초저

자기장이나 고주파 차폐가 필요하지 않고 스캔 중에 음향학적으로 조용한 소형 초저자기장(ULF) 뇌 MRI 스캐너가 홍콩 대학에서 개발되었습니다. 스캐너의 낮은 제조 및 운영 비용은 저소득 및 중간 소득 국가의 병원은 물론 수술실, 응급실과 같은 현장 진료 의료 시설의 임상적 요구를 충족할 수 있는 ULF MRI 기술의 잠재력을 강화합니다.

MRI는 뇌 손상 및 장애를 평가하는 데 사용되는 가장 귀중한 임상 도구이지만 경제협력개발기구(OECD)에 따르면 세계 인구의 약 70%가 MRI를 거의 또는 전혀 이용하지 못하고 있습니다. 고전자장 초전도 MRI 스캐너(1.5T 및 3.0T)는 가격이 비쌉니다. 약 1~3백만 달러의 구입 비용 외에도 이러한 스캐너는 인프라 요구 사항으로 인해 설치 비용이 많이 들고 유지 관리 비용도 높습니다. 이러한 모든 요소는 MRI 접근성의 주요 장애물을 나타냅니다.

ULF 기술을 사용한 MR 영상은 탑재, 유지 관리 및 작동이 간편한 스캐너를 통해 접근 가능한 의료 서비스를 제공합니다. 생체 의학 영상 및 신호 처리 연구실의 Lam Woo 교수인 Ed X Wu가 이끄는 홍콩 팀은 영구 자석 기반의 저비용, 저잡음, 저전력 및 차폐가 없는 ULF 뇌 MRI 스캐너를 개발했습니다.

Nature Communications에 설명된 프로토타입 시스템은 소형 2극 0.055T 영구 사마륨-코발트(SmCo) 자석을 기반으로 하며 크기는 95.2 x 70.6 x 49.7cm이고 환자 접근을 위한 전면 개구부는 29 x 70cm입니다. 스캐너의 설치 공간은 약 2m2이며 표준 AC 전원 콘센트를 통해 작동할 수 있습니다. 팀은 이 기계를 20,000달러 미만의 자재 비용으로 대량 제작할 수 있을 것으로 추정합니다.

스캐너 구성을 사용하면 FLAIR(유체 감쇠 반전 복구) 유사 및 DWI(확산 가중치 이미징)를 포함하여 임상 뇌 이미징에 보편적으로 채택되는 다양한 프로토콜을 사용하여 이미지를 형성할 수 있습니다. ULF 시스템은 고자기장 MRI 스캐너용으로 개발된 방법론을 기반으로 미래 ULF MRI 프로토콜 개발을 위한 높은 수준의 유연성을 제공합니다.

연구진은 MRI 신호에서 외부 및 내부 EMI 신호를 모델링, 예측 및 제거하기 위한 딥러닝 기반 전자기 간섭(EMI) 제거 기술을 개발했습니다. 이 EMI 제거 절차를 통해 기존 RF 차폐 케이지가 필요하지 않습니다. 한편, SmCo의 높은 온도 안정성으로 인해 온도 종속 필드를 안정화하기 위해 자석 온도 조절 방식이 필요하지 않습니다.

Wu와 동료들은 가장 일반적인 임상 뇌 MRI 프로토콜 중 4가지(T1 강조, T2 강조, FLAIR 및 DWI)를 최적화하여 임상 고필드 MR 이미지와 유사한 신호 대 잡음(SNR) 비율 및 대비 특성을 생성했습니다. .

팬텀에 대한 테스트 후 연구원들은 이 네 가지 프로토콜을 사용하여 스캐너를 사용하여 신경학적 질환(뇌종양, 만성 뇌졸중 및 만성 뇌내 출혈)이 있는 환자 25명의 이미지를 촬영했습니다. 그런 다음 환자들은 병원의 3T 스캐너에서 동일한 검사를 받았습니다. 검사는 0.055 T 스캐너를 사용한 평균 약 30분에 비해 3 T 시스템을 사용한 경우에는 20분이 소요되었습니다.

선임 임상 방사선 전문의가 환자 스캔을 평가하여 0.055 T 이미지에서 관찰할 수 있는 특정 병변을 확인했습니다. 프로토타입 스캐너는 25명의 환자 모두의 검사에서 3T 스캐너에서 생성된 것과 유사한 이미지 품질로 대부분의 주요 병리를 발견했습니다.

새로운 스캐너의 주요 장점 중 하나는 금속 클립 및 뇌혈관 스텐트와 같은 임플란트를 이미징할 때 인공물이 더 적게 생성된다는 것입니다. 연구진은 "ULF를 사용하면 금속 임플란트가 더 적은 인공물을 나타낼 뿐만 아니라 기계적 힘과 RF 유발 가열도 훨씬 덜 경험하게 됩니다"라고 썼습니다. "동맥류 클립과 뇌혈관 스텐트에 상자성(티타늄 및 티타늄 합금)과 강자성(코발트, 니켈 및 관련 합금) 물질이 존재해도 심한 인공물이 발생하지 않았습니다."