211service.com
Levné, přenosné MRI
Vědci přišli s novou technikou zobrazování magnetickou rezonancí (MRI), která je mnohem levnější a přenosnější než současná technologie. Ačkoli to není možné pro mnoho tradičních lékařských aplikací, zařízení by podle nich mohlo být užitečné v oblastech biotechnologie, geologie a průmyslu, kde jsou vysoce výkonné magnety příliš drahé nebo vzorky obsahují magnetické vlastnosti, které interferují s vysokými magnetickými poli.
Nová metoda MRI využívá magnety a lasery s nízkým výkonem. Nejprve jsou atomy ve vzorku vystaveny měnícímu se magnetickému poli, které je uspořádá v různých směrech. Poté, co jsou atomy koncentrovány v detekční komoře, může být jejich původní poloha určena jejich zarovnáním. Laserové světlo prosvítající polarizovaným plynem čte magnetické signály ze vzorku, které lze rekonstruovat jako obraz. (kredit: Shoujun Xu, UC Berkeley)
MRI skenery vytvářejí snímky vnitřních struktur živých tkání, proudění tekutin potrubím nebo struktury objektů, jako jsou horniny a fosilie. Hlavní nevýhodou MRI je to, že vyžaduje silná magnetická pole generovaná supravodivými magnety k produkci detekovatelných signálů, což z ní dělá drahou a nepraktickou technologii.
Nový a radikálně odlišný MRI přístroj, vyvinutý v laboratořích Alexander Pines a Dmitrij Budker na Kalifornské univerzitě v Berkeley by mohl tyto problémy vyřešit. Spoléhá na nízkoenergetické magnety a stojí jen několik tisíc dolarů. Tým nakonec doufá, že minimalizuje aktuální nastavení a vytvoří tak kapesní zařízení na baterie, které lze použít kdekoli.
Tato skupina i další lidé se rozhlížejí a říkají, zapomeňme na typický způsob, jakým provádíme magnetickou rezonanci, říká Andrew Webb , specialista na MRI na Penn State University. Tento přístup nabízí zcela odlišný způsob detekce tohoto signálu MRI, říká.
V tradičních MRI skenerech silné, jednotné magnetické pole nutí některé atomy vodíku uvnitř pacienta nebo vzorku, aby se otáčely stejným směrem. Radiofrekvenční puls pak způsobí, že zarovnané atomy vodíku posunou směr a vstoupí do vysokoenergetického stavu. Když puls skončí, tyto atomy se postupně seřizují a zároveň vydávají energii. Magnetická cívka v přístroji MRI dokáže detekovat tuto energii, která se používá k vytvoření obrazu.
Nové zařízení, nazývané optický atomový magnetometr, je navrženo tak, aby zobrazovalo tekutiny, jako jsou plyny a voda. Materiál vzorku je nejprve polarizován magnetem. Poté je vystaveno různému magnetickému poli, ve kterém každý atom ve vzorku přijímá jinou úroveň magnetismu, což mu dává jinou rotaci.
Vzorek se poté přesune do detekční komory. Na rozdíl od tradiční MRI, kde jsou strukturální informace detekovány pomocí magnetické cívky, vyvinula Budkerova laboratoř způsob, jak detekovat signál MRI pomocí světla. Skleněná cela v blízkosti komory je naplněna atomy rubidia, které jsou vysoce citlivé na změny magnetických polí a mohou detekovat magnetické signály ze vzorku. Když laserové světlo sonduje atomy rubidia, mění polarizaci laserového světla podle síly magnetických polí, které snímají. Signály lze následně rekonstruovat do podoby obrazu. (Popis zařízení a předběžné výsledky byly zveřejněny minulý měsíc v Proceedings of the National Academy of Sciences. )
Nejzajímavějším aspektem studie je, že kombinuje dvě technologie, které jsou obě mladé a mohly by být dále vylepšovány, říká Michael Romalis , fyzik z Princetonské univerzity, který vyvíjí podobné techniky MRI. S těmito dvěma technologiemi můžete vytvořit docela jednoduchý a levný systém, říká.
Přestože poskytuje kreativní řešení některých zobrazovacích problémů, tato metoda pravděpodobně není v současné době vhodná pro široké lékařské použití. Protože se spoléhá na přístup k tekutinám, které jsou zobrazeny, nejschůdnější lékařskou aplikací by bylo zobrazení plic pomocí polarizovaného plynu, říká Shoujun Xu, člen Pinesovy laboratoře.
Místo toho by ji geologové mohli použít v laboratoři ke studiu vzorků porézních hornin naplněných tekutinou, které často obsahují magnetické nečistoty, které interferují s vysoce výkonnými magnety. A s dalšími vylepšeními by ji jednou mohl použít ropný průmysl ke studiu porézních materiálů, jako jsou ropná pole a ložiskové horniny, které také obsahují magnetické nečistoty.
Výzkumníci také předpokládají použití této techniky v mikrofluidice, která využívá technologie v malém měřítku lab-on-a-chip ke studiu biologických procesů, screeningu nových léků a testování úrovní toxicity ve vodě. V současné době musí být čipy speciálně vyráběny pro použití ve vysoce výkonných magnetických polích, aby bylo možné sledovat tekutiny a chemické reakce pomocí MRI.