211service.com
Lēts, pārnēsājams MRI
Pētnieki ir izstrādājuši jaunu magnētiskās rezonanses attēlveidošanas (MRI) metodi, kas ir daudz lētāka un pārnēsājamāka nekā pašreizējā tehnoloģija. Lai gan tas nav iespējams daudziem tradicionālās medicīnas lietojumiem, ierīce varētu būt noderīga biotehnoloģijas, ģeoloģijas un rūpniecības jomās, kur lieljaudas magnēti ir pārāk dārgi vai paraugi satur magnētiskas īpašības, kas traucē lielu magnētisko lauku darbību.
Jaunā MRI metode izmanto mazjaudas magnētus un lāzerus. Pirmkārt, atomi paraugā tiek pakļauti mainīgam magnētiskajam laukam, kas tos izlīdzina dažādos virzienos. Pēc tam, kad atomi ir koncentrēti noteikšanas kamerā, to sākotnējo stāvokli var noteikt pēc to izlīdzināšanas. Lāzera gaisma, kas spīd cauri polarizētai gāzei, nolasa magnētiskos signālus no parauga, ko var rekonstruēt kā attēlu. (Kredīts: Shoujun Xu, UC Berkeley)
MRI skeneri rada attēlus par dzīvo audu iekšējām struktūrām, šķidrumu plūsmu caur caurulēm vai objektu, piemēram, akmeņu un fosīliju, struktūru. Galvenais MRI trūkums ir tāds, ka tam ir nepieciešami spēcīgi magnētiskie lauki, ko rada supravadošie magnēti, lai radītu nosakāmus signālus, kas padara to par dārgu un smagnēju tehnoloģiju.
Jauna un radikāli atšķirīga MRI ierīce, kas izstrādāta laboratorijās Aleksandrs Pines un Dmitrijs Budkers Kalifornijas universitātē Bērklijā varētu atrisināt šīs problēmas. Tas balstās uz mazjaudas magnētiem un maksā tikai dažus tūkstošus dolāru. Komanda galu galā cer samazināt pašreizējo iestatījumu un tādējādi izveidot ar akumulatoru darbināmu rokas ierīci, ko var izmantot jebkur.
Gan šī grupa, gan citi cilvēki skatās apkārt un saka: aizmirstam par tipisko veidu, kā mēs veicam magnētisko rezonansi. Endrjū Vebs , MRI speciālists Penn State University. Šī pieeja piedāvā pavisam citu veidu, kā noteikt šo MRI signālu, viņš saka.
Tradicionālajos MRI skeneros spēcīgs, vienmērīgs magnētiskais lauks liek dažiem ūdeņraža atomiem pacienta vai parauga iekšpusē griezties tajā pašā virzienā. Pēc tam radiofrekvences impulss liek saskaņotajiem ūdeņraža atomiem mainīt virzienu un nonākt augstas enerģijas stāvoklī. Kad pulss beidzas, šie atomi pakāpeniski pārkārtojas, vienlaikus izdalot enerģiju. Magnētiskā spole MRI aparātā var noteikt šo enerģiju, ko izmanto attēla izveidošanai.
Jaunā ierīce, ko sauc par optisko atomu magnetometru, ir paredzēta šķidrumu, piemēram, gāzu un ūdens, attēlošanai. Parauga materiāls vispirms tiek polarizēts ar magnētu. Pēc tam tas tiek pakļauts mainīgam magnētiskajam laukam, kurā katrs parauga atoms saņem atšķirīgu magnētisma līmeni, piešķirot tam atšķirīgu griešanos.
Pēc tam paraugs pārvietojas noteikšanas kamerā. Tomēr atšķirībā no tradicionālās MRI, kur strukturālā informācija tiek noteikta, izmantojot magnētisko spoli, Budker laboratorija izstrādāja veidu, kā noteikt MRI signālu, izmantojot gaismu. Stikla šūna netālu no kameras ir piepildīta ar rubīdija atomiem, kas ir ļoti jutīgi pret magnētisko lauku izmaiņām un var noteikt magnētiskos signālus no parauga. Kad lāzera gaisma zondē rubīdija atomus, tie maina lāzera gaismas polarizāciju atbilstoši uztverto magnētisko lauku stiprumam. Pēc tam signālus var pārveidot par attēlu. (Ierīces apraksts un provizoriskie rezultāti tika publicēti pagājušajā mēnesī Proceedings of the National Academy of Sciences. )
Visinteresantākais pētījuma aspekts ir tas, ka tajā ir apvienotas divas tehnoloģijas, kas ir gan jaunas un kuras varētu vēl vairāk uzlabot, saka Maikls Romalis , Prinstonas universitātes fiziķis, kurš izstrādā līdzīgas MRI metodes. Viņš saka, ka, izmantojot šīs divas tehnoloģijas, jūs varat izveidot diezgan vienkāršu un lētu sistēmu.
Lai gan tā sniedz radošu risinājumu dažām attēlveidošanas problēmām, šī metode, iespējams, šobrīd nav piemērota plašai medicīniskai lietošanai. Tā kā tas ir atkarīgs no piekļuves attēlotajiem šķidrumiem, vispiemērotākais medicīniskais pielietojums būtu plaušu attēlveidošana, izmantojot polarizētu gāzi, saka Shoujun Xu, Pines laboratorijas loceklis.
Tā vietā ģeologi to varētu izmantot laboratorijā, lai pētītu ar šķidrumu pildītus porainus iežu paraugus, kas bieži satur magnētiskus piemaisījumus, kas traucē lieljaudas magnētu darbību. Un ar turpmākiem uzlabojumiem to kādreiz varētu izmantot naftas rūpniecība, lai pētītu porainus materiālus, piemēram, naftas laukus un rezervuāru iežus, kuriem ir arī magnētiski piemaisījumi.
Pētnieki arī paredz šīs metodes pielietošanu mikrofluidikā, kurā tiek izmantotas maza mēroga laboratorijas tehnoloģijas, lai pētītu bioloģiskos procesus, pārbaudītu jaunas zāles un pārbaudītu toksicitātes līmeni ūdenī. Pašlaik mikroshēmām jābūt īpaši ražotām izmantošanai lieljaudas magnētiskajos laukos, lai ar MRI uzraudzītu šķidrumus un ķīmiskās reakcijas.