МРТ «перчатка» обеспечивает новую возможность визуализации кисти руки
Новый вид магнитно-резонансной томографии (МРТ), с компонентом в форме перчатки, позволил получить первые четкие изображения костей, сухожилий и связок, движущихся вместе.
Исследование было проведено в Школе медицины NYU и опубликовано в «Nature Biomedical Engineering» .Оно показало, как новый компонент МРТ, вплетенный в одежду, может впервые предоставить высококачественные изображения движущихся суставов.
Авторы исследования считают, что прототип перчаток МРТ обещает стать полезным в будущем для диагностики травм напряжения, таких как кистевой туннельный синдром у офисных работников, спортсменов и музыкантов.
Поскольку изобретение показывает, как различные типы тканей воздействуют друг на друга при движении, авторы считают, что эта методика позволит построить более универсальный атлас анатомии руки, проводить операции на руке с использованием более реалистичных изображений или помочь в разработке более качественных протезов.
С момента своего появления в 1970-х годах МРТ дала возможность врачам увидеть морфологию тканей, помогая диагностировать миллионы болезней в год, от опухолей головного мозга или внутреннего кровотечения, до порванных связок. Несмотря на эти возможности, технология МРТ долгое время имела определенные ограничения.
МРТ основано на погружение тканей в магнитное поле таким образом, что любые присутствующие атомы водорода выстраиваются для создания средней магнитной силы в одном направлении в каждом срезе ткани. Эти «маленькие магниты» затем могут выводиться из равновесия радиоволнами. После воздействия радиоволнами возникают спины , они излучают радиосигналы, которые показывают их позиции и могут быть трансформированы в изображения.
Также фундаментальным для МРТ является способность радиочастотных катушек преобразовывать радиоволны в детектируемый электрический ток. К сожалению, это означает, что захваченные радиоволны («вращающиеся спины ») создают небольшие токи внутри приемных катушек, которые, в свою очередь, создают свои собственные магнитные поля и мешают соседним катушкам захватить чистые сигналы.
За последние 30 лет попытки управления взаимодействием между соседними катушками привели к созданию современных МРТ-сканеров, в которых приемные катушки сконструированы для компенсации магнитных полей в соседних катушках. Как только будет установлено наилучшее расположение, катушки больше не могут перемещаться относительно друг друга, ограничивая способность МРТ создавать сложные изображения, в двигающихся суставах.
Поскольку все текущие сканеры МРТ измеряют сигналы, которые создают токи в приемных катушках (детекторах), такие катушки всегда были спроектированы как «низкоимпедансные» структуры, которые легко пропускают ток.
Изобретение, сделанное авторами исследования, заключалось в создании структуры с высоким импедансом, которая блокирует ток, а затем измеряет, насколько сильно магнитные волны действуют на вольтаж тока в катушке.
Без электрического тока, создаваемого МР - сигналом, новые катушки приемника больше не создают магнитные поля, которые мешают соседним приемникам, тем самым устраняя необходимость в жестких структурах. Исследователи обнаружили, что их система с новыми катушками, вшитыми в хлопчатобумажную перчатку, создает «изысканные» изображения свободно движущихся мышц, сухожилий и связок в кисти руки, при имитации игры на фортепиано и захвата предметов.
Сигнал МРТ продуцируется атомами водорода (протонами), и поэтому эта технология превосходно визуализирует структуру мягких тканей, богатых водой, каждая молекула которой включает в себя два атома водорода. По этой причине МРТ отлично справляется с изображениями мышц, нервов и даже хряща, которые трудно изучать с использованием других неинвазивных методов диагностики. Однако сухожилия и связки, которые состоят из плотных белков, а не жидкости, остаются трудно различимыми и они видны как черные полосы, идущие рядом с костью.
В новом исследовании было обнаружено, что при визуализации пальцев, когда они согнуты, новые катушки показывают, как черные полосы двигались вместе с костями, что может помочь в определении признаков и различий, связанных с травмой.