansa voisi löytää rautakaupasta. Heti kun Stanfordin MAGNEETTIKUVAUSRYHMÄ loi toimivan skannerin, he alkoivat ottaa kuvia. Yksi ryhmän tutkijoista, Blaine Chronik, meni ruokakauppaan, kun he alkoivat saada dataa ”ja vain etsivät mielenkiintoisia asioita mielikuvaksi”, Conolly kertoo. ”Kokeilimme tomaatteja ja viinirypäleitä ja muita ruokia”, sanoi projektissa mukana ollut jatko-opiskelija Sharon Ungersma.”Bacon osoitti mitä kiinnostavimman kontrastin. Pekonin rasva ja lihasjuovat olivat jyrkässä ristiriidassa keskenään. Pian ryhmä, johon kuuluivat jatko-opiskelijat Hao Xu ja Nate Matter, alkoi kuvata ihmisen käsiä ja ranteita. Kuvassa näkyvät ranneluut, jänteet ja pehmytkudos. ”Käsikuvat eivät todellakaan ole vielä samaa laatua kuin perinteiset MAGNEETTIKUVAUSKAMERAT”, Conolly sanoo, ” mutta anatomiasta voidaan nyt oikeasti puhua. Ja voimme mitata parannuksia.”

tähän kesään mennessä Conolly ennakoi kuvien olevan paljon parempia. Uusi ja parannettu homogeeninen magneetti on lähes valmis. Tämä on isompi ja voi toimia suuremmalla kenttävoimalla. Se sopii polveen, ei vain ranteeseen. Se on energiatehokkaampi ja sopivasti jopa halvempi. Joukkue tekee vielä töitä saavuttaakseen sen tasalaatuisuuden, jota he tarvitsevat alivoimamagneetissa. Koska ne luovat magneetin kelaamalla kuparinauhaa, jokainen kierros on sijoitettava tarkasti suhteessa muihin keloihin. ”Kupariteippiä on keloissa toistasataa kierrosta, joten jokainen pieni kinkku ja sidos kertyy”, Conolly sanoo. ”Ulkohalkaisija voi olla pois noin 50 tuhannesosaa tuumaa ihanteellinen – mikä on melko hyvä, mutta se on silti ongelma.”Ungersma on nyt luomassa uusia keloja tämän ongelman korjaamiseksi.

koko tiimi yrittää kuumeisesti parantaa kuvanlaatua. Työryhmä on myös innoissaan mahdollisuudesta tieteelliseen perustutkimukseen, joka avaa oven monien uusien kontrastimekanismien tutkimiseen.

työryhmä on saanut apurahoja luodakseen skannereita polven, aivojen ja rintojen kuvaamiseen. Yksi edullisen MRI-skannerin eduista on se, että sairaalat voisivat käyttää pienempiä, tiettyihin kehon osiin kohdistuvia skannereita sen sijaan, että ne ostaisivat toisen kokovartaloskannerin. Stanfordin teknologian myötä MRI-rintojen kuvantamisesta saattaa tulla kustannustehokasta rintasyöpäseulonnassa. Nousevien lääkärikulujen aikakaudella magneettikuvaus saattaa olla entistä suuremman asiakaskunnan käytettävissä.