MRI เป็นแกนนำของคลินิกทั่วโลก เป็นเทคนิคการถ่ายภาพที่ให้ข้อมูลทางกายวิภาคและพยาธิสภาพที่ไม่มีใครเทียบได้ในขณะเดียวกันก็หลีกเลี่ยงการสัมผัสกับรังสีไอออไนซ์ MR มีข้อ จำกัด บางประการอย่างไรก็ตาม สัญญาณ MR เกิดขึ้นจากโปรตอนส่วนเล็ก ๆ ภายในกายวิภาคที่ถูกถ่ายภาพ การแยกสัญญาณ MR ออกจากสัญญาณรบกวนจึงเป็นเรื่องยากและมีราคาแพง
โปรตอนยังตื่นเต้นจากการแผ่รังสีคลื่นวิทยุ
(RF) ซึ่งในขณะที่ไม่มีไอออนไนซ์ แต่จะกระจายพลังงานเป็นความร้อนภายในเนื้อเยื่อ ด้วยเหตุนี้ ด้วยเหตุผลด้านความปลอดภัยของผู้ป่วย จึงมีข้อจำกัดด้านกฎระเบียบเกี่ยวกับกำลัง RF สูงสุดที่เครื่องสแกน MR ทางคลินิกสามารถทำงานได้
ทีมวิจัยที่นำโดยXin Zhangจากมหาวิทยาลัยบอสตัน ได้พัฒนาขดลวดรับสัญญาณ MR ชนิดใหม่ที่ขยายสัญญาณ MR ที่ได้รับระหว่างการรับภาพโดยไม่ต้องเพิ่มพลังงาน RF ที่ส่งระหว่างการสแกน วิธีการนี้สามารถเปิดประตูสู่การสร้างภาพ MR ที่รวดเร็วและคุณภาพสูงขึ้น ในขณะที่ยังคงรักษาระดับความปลอดภัยของผู้ป่วยในระดับสูงที่เกี่ยวข้องกับการสแกน MR
ไม่เป็นเชิงเส้นการสแกน MR ถือได้ว่าเป็นวงออร์เคสตราของพัลส์ RF ที่สลับกับการใช้การไล่ระดับสนามแม่เหล็กอย่างเชี่ยวชาญ เป็นการสลับทิศทางการไล่ระดับอย่างรวดเร็วซึ่งสร้างแร็กเกตที่น่ารังเกียจระหว่างการตรวจ MR ชีพจร RF ใช้เพื่อกระตุ้นโปรตอนของผู้ป่วยให้เคลื่อนที่สอดคล้องกัน เมื่อโปรตอนเคลื่อนที่แล้ว RF ที่ใช้ภายนอกสามารถปิดได้ และโปรตอนจะผลิตรังสี RF ตามความสอดคล้องของพวกมันเอง นี่คือสิ่งที่บันทึกเป็นสัญญาณ MR
Metamaterials, วัสดุผสมที่มีคุณสมบัติ
ซึ่งไม่สามารถทำซ้ำได้ในธรรมชาติเนื่องจากโครงสร้างนั้นไม่ใช่เรื่องใหม่ มีการใช้ metamaterials เชิงเส้นเพื่อปรับปรุงอัตราส่วนสัญญาณต่อสัญญาณรบกวน (SNR) ในภาพ MR โดยการขยายพัลส์ RF ปัญหาเกี่ยวกับ metamaterials เชิงเส้นคือการขยาย RF เกิดขึ้นระหว่างการกระตุ้นและการรับสัญญาณ หมายความว่าพลังงานจากสนาม RF ถูกดูดซับมากขึ้น ในช่วงเวลาที่ยาวนาน การดูดกลืนคลื่นความถี่วิทยุนี้อาจก่อให้เกิดความเสี่ยงด้านความปลอดภัย ดังนั้นจึงเป็นการจำกัดประโยชน์ของ metamaterials เชิงเส้น
เพื่อแก้ไขปัญหานี้ Zhang และเพื่อนร่วมงานได้ผลิต metamaterial แบบไม่เชิงเส้นโดยการต่อขดลวดที่มีจุดแตกหักเล็ก ๆ ในวงจรซึ่งเรียกว่าเครื่องสะท้อนเสียงแบบแยกส่วนกับ metamaterial เชิงเส้น พวกเขาใช้โครงนั่งร้านที่พิมพ์ 3 มิติเพื่อสร้างโครงสร้างวัสดุคอมโพสิตใหม่ การใช้เครื่องสะท้อนเสียงแบบวงแหวนแยกช่วยให้นักวิจัยสามารถควบคุมการตอบสนองของ metamaterial แบบไม่เชิงเส้นกับสนามแม่เหล็กไฟฟ้าที่ใช้ได้
Metamaterialวัสดุ metamaterial ประกอบด้วยอาร์เรย์ของขดลวดขดลวด ควบคู่ไปกับเครื่องสะท้อนเสียงแบบวงแหวนแยก อุปกรณ์ถูกยึดไว้พร้อมกับนั่งร้านที่พิมพ์ 3 มิติ ทีมงานใช้แบบจำลองและการจำลองเพื่อแสดงให้เห็นว่าความถี่เรโซแนนซ์ของวัสดุคอมโพสิตใหม่เป็นฟังก์ชันของความแรงของสนามแม่เหล็กไฟฟ้าที่ใช้ ในช่วงที่มีความแรงของสนามสูง เช่นเดียวกับในระหว่างการกระตุ้นโปรตอน
ความถี่เรโซแนนซ์ของวัสดุเมตาที่ไม่เป็นเชิง
เส้นจะลดลงและปิดการขยายที่เกิดจากวัสดุเมตาเชิงเส้น ในทางตรงกันข้าม เมื่อความแรงของสนามต่ำ เช่นเดียวกับในระหว่างการอ่านข้อมูล metamaterial แบบไม่เชิงเส้นจะเพิ่มสัญญาณในขดลวดรับ “วิธีการของเราช่วยให้เราเพิ่ม [SNR] ที่ได้รับโดยไม่พบปัญหา [การดูดซึม RF] ที่มากเกินไปในด้านการส่งผ่าน” Zhang กล่าว
ขวดและหัวหอมเพื่อตรวจสอบความถูกต้องของ metamaterial ใหม่ นักวิจัยได้ถ่ายภาพขวดน้ำที่เติมน้ำมันและหัวหอมโดยใช้ลำดับการถ่ายภาพ MR ทางคลินิกและที่ไม่ใช่ทางคลินิก พวกเขาพบว่า metamaterial ที่ไม่เป็นเชิงเส้นสามารถรวมเข้ากับโปรโตคอลการถ่ายภาพ MR ทางคลินิกที่หลากหลายได้อย่างราบรื่น
MR ภาพสองภาพของหัวหอมนี้แสดงให้เห็นถึงการเพิ่มประสิทธิภาพสัญญาณที่ทำได้ด้วย metamaterial อัจฉริยะที่พัฒนาโดย Xin Zhang และเพื่อนร่วมงาน ข้อมูลของพวกเขาเผยให้เห็นการเพิ่มประสิทธิภาพเกือบ 16 เท่าใน SNR สูงสุด การเปรียบเทียบยังแสดงให้เห็นว่าการเพิ่มประสิทธิภาพของ SNR ที่ทำได้โดย metamaterial แบบไม่เชิงเส้นนั้นมีขนาดใหญ่ขึ้นและสลายตัวในอัตราที่ช้าลงด้วยระยะห่างที่เพิ่มขึ้นระหว่าง metamaterial และปริมาณการถ่ายภาพ
“[วัสดุเมตาที่ไม่เป็นเชิงเส้น] เป็นเวลาหลายปีจากคลินิก [แต่] วิธีการนี้เป็นอุปสรรคสำคัญต่อการนำไปใช้ทางคลินิก” Zhang กล่าว สัญญาณที่เพิ่มขึ้นในการถ่ายภาพ MR โดยไม่เพิ่มพลังงาน RF สามารถช่วยลดเวลาในการสแกน เพิ่มปริมาณงานของแผนก และช่วยให้ผู้ป่วยเข้าถึงความสามารถในการวินิจฉัยของ MR ได้มากขึ้น
“ระบบออปโตบอดี้ของเราเป็นเครื่องมือที่ยอดเยี่ยมในการศึกษาบทบาทของโปรตีนภายในเซลล์ในเซลล์และสัตว์ที่มีชีวิต และยังแสดงให้เห็นถึงคำสัญญาทางคลินิกที่ดีสำหรับกลยุทธ์การรักษาในอนาคตอีกด้วย” Heo กล่าว สิ่งนี้สามารถพิสูจน์ได้ว่าน่าสนใจยิ่งขึ้นเพราะแหล่งกำเนิดของทริกเกอร์ไม่ได้จำกัดอยู่เพียงแสงสีน้ำเงิน – ความยาวคลื่นอื่นๆ เช่น แสงอินฟราเรดใกล้อาจให้ผลลัพธ์ที่คล้ายคลึงกันกับกลุ่มแอนติบอดีที่แตกต่างกัน ด้วยการนำเสนอการควบคุมที่แม่นยำยิ่งขึ้นของกิจกรรมโปรตีนเป้าหมาย ทั้งเชิงพื้นที่และชั่วคราว เทคนิคนี้อาจนำไปสู่การออกแบบยา “มีชีวิต” ที่เหนี่ยวนำให้เกิดได้ในสภาวะที่การรักษาในปัจจุบันยังคงไม่ได้ผล
Credit : aquilaadalberti.net arranjosdecosturatetyana.com arsdual.net asdcrecords.net attritionconsortium.com
