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编译服务: 可再生能源 编译者: pengh 编译时间: Nov 7, 2019 点击量: 593

波士顿大学的研究人员已经开发出一种新的“智能”超材料(制造成本不到10美元),它可以彻底改变磁共振成像(MRI),使整个MRI过程更快,更安全,并且对世界各地的患者更方便。 该技术建立在该团队先前的超材料工作之上,并在《高级材料》的一篇新论文中进行了描述。

临床医生使用MRI通过发现异常现象来诊断医学问题,异常现象可能表明从弯液面撕裂到肌肉营养不良。但是MRI昂贵且需要很长时间-一次扫描通常要花费一个小时的大部分时间。即使在美国的医院中,找到足够的MRI时间来等待患者也是一个问题,但是在印度等国家的医院中,一年或更长时间的等待时间可能会使患者的生命处于危险之中。

那么,如何在不损害成像质量的情况下加快MRI处理呢? BU工程学院机械工程学教授,光子学中心教授Zhang Xin和一组研究人员,其中包括波士顿医学中心放射线医师和BU医学学院放射学教授Stephan Anderson,以及MED助理研究员赵晓光放射学教授正在运用超材料来解决这一问题。

MRI通过产生强大的磁场并将无线电波发送到患者体内而起作用。赵说:“核磁共振成像的磁场强度是地球磁场的数千倍。” “一系列精心策划的高能无线电波被发送到人体,组织发出低能无线电波,MRI接收该低能无线电波以产生图像。”

MRI图像的质量在很大程度上取决于所谓的“信噪比”或SNR。 SNR越高,图像越好,提高SNR的最直接方法是调高磁场。不幸的是,磁场的任何增加也增加了MRI的复杂性和成本,以及对患者的潜在风险,患者的组织,特别是其植入的医疗设备实际上被辐射加热了。因此,想要在体内获得更好外观的放射线医师无法简单地提高磁场强度。

因此,Zhang和她的合作者开发了一种新的磁性超材料,将其放置在作为扫描目标的身体部位旁边时,可以增强患者身体发出的能量,提高SNR并改善MRI成像。由简单的铜线和塑料制成的磁性超材料于2019年3月在《自然通讯物理学》上发表。

现在,Zhang,Anderson,Zhao和其他团队成员又向前迈出了一大步,开发了他们所谓的“智能”超材料,该材料可选择性地增强患者体内的低能量排放,并在治疗期间自动关闭。 机器发出的毫秒级脉冲高能量传输。

张说,智能超材料可以将SNR放大10倍,从而极大地提高了图像质量并减少了扫描时间,从而开辟了一种以非常低的成本获得更清晰的MRI图像的新方法。

安德森说:“缩短MRI检查对于最大程度地提高容量至关重要。” “更不用说收入,以及这种强大成像技术的整体患者体验了。”

赵说:“智能超材料由紧密结合[无源传感器]的金属螺旋谐振器组成。” “当高能无线电波进入时,超常材料会检测到高能级并自动“关闭”共振。通过低能无线电激发,超常材料会[打开]共振,并增强高能无线电波的磁性成分。无线电波。”

停机时间只有几毫秒长,可让临床医生使用智能超材料来增强发回MRI的能量。它还减少了患者对无线电波辐射的总体暴露,并减轻了潜在的安全隐患,为在临床成像中采用该技术提供了便利。

张说:“我们现在可以构建可以与无线电波进行智能交互的智能材料,从而增强所需信号,同时让有害信号通过。”

研究人员估计,在国家生物医学成像与生物工程研究所的支持下开发的超材料阵列的建造成本应低于10美元。即使当前的磁性超材料原型是平坦的厚层,他们仍希望将其适应于柔性的超薄MRI增强板。他们说,与临床MRI系统集成后,他们新发现的磁性超材料有可能在MRI性能方面带来巨大飞跃。

 

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