두 개의 자석이 하나보다 저렴합니다:스탠포드 엔지니어가 저렴한 자기 공명 영상 스캐너를 만듭니다.: 3/01
3/20/01
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두 자석 하나 보다 저렴:스탠포드 엔지니어 저렴 한 자기 공명 영상 스캐너를 구축
스탠포드의 팩커드 전기 공학 건물의 지하에 거래 있다:저비용 자기 공명 영상 스캐너. 자기 공명 영상 스캐너는 뇌,척추 및 관절을 포함하여 신체의 날카로운 내부 사진을 찍습니다. 자기 공명 영상 이미지는 엑스레이,코네티컷 또는 초음파와 같은 다른 이미징 기술에 비해 뇌와 같은 연조직에서 더 나은 대비를 제공합니다. 그러나 자기 공명 영상 스캐너는 싸게 오지 않는다. 1 대의 전신 스캐너는$1 백만에서$3 백만을 요하고,검사 책임은$1,000 를 초과할 수 있습니다.
“개인적으로,나는 자기 공명 영상의 비용을 좋아하지 않았다. 나는 매우 검소 해요,”스티븐 코놀리,새로운 자기 공명 영상 스캐너를 만드는 엔지니어링 팀의 수석 연구 동료는 말한다. 공학 및 방사선과 명예 교수 알버트 마 코브 스키 코놀리 및 공학 연구 부교수 그레이 그 스콧이 이끄는 프로젝트에 영감을 불어 넣었습니다. 팀의 목표 중 하나는 약$150,000 에 판매 할 고품질 스캐너를 만드는 것입니다.
이 스캐너는 개발 도상국에서 유용 할 수도 있고 기초 과학 연구를위한 도구 일 수도 있다고 코놀리는 말한다.
자기 공명 영상 스캐너를 만드는 팀의 저비용 접근 방식은 실용적이고 도전적입니다. 그리고 작업 5 년 후,연구자들은 이제 손에 자신의 첫 번째 인간의 이미지를 가지고있다.
이 트릭은 값 비싼 초전도 자석 대신 두 개의 저렴한 저항 자석을 사용하는 것이라고 코놀리는 말한다.
자기 공명 영상은 두 단계로 작동합니다. 첫째로,그것은 강한 자기장에 인체를 드러낸다. 물 및 체 지방,내부 수소 원자를 포함 한 일부 요소 철 서류 데스크톱 자석의 필드와 정렬 만큼 일렬로 강한 자기장에 응답 합니다. 여기 자기장은 수소 원자가 철 서류정리 처럼 자기장에 쉽게 반응하지 않기 때문에 아주 강할 필요가 있다. 오늘날의 자기 공명 영상 스캐너는 폐차장에서 자동차를 데리 러 하는 데 사용 하는 강한 자석을 사용 합니다.
일단 수소 원자가 일렬로 늘어서면,그들의 자신의 자석 신호를 창조합니다. 다른 조직에서 수소 원자는 약간 다른 신호를 가지고 있기 때문에,자기 공명 영상 스캐너는 이미지의 대비를 검출,그 차이를 측정합니다. 이 두 번째 단계-예를 들어,종양 내부의 수소 원자와 근육 내부의 수소 원자 사이의 차이를 측정하는 것-자기장은 매우 정확해야한다고 코놀리는 말합니다. 이 필드는 10,000 분의 1 퍼센트 이상 다를 수 없으며,이는 지구가 자기 공명 영상 자기장만큼 평평하다면 세계에서 가장 높은 언덕은 20 피트 밖에 안된다는 것을 의미합니다.
오늘날 사용 가능한 매우 강하고 균질 한 자석은 초전도 자석입니다. 그들은 자기 공명 영상 스캐너안에 가장 큰 단순한 비용 이다. 그러나 자기 공명 영상 스캐너 내부의 자석이 동시에 강력하고 일관성이 될 필요가 없다는 것을,코놀리는 말한다 밝혀졌습니다. 그래서 팀은 기존의 초전도 자석을 대체하기 위해 두 개의 자석을 사용하여 처음부터 전체 자기 공명 영상 스캐너를 만들었습니다. 첫 번째 자석은 매우 강하고 수소 원자를 정렬 할 수 있습니다. 하지만 매우 정확할 필요는 없으며 약 40%의 변형이 있습니다. “램프를 사용하여 책을 비추는 것과 같습니다.”라고 코놀리는 말합니다. “빛의 강도는 페이지 표면에 따라 40%씩 다를 수 있지만 충분히 밝은 한 페이지를 읽을 수 있습니다.”두 번째 자석은 균질 한 자기장을 생성하지만 강할 필요는 없습니다. 사실,그것은 약 2 개의 헤어 드라이어의 힘을 필요로하는 약합니다. 자기 공명 영상 팀은 수소 원자를 일렬로 세우기 위하여 1 개의 자석을 켜고 몸의 신호를 기록하기 위하여 다른 사람을 켭니다.
두 자석 모두 단순한 구리 저항 자석입니다. 스탠포드 자기 공명 영상 팀은 작업 스캐너를 만들 자마자,그들은 사진을 찍기 시작했다. 팀 과학자 중 하나,블레인 크로닉은,그들이 처음 데이터를 얻기 시작했을 때 식료품 가게에 갔다”단지 이미지에 흥미로운 것들을 찾았다,”코놀리는 말한다. “우리는 토마토를 시도,”샤론 웅거 스마 말했다,프로젝트에 대학원생,”포도 및 기타 식품.”베이컨은 가장 흥미로운 대조를 보였다. 베이컨에 지방질과 근육 줄무늬는 서로 뚜렷한 대조안에 나타났다. 곧 대학원생 하오 쑤와 네이트 물질을 포함한 팀은 인간의 손과 손목을 이미징하기 시작했다. 이미지 조각은 손목 뼈,힘줄 및 연조직을 보여줍니다. “손 이미지는 기존의 자기 공명 영상 스캐너와 같은 품질로 아직 확실히 아니다,”코놀리는 말한다,”그러나 우리는 실제로 지금 해부학에 대해 이야기 할 수 있습니다. 그리고 우리는 개선을 측정 할 수 있습니다.”
이번 여름까지,코놀리는 이미지가 훨씬 나아질 것으로 예상한다. 새롭고 개선 된 균질 자석이 거의 완성되었습니다. 이 것은 더 크 더 높은 전계 강도에 작동할 수 있습니다. 그것은 무릎,다만 손목을 적합할 것입니다. 그것은 더 에너지 효율적이며,적절하게,심지어 저렴합니다. 이 팀은 여전히 저 강도 자석에 필요한 동질성을 달성하기 위해 노력하고 있습니다. 그들이 구리 테이프를 감아서 자석을 창조하기 때문에,각 회전은 다른 코일에 관하여 정확하게 둘 필요가 있습니다. “코일에 구리 테이프의 백 개 이상의 회전이있다,그래서 모든 작은 꼬임 및 바인드 축적,”코놀리는 말한다. “외부 직경은 이상에서 약 50,000 분의 1 인치 정도 떨어져있을 수 있습니다-꽤 좋지만 여전히 문제입니다.”운게르스마는 이제 이 문제를 해결하기 위해 새로운 코일 세트를 만들고 있습니다.
팀 전체가 이미지 품질을 개선하기 위해 노력하고 있습니다. 이 팀은 또한 많은 새로운 대비 메커니즘을 탐구하기위한 문을 열어 기본 과학 연구의 전망에 대해 기쁘게 생각합니다.
팀은 무릎,뇌 및 유방 영상 스캐너를 만드는 보조금을 받았습니다. 저비용 자기 공명 영상 스캐너의 장점 중 하나는 병원 대신 두 번째 전신 스캐너를 구입,신체의 특정 부분에 특정 작은 스캐너를 사용할 수 있다는 것입니다. 스탠포드 기술,자기 공명 영상 유 방 이미징 유방암 검사에 대 한 비용 효과적인 될 수 있습니다. 의료 비용 상승의 시대에,이 기술은 더 큰 고객에게 자기 공명 영상을 사용할 수 있도록 할 수 있습니다.