最新研究：便攜式MRI發(fā)展

磁共振成像（MRI）掃描儀是我們用于評(píng)估腦損傷和疾病的最有價(jià)值的診斷工具。然而，全世界約有三分之二的人無(wú)法獲得MRI技術(shù)，超過(guò)90%的設(shè)備位于高收入國(guó)家。費(fèi)用是主要原因：一臺(tái)經(jīng)典的MRI機(jī)器的成本約為100萬(wàn)至300萬(wàn)美元。需要一個(gè)專(zhuān)門(mén)建造的房間來(lái)保護(hù)掃描以免受外部信號(hào)的影響，并容納其超導(dǎo)磁體產(chǎn)生的強(qiáng)大磁場(chǎng)，這需要運(yùn)行成本高昂的液氦冷卻系統(tǒng)。

低成本、便攜式替代品可能很快就會(huì)開(kāi)始被廣泛使用。在12月14日發(fā)表在《Nature Communications》雜志上的一項(xiàng)研究中，由生物醫(yī)學(xué)工程師Ed Wu領(lǐng)導(dǎo)的香港大學(xué)的研究人員描述了一種不需要屏蔽的MRI掃描儀，它從標(biāo)準(zhǔn)的墻壁插座中獲取電力。該研究作者估計(jì)，這種方法被稱(chēng)為超低場(chǎng)（ULF）MRI，缺乏精確診斷所需的清晰度和分辨率，但價(jià)格要便宜得多，材料成本低于20，000美元。更重要的是，這臺(tái)機(jī)器的設(shè)計(jì)和算法是開(kāi)源的，邀請(qǐng)各地的研究人員幫助開(kāi)發(fā)這項(xiàng)技術(shù)。

核磁共振成像利用了我們?nèi)梭w主要由水組成的性質(zhì)。氫原子中的質(zhì)子具有帶磁性的"自旋"，這些"自旋"由磁場(chǎng)對(duì)齊并由射頻脈沖探測(cè)。不同的組織具有不同的水濃度和磁性環(huán)境，這些差異在重建的圖像中表現(xiàn)為明暗對(duì)比。

ULF設(shè)計(jì)采用永磁體，而不是超導(dǎo)電磁鐵，從而消除了冷卻的需要。永磁體僅產(chǎn)生0.055特斯拉，因此不需要磁屏蔽（標(biāo)準(zhǔn)MRI掃描儀使用1.5或3特斯拉場(chǎng)）。主要的權(quán)衡是信號(hào)較弱，因此信噪比更差，因此圖像分辨率較低。

為了保持便攜性，ULF 設(shè)計(jì)避開(kāi)了物理射頻屏蔽。相反，研究人員使用一種經(jīng)過(guò)訓(xùn)練的"深度學(xué)習(xí)"算法來(lái)識(shí)別和預(yù)測(cè)干擾信號(hào)，然后從測(cè)量信號(hào)中減去干擾信號(hào)。"哥倫比亞大學(xué)的生物醫(yī)學(xué)工程師Sairam Geethanath說(shuō)認(rèn)為這是一項(xiàng)非常有用的創(chuàng)新，這類(lèi)似于降噪耳機(jī)，你試圖實(shí)時(shí)學(xué)習(xí)噪音模式并抑制它。

該團(tuán)隊(duì)通過(guò)掃描25名患者并將圖像與標(biāo)準(zhǔn)MRI機(jī)器的圖像進(jìn)行比較來(lái)演示該設(shè)備。研究人員可以識(shí)別出大多數(shù)相同的病理，包括中風(fēng)和腫瘤。"這些圖像似乎具有足夠的質(zhì)量，在許多情況下在臨床上是有用的，對(duì)中風(fēng)的快速評(píng)估對(duì)干預(yù)措施的成功有很大影響，可以通過(guò)將ULF MRI放置在更多的城鎮(zhèn)甚至移動(dòng)單位來(lái)促進(jìn)。

新設(shè)計(jì)加入了越來(lái)越多的其他ULF MRI掃描儀正在開(kāi)發(fā)的名單。一家名為Hyperfine的公司總部位于康涅狄格州吉爾福德，去年獲得了FDA對(duì)其便攜式掃描儀的批準(zhǔn)，但設(shè)計(jì)的細(xì)節(jié)是專(zhuān)有的。Wu和他的同事們已經(jīng)將他們的數(shù)據(jù)、設(shè)計(jì)和代碼在線(xiàn)提供，這可以加快ULF的改進(jìn)并控制成本。（Hyperfine的機(jī)器是香港團(tuán)隊(duì)估計(jì)價(jià)格的兩倍多。

盡管ULF設(shè)備承諾，但它們并不打算取代高場(chǎng)掃描儀。他們?cè)?分診"環(huán)境中有希望，當(dāng)患者無(wú)法移動(dòng)或時(shí)間至關(guān)重要，它作為升級(jí)設(shè)備可以發(fā)揮作用。隨著性能的提高，應(yīng)用范圍可能會(huì)擴(kuò)大?，F(xiàn)在，MRI系統(tǒng)的構(gòu)建就好像我們對(duì)正在掃描的內(nèi)容一無(wú)所知，但通常我們需要的信息非常微妙，這將是一場(chǎng)巨大的革命，由廉價(jià)計(jì)算推動(dòng)。更廣泛地使用MRI技術(shù)，更接近護(hù)理點(diǎn)的臨床需求，核磁共振現(xiàn)象是大自然的禮物。

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