MR-handske giver et nyt udseende til håndens anatomi

En ny slags MR-komponent i form af en handske giver de første klare billeder af knogler, sener og ledbånd bevæger sig sammen, finder en ny undersøgelse.

Ledet af NYU School of Medicine og netop udgivet i Natur biomedicinsk teknik , undersøgelsen viser, hvordan et nyt MRI-elementdesign, der er vævet ind i beklædningslignende detektorer, kan tage billeder af høj kvalitet af bevægelige led for første gang.

Undersøgelsesforfatterne siger, at deres MRI-handskeprototype lover at blive nyttig i den fremtidige diagnose af gentagne belastningsskader som karpaltunnelsyndrom hos kontoransatte, atleter, og musikere. Fordi opfindelsen viser, hvordan forskellige vævstyper rammer hinanden, når de bevæger sig, Forfatterne siger, at det også kunne muliggøre konstruktionen af ​​et mere alsidigt atlas over håndanatomi, guide kirurgi med håndbilleder i mere realistiske positioner, eller hjælp til design af bedre proteser.

"Vores resultater repræsenterer den første demonstration af en MRI-teknologi, der er både fleksibel og følsom nok til at fange kompleksiteten af ​​bløddelsmekanikken i hånden, " siger hovedforfatter Bei Zhang, PhD, forsker ved Center for Advanced Imaging Innovation and Research (CAI2R), inden for Radiologiafdelingen ved NYU Langone Health.

Siden dens fremkomst i 1970'erne, magnetisk resonansbilleddannelse (MRI) har givet læger et bedre indblik i væv, hjælper med at diagnosticere millioner af sygdomme om året, fra hjernetumorer til indre blødninger til overrevne ledbånd. På trods af denne påvirkning, teknologien har længe kæmpet med en grundlæggende begrænsning.

MR virker ved at nedsænke væv i et magnetfelt, således at eventuelle tilstedeværende brintatomer justeres for at skabe en gennemsnitlig magnetisk kraft i én retning i hver vævsskive. Disse "små magneter" kan så vippes ud af ligevægt af bølger af elektromagnetisk kraft (radiobølger). Når først vi fik tip, de snurrer som toppe og udsender også radiosignaler, som afslører deres positioner og kan ombygges til billeder.

Også grundlæggende for MR er radiofrekvensspolers evne til at konvertere radiobølger til en detekterbar elektrisk strøm. Desværre, dette betyder, at de opfangede ("spinning top") radiobølger producerer små strømme inde i modtagerspolerne, som igen skaber deres egne magnetfelter og forhindrer nærliggende spoler i at fange rene signaler.

I løbet af de sidste 30 år, forsøg på at styre interaktioner mellem nabospoler har resulteret i state-of-the-art MR-scannere, hvor modtagerspoler er møjsommeligt arrangeret til at udligne magnetiske felter i nabospoler. Når det bedste arrangement er fastlagt, spoler kan ikke længere bevæge sig i forhold til hinanden, begrænser MRI's evne til at danne kompleks, bevægelige led.

Løsning af problemet

Da alle nuværende MRI-scannere måler signaler, der skaber strømme i modtagerspoler (detektorer), sådanne spoler har altid været designet som "lavimpedans" strukturer, der lader strømmen flyde let. Springet taget af undersøgelsens forfattere var at designe en "høj impedans" struktur, der blokerer strøm, og måler derefter, hvor hårdt kraften i magnetiske bølger "skubber" (spændingen), når den forsøger at etablere en strøm i spolen.

Uden elektrisk strøm skabt af MR-signalet, de nye modtagerspoler skaber ikke længere magnetiske felter, der interfererer med nabomodtagere, dermed fjerner behovet for stive strukturer. Forskerne fandt ud af, at deres system, med de nye spoler syet ind i en bomuldshandske, genererede "udsøgte" billeder af frit bevægelige muskler, sener og ledbånd i en hånd, mens den spillede klaver og tog fat i genstande.

MR-signalet produceres af brintatomer (protoner), og så denne teknologi udmærker sig ved at afbilde blødt vævsstrukturer rige på vand, hvert molekyle indeholder to hydrogenatomer. Af denne grund, MR er fantastisk til at afbilde muskler, nerver, og endda brusk, som er svære at studere ved hjælp af andre ikke-invasive metoder. sener og ledbånd, imidlertid, som er lavet af tætte proteiner i stedet for væske, forblive svært at se selvstændigt, fordi begge fremstår som sorte bånd, der løber langs knogler.

Den nye undersøgelse viste, at ved at visualisere fingrene, mens de bøjer sig, de nye spoler afslørede, hvordan de sorte bånd bevægede sig i harmoni med knoglerne, som kunne hjælpe med at katalogisere forskelle, der følger med skade.

"Vi ønskede at prøve vores nye elementer i en applikation, der aldrig kunne lade sig gøre med traditionelle spoler, og besluttede sig for et forsøg på at tage billeder med en handske, " siger seniorforfatter Martijn Cloos, PhD, adjunkt fra CAI2R-instituttet i Radiologiafdelingen ved NYU Langone Health. "Vi håber, at dette resultat indvarsler en ny æra af MRI-design, måske inklusive fleksible ærmer omkring skadede knæ, eller behagelige huer til at studere hjernens udvikling hos nyfødte."