دستگاه های MRI جهت بررسی قسمت های غیر استخوانی بدن – بافت نرم مانند مغز، ماهیچه ها و رباط ها – و همچنین تومورها کارآمد و تشخیص بسیاری از بیماری ها را ممکن می سازند. . با این حال، آهنرباهای قدرتمند در این دستگاهها آنها را گران و حجیم کرده است و عمدتاً استفاده آنها را در همه مراکز درمانی و بیمارستان ها محدود می کند.
به عنوان یک راه حل جایگزین، شرکتهای تولیدکننده در حال توسعه نسخه های قابل حمل جدیدی هستند که دارای میدان های مغناطیسی با قدرت کمتری هستند. این مدل های جدید به طور بالقوه میتوانند استفاده از MRI را گسترش دهند. به عنوان مثال، سیستمهای MRI با میدان کم میتوانند در آمبولانسها و سایر موقعیتهای با فضای محدود مستقر شوند. آنها همچنین میتوانند هزینه بسیار کمتری داشته باشند و نوید میدهند که MRI به طور گسترده در دسترس باشد، از جمله در جوامع محروم و کشورهای در حال توسعه.
اما برای اینکه اسکنرهای MRI میدان کم به کاربری حداکثری خود برسند، تحقیقات بیشتری برای درک رابطه بین تصاویر میدان کم و ویژگیهای بافتهای عمقی تر مورد نیاز است. محققان موسسه ملی استاندارد و فناوری (NIST) برای پیشرفت فناوری MRI با میدان کم و تأیید روشهای ایجاد تصاویر با میدانهای مغناطیسی ضعیفتر تحقیقاتی را شروع کرده اند که نتایج مثبتی را نشان داده است.
آنها تصاویری از کل مغز جمعآوری کردند و دادههایی در مورد ماده خاکستری آن (که دارای تراکم بالایی از سلولهای عصبی است)، ماده سفید (بافتهای عمیقتر مغز که رشتههای عصبی را در خود جای داده است) و مایع مغزی نخاعی (مایع شفاف اطراف مغز و ستون فقرات) به دست آوردند.
این سه جزء مغز به خوبی به میدان کم پاسخ میدهند و سیگنالهای متمایزی تولید میکنند که ویژگیهای منحصربهفرد آنها را منعکس میکند و سیستم MRI را قادر میسازد تا تصاویری حاوی اطلاعات کمی درباره هر جزء تولید کند. کیتی کینان، مهندس زیست پزشکی NIST گفت: «دانستن ویژگیهای کمی بافت به ما امکان میدهد تا استراتژیهای جمعآوری تصویر جدیدی را برای این سیستم MRI توسعه دهیم.
در پژوهشی جداگانه، محققان NIST در حال بررسی چندین ماده کاندید هستند که می توانند کیفیت تصویر را در اسکن های MRI با میدان کم به طور قابل توجهی افزایش دهند.
بعنوان مثال محققان شروع به درک چگونگی استفاده از مواد کنتراست با اسکنرهای جدید MRI با میدان کم کردهاند. در قدرت میدان کمتر این اسکنرها، عوامل کنتراست ممکن است متفاوت از قدرت میدان بالاتر عمل کنند و فرصت هایی را برای استفاده از انواع جدیدی از مواد حاجب برای بهبود تصویر ایجاد کنند.
دانشمندان NIST و همکارانشان حساسیت چندین عامل کنتراست مغناطیسی را در میدان های مغناطیسی کم مقایسه کردند. محققان دریافتند که نانوذرات اکسید آهن از عوامل کنتراست سنتی که از عنصر گادولینیوم – یک فلز خاکی کمیاب – ساخته شده اند، بهتر عمل می کنند. در قدرت میدان مغناطیسی کم، نانوذرات کنتراست خوبی را با استفاده از غلظتی در حدود یک نهم ذرات گادولینیوم ارائه کردند.
ساموئل اوبردیک، محقق NIST، خاطرنشان کرد: نانوذرات اکسید آهن همچنین این مزیت را دارند که بهجای تجمع بالقوه در بافت توسط بدن انسان تجزیه میشوند. در مقایسه، مقدار کمی گادولینیوم ممکن است در بافت تجمع پیدا کند و اگر در نظر گرفته نشود، میتواند تفسیر اسکنهای MRI بیمار را نیز مخدوش کند.
محققان NIST با دانشگاه فلورانس در ایتالیا و Hyperfine Inc در گیلفورد، کانکتیکات همکاری کردند و یافته های خود را در مجله Scientific Reports گزارش کردند.