• Articles
• admin

3/20/01

Dawn Levy, hírszolgálat (650) 725-1944; e-mail: [email protected]

két mágnes olcsóbb, mint egy: a Stanford mérnökei olcsó MRI szkennert építenek

a Stanford Packard Villamosmérnöki épületének alagsorában van egy alku: egy olcsó mágneses rezonancia képalkotó (MRI) szkenner. Az MRI szkennerek éles belső képeket készítenek a testről, beleértve az agyat, a gerincet és az ízületeket. Az MRI képek jobb kontrasztot biztosítanak a lágy szövetekben, például az agyban, mint más képalkotó technikák, például röntgen, CT vagy ultrahang. De az MRI szkennerek nem olcsók. Egy teljes test szkenner 1-3 millió dollárba kerül, a szkennelési költségek pedig meghaladhatják az 1000 dollárt.

“személy szerint soha nem tetszett az MRI költsége. Nagyon takarékos vagyok ” – mondja Steven Conolly, az új MRI szkennert létrehozó mérnöki csapat vezető kutatója. Albert Macovski mérnöki és radiológiai emeritus professzor ihlette a projektet, amelyet Conolly és Greig Scott mérnöki kutató munkatárs vezet. A csapat egyik célja egy kiváló minőségű szkenner létrehozása, amely körülbelül 150 000 dollárért eladható.

a szkenner hasznos lehet A fejlődő világban, mondja Conolly, vagy az alapkutatások eszközeként.

a csapat alacsony költségű megközelítése az MRI szkennerek építésében praktikus és kihívást jelent. Öt év munka után a kutatók most már az első emberi képeket a kezükben tartják.

Conolly szerint a trükk az, hogy két olcsó rezisztív mágnest használnak drága szupravezető mágnes helyett.

az MRI két lépésben működik. Először is, az emberi testet erős mágneses mezőnek teszi ki. Egyes elemek, beleértve a hidrogénatomokat a vízben és a testzsírban, reagálnak egy erős mágneses mezőre úgy, hogy sorakoznak vele, mint a vasreszelék az asztali mágnes mezőjéhez igazodnak. Itt a mágneses mezőnek nagyon erősnek kell lennie, mert a hidrogénatomok nem reagálnak olyan könnyen a mágneses mezőre, mint a vasreszelék. A mai MRI szkennerek olyan erős mágneseket használnak, mint amilyeneket autók felszedésére használtak egy roncstelepen.

amint a hidrogénatomok sorakoznak, létrehozzák saját mágneses jelüket. Mivel a különböző szövetekben lévő hidrogénatomok kissé eltérő jelekkel rendelkeznek, az MRI szkenner méri ezeket a különbségeket, kimutatva a kép kontrasztját. Ehhez a második lépéshez-például a tumor belsejében lévő hidrogénatom és az izom belsejében lévő hidrogénatom közötti különbség méréséhez-a mágneses mezőnek rendkívül pontosnak kell lennie, mondja Conolly. A mező nem változhat több mint egy tízezred százalékkal, ami azt jelenti, hogy ha a Föld olyan lapos lenne, mint egy MRI mágneses mező, a világ legmagasabb hegye csak 20 láb magas lenne.

az egyetlen ma elérhető mágnes, amely mind nagyon erős, mind homogén, a szupravezető mágnes. Ezek az MRI szkenner legnagyobb egyszeri költségei. De kiderült, mondja Conolly, hogy az MRI szkenner belsejében lévő mágnesnek nem kell egyszerre erősnek és következetesnek lennie. Tehát a csapat egy teljes MRI szkennert épített a semmiből, két mágnest használva a hagyományos szupravezető mágnes helyettesítésére. Az első mágnes nagyon erős, és képes a hidrogénatomok sorakozására. Ennek azonban nem kell nagyon pontosnak lennie, és körülbelül 40 százalékos variációval rendelkezik. “Ez olyan, mint egy lámpa használata egy könyv megvilágítására” – mondja Conolly. “A fényintenzitás az oldal felületén 40% – kal változhat, de amíg elég világos, akkor is elolvashatja az oldalt.”A második mágnes homogén mágneses teret hoz létre, de nem kell erősnek lennie. Valójában gyenge, körülbelül két hajszárító teljesítményét igényli. Az MRI csapat bekapcsolja az egyik mágnest a hidrogénatomok sorba állításához, a másikat pedig a test jelének rögzítéséhez.

mindkét mágnes egyszerű réz ellenállású mágnes – olyan anyagból készült, amelyet bárki megtalálhat egy boltban. Amint a Stanford MRI csapata létrehozott egy működő szkennert, elkezdtek képeket készíteni. A csapat egyik tudósa, Blaine Chronik elment az élelmiszerboltba, amikor először kezdtek adatokat szerezni, “és csak érdekes dolgokat kerestek a képhez” – mondja Conolly. “Kipróbáltuk a paradicsomot-mondta Sharon Ungersma, a projekt végzős hallgatója -, valamint a szőlőt és más ételeket.”Bacon mutatta a legérdekesebb kontrasztot. A szalonnán lévő zsír és izomcsíkok éles ellentétben álltak egymással. Hamarosan a csapat, köztük a végzős hallgatók Hao Xu és Nate Matter, elkezdett képalkotó emberi kéz és csukló. A képszeleteken a kéztőcsontok, az inak és a lágy szövetek láthatók. “A kézi képek határozottan még nem olyan minőségűek, mint a hagyományos MRI szkennerek” – mondja Conolly -, de most már anatómiáról beszélhetünk. És mérhetjük a javulást.”

ezen a nyáron Conolly arra számít, hogy a képek sokkal jobbak lesznek. Egy új-továbbfejlesztett homogén mágnes majdnem elkészült. Ez nagyobb, és nagyobb térerősséggel képes működni. A térdére is jó, nem csak a csuklójára. Energiahatékonyabb, és megfelelő módon még olcsóbb is. A csapat még mindig azon dolgozik, hogy elérje azt a homogenitást, amelyre szükségük van az alacsony szilárdságú mágnesben. Mivel rézszalag tekercselésével hozzák létre a mágnest, minden fordulatot pontosan a többi tekercshez képest kell elhelyezni. “A tekercsekben több mint száz rézszalag van, így minden apró törés és kötés felhalmozódik” – mondja Conolly. “A külső átmérő körülbelül 50 ezred hüvelykkel távolítható el az ideálistól – ami nagyon jó, de még mindig probléma.”Az Ungersma most új tekercskészletet hoz létre a probléma megoldására.

az egész csapat azzal van elfoglalva, hogy javítsa a képminőséget. A csapatot izgatja az alapvető tudományos kutatás lehetősége is, amely megnyitja az ajtót számos új kontrasztmechanizmus felfedezéséhez.

a csapat támogatást kapott a térd, az agy és a mell képalkotására szolgáló Szkennerek létrehozásához. Az alacsony költségű MRI szkenner egyik előnye, hogy a kórházak a test bizonyos részeire jellemző kisebb szkennereket használhatnak, ahelyett, hogy egy második teljes test szkennert vásárolnának. A Stanford technológiával az MRI mell képalkotás költséghatékony lehet az emlőrák szűrésében. A növekvő orvosi költségek korában, a technológia elérhetővé teheti az MRI-t egy nagyobb ügyfélkör számára.