Desarrollan escáner de resonancia magnética cerebral portátil

La resonancia magnética es la modalidad estándar para evaluar trastornos neurológicos, debido a su capacidad para obtener imágenes de la anatomía intracraneal con un contraste de tejidos blandos incomparable.

Sin embargo, los escáneres de resonancia magnética de campo alto convencionales son costosos, inmóviles y requieren una infraestructura de energía y enfriamiento dedicada.

Como tal, la resonancia magnética no está disponible para pacientes críticamente enfermos que no pueden ser transportados de manera segura al escáner o pacientes en entornos de bajos recursos.

Un escáner de resonancia magnética cerebral portátil de bajo costo podría ampliar el acceso a la neuroimagen por resonancia magnética, así como permitir el diagnóstico en el punto de atención para emergencias neurológicas.

Con este objetivo, los investigadores del Massachusetts General Hospital/Harvard Medical School están desarrollando un escáner portátil basado en un imán permanente compacto y ligero.

En Nature Biomedical Engineering, los investigadores describen el diseño y las pruebas de su sistema prototipo.

“Hay casos en los que la resonancia magnética del cerebro sería útil para el diagnóstico, pero no es factible debido a la carga logística y al costo”, dice la primera autora Clarissa Cooley.

“Para abordar esto, queríamos desarrollar un escáner cerebral de resonancia magnética verdaderamente portátil que pudiera usarse en nuevas ubicaciones, como la cabecera de un paciente o una clínica rural.

Nuestro diseño está destinado a ser una opción de resonancia magnética muy accesible para detectar anomalías cerebrales que son visibles en un campo más bajo y una resolución más baja“.

El escáner de resonancia magnética portátil del equipo se basa en cuatro puntos clave de diseño.

Primero, al crear un escáner cerebral dedicado con un orificio de pequeño diámetro que se ajusta alrededor de la cabeza, en lugar de un sistema de cuerpo completo, se puede reducir el tamaño y el costo del escáner.

En el corazón del escáner hay un imán permanente hecho de una matriz de imanes de tierras raras de neodimio (NdFeB) que generan un campo estático de 80 mT.

A diferencia de los voluminosos imanes superconductores utilizados en los sistemas de resonancia magnética convencionales, o de los electroimanes utilizados anteriormente, el imán permanente no requiere alimentación externa ni refrigeración criogénica.

La disposición de los segmentos del imán en una configuración optimizada de cilindro Halbach crea un campo transversal dentro del imán y un campo cero fuera del imán.

Este autoprotegido intrínseco es ideal para aplicaciones portátiles donde los campos perdidos podrían representar riesgos para la seguridad.

El conjunto de imán construido tiene 49 cm de largo, con un diámetro exterior de 57 cm y una abertura de 27 cm.

El tercer factor de diseño es que, en lugar de diseñar un imán homogéneo, el equipo dio forma a la variación de su campo magnético en un gradiente de campo incorporado (de 7,6 mT/m) para la codificación de lectura.

Esto reduce el tamaño y el costo del imán, y elimina la necesidad de una bobina de gradiente de lectura tradicional, lo que reduce el ruido acústico, los requisitos de energía y enfriamiento.

Con la variación de campo incorporada utilizada para la codificación de imágenes en la dimensión x, las bobinas de gradiente conmutables proporcionan codificación de fase en las direcciones y y z.

La bobina de transmisión/recepción de RF está incorporada en un casco compacto.

Finalmente, los investigadores utilizaron técnicas de reconstrucción avanzadas para corregir las distorsiones de la imagen que surgen de los gradientes de campo no lineales utilizados para codificar la imagen.

“Nuestro método de reconstrucción de imágenes utiliza mapas de campos magnéticos medidos para corregir estas distorsiones”, explica Cooley.

El prototipo de escáner, incluido el imán de 122 kg, bobinas, amplificadores, consola y carro, pesa aproximadamente 230 kg.

Reemplazar la consola de uso general, los amplificadores y el carro con diseños livianos personalizados podría reducir esto a aproximadamente 160 kg, señala el equipo.

Sin sistemas de refrigeración para un imán superconductor, los requisitos de energía son bajos, lo que permite operar el escáner desde una toma de corriente estándar

Cooley y sus colegas utilizaron su prototipo de escáner para registrar imágenes de resonancia magnética de tres voluntarios sanos.

El escáner generó con éxito imágenes cerebrales ponderadas en T1, ponderadas en T2 y ponderadas por densidad de protones, escáneres cerebrales estándar que se utilizan de forma rutinaria para la detección, el diagnóstico y el seguimiento de patologías cerebrales clínicamente importantes.

Cada imagen se adquirió en aproximadamente 10 minutos y tenía una resolución espacial de 2,2 × 1,3 × 6,8 mm.

Aunque la resolución espacial y la sensibilidad del escáner son inferiores a las de una resonancia magnética de campo alto, los investigadores enfatizan que su rendimiento es suficiente para detectar y caracterizar procesos intracraneales graves, como hemorragia, hidrocefalia, infarto y lesiones masivas.

El trabajo preliminar también sugiere que las imágenes ponderadas por difusión, que son fundamentales para aplicaciones como la detección de accidentes cerebrovasculares agudos, también deberían ser posibles.

Estas imágenes iniciales se adquirieron en una habitación protegida contra RF para eliminar la interferencia electromagnética externa (EMI).

“Para obtener imágenes verdaderamente portátiles, estamos integrando detectores EMI en nuestro escáner para la mitigación de EMI”, dice Cooley.

“Esto aumentará en gran medida la calidad de la imagen cuando nuestro escáner se utilice en el punto de atención“.

“También estamos entusiasmados de comenzar a trabajar en un escáner de resonancia magnética en el punto de atención especialmente diseñado para pacientes neonatales en la unidad de cuidados intensivos neonatales (UCIN)”, dice a Physics World.

“El transporte y escaneo de los recién nacidos enfermos es logísticamente muy difícil y puede ser peligroso.

La disponibilidad de un escáner de resonancia magnética de cabecera en la UCIN podría tener enormes beneficios para el diagnóstico y el seguimiento de la lesión cerebral neonatal“.

Fuente: Physics World