دانشمندان یک اسکنر تصویربرداری تشدید مغناطیسی (MRI) طراحی کردهاند که هزینهای برای کسری از ماشینهای موجود دارد و زمینه را برای بهبود دسترسی به این ابزار تشخیصی پرکاربرد فراهم میکند.
ام آر آی به تجسم جزئیات جزئی در بدن انسان کمک می کند، که با آن پزشکان می توانند اختلالات را تشخیص داده و درمان هایی را برای مغز، قلب، سرطان های مختلف و شرایط ارتوپدی انتخاب کنند.
این اسکنرها با استفاده از میدان های مغناطیسی قوی، اندازه گیری شده در واحدهایی به نام تسلا (T) و امواج رادیویی برای تولید تصاویری از اندام های داخلی کار می کنند. قدرت این میدانهای مغناطیسی در تنظیمات بالینی MRI بین 1.5 تا 3 تن است – یا 4 تا 8 برابر قویتر از میدان مغناطیسی معمولی در لکههای خورشیدی روی خورشید.
حدود 50 برابر ارزان تر
این فناوری پزشکی بالقوه نجات بخش برای اکثر مردم، به ویژه در کشورهای با درآمد کم و متوسط مانند هند، عمدتاً به دلیل هزینه بالای اسکنر و زیرساخت مورد نیاز برای کار با چنین ابزار قدرتمندی، غیرقابل دسترسی است. این شامل محافظت از اتاقی است که دستگاه را در خود جای داده است تا اثرات آهنرباهای قوی را در بر بگیرد. هلیوم مایع برای خنک کردن آهنرباها هنگام گرم شدن آنها در حین کار؛ و توان الکتریکی مورد نیاز برای کار با اسکنر.
موکول موتاتکار، مشاور رادیولوژی مداخله ای با چندین بیمارستان در پونا، از جمله بیمارستان دینانات منگشکار و کلینیک روبی هال، گفت: «یک دستگاه MRI 3-T می تواند بین 9 تا 13 کرور روپیه هزینه داشته باشد. و این فقط ماشین است. هزینه های زیرساختی اضافی وجود دارد.»
برای رفع این مشکل، تیمی به سرپرستی اد وو در دانشگاه هنگ کنگ، یک دستگاه MRI را با استفاده از آهنرباهای کم قدرت و سخت افزار خریداری شده در فروشگاه طراحی و ساختند. این دستگاه ساده شده حدود 22000 دلار یا حدود 18.4 میلیون روپیه قیمت دارد. این دستگاه از آهنرباهای 0.05 T استفاده می کند و برای کار کردن به اتاق محافظ یا خنک کننده هلیوم نیاز ندارد. می توان آن را به پریزهای برق دیواری استاندارد وصل کرد.
![نمونه اولیه یک سیستم تصویربرداری کم هزینه، کم مصرف، فشرده و بدون محافظ با استفاده از آهنربای دائمی باز 0.05-T. این شامل سنجش فعال و یادگیری عمیق برای رسیدگی به سیگنال های تداخل الکترومغناطیسی است. نمونه اولیه یک سیستم تصویربرداری کم هزینه، کم مصرف، فشرده و بدون محافظ با استفاده از آهنربای دائمی باز 0.05-T. این شامل سنجش فعال و یادگیری عمیق برای رسیدگی به سیگنال های تداخل الکترومغناطیسی است.](https://colbe.ir/wp-content/uploads/2024/06/دستگاه-جدید-MRI-ارزان-قیمت-می-تواند-دسترسی-به-تشخیص.jpg)
نمونه اولیه یک سیستم تصویربرداری کم هزینه، کم مصرف، فشرده و بدون محافظ با استفاده از آهنربای دائمی باز 0.05-T. این شامل سنجش فعال و یادگیری عمیق برای رسیدگی به سیگنال های تداخل الکترومغناطیسی است. | اعتبار عکس: DOI: 10.1126/science.adm7168
دکتر وو در ایمیلی نوشت: «این یک کلاس کاملاً جدید از اسکنرهای MRI را ایجاد می کند که مقرون به صرفه، کم مصرف و فشرده هستند.
مقاله ای در مورد طراحی و عملکرد آن در مجله منتشر شد علوم پایه در 10 می
تست با 30 داوطلب
استفاده از آهنرباهای کم قدرت در MRI جدید نیست: محققان از ماشینهای 0.05 T برای تولید تصاویر در طول کار اولیه بر روی MRI در دهه 1970 استفاده کردند. اما آنها این گزینه را به نفع آهنرباهای 1.5 T در دهه 1980 کنار گذاشتند. هرچه شدت میدان مغناطیسی قوی تر باشد، تصویر بهتری تولید می شود. یک اسکنر 1.5-T می تواند آسیب بافتی به کوچکی 1 میلی متر را تشخیص دهد در حالی که کوچکترین آسیب قابل تشخیص در 0.05 T 4 میلی متر است.
جیوتی نارایان، یکی از همکاران بالینی در بخش تصویربرداری در بیمارستان جاسلوک بمبئی، گفت: «دستگاه MRI 0.05-T کیفیت تصویر دقیقی را به عنوان یک دستگاه 3 T به شما نمی دهد. نواحی آناتومیکی وجود دارد که اطلاعات باید از آنها استخراج شود، که نشان داده نمی شوند.
برای جبران جزئیات کمتر در تصاویر، دکتر Wu & co. از یک الگوریتم یادگیری عمیق مبتنی بر هوش مصنوعی (AI) استفاده کرد. این الگوریتم – آموزش داده شده بر روی داده های تصاویر با وضوح بالا از اندام های انسان – به کاهش نویز پس زمینه و دریافت تصاویر واضح تر کمک کرد.
آنها مجموعه خود را با 30 داوطلب بالغ سالم آزمایش کردند و تصاویر واضحی از بافت مغز، نخاع، مایع مغزی نخاعی و اندام های شکمی مانند کبد، کلیه ها و طحال به دست آوردند. آنها همچنین می توانند جزئیات را در ریه ها و قلب و ساختارهای زانو مانند غضروف تجسم کنند. آنها دریافتند که کیفیت تصویر دستگاه 0.05-T همراه با هوش مصنوعی تولید شده با تصاویر به دست آمده از یک دستگاه MRI 3-T قابل مقایسه است.
گروه تحقیقاتی نوشت که دستگاه آنها در حین کار نیز نویز کمتری داشت، به این معنی که میتوان از آن در تنظیمات کودکان نیز استفاده کرد. آهنرباهای کم قدرت را میتوان در یک محیط اسکن باز نیز نصب کرد و از تنگناهراسی که گاهی اوقات هنگام سر خوردن به داخل دستگاه MRI معمولی ایجاد میشود، بکاهد.
برای دسترسی و مواقع اضطراری خوب است
دکتر نارایان گفت که چنین ماشینی چندین مزیت دارد، از جمله امکان سبکتر بودن، قابل حملتر بودن و عدم نیاز به منابع برق تخصصی (بهجای پریز دیواری). در نتیجه، او ادامه داد، MRI می تواند برای بیمارانی که دور از بیمارستان های تخصصی که در حال حاضر این تسهیلات تشخیصی را ارائه می دهند، در دسترس تر باشد.
چنین دستگاهی می تواند در مکان هایی که دسترسی به ام آر آی های پرقدرت برای افراد دشوار است، کاربردی باشد. دکتر موتاتکار موافقت کرد – اما همچنین گفت: “مگنت های میدان بسیار کم نمی توانند جایگزین آهنرباهای میدان بالا استاندارد در دستگاه های MRI شوند” به دلیل مزیت وضوحی که دومی ارائه می دهد.
دکتر وو گفت که این اسکنر با این وجود می تواند مکمل اسکنرهای میدان بالا در بخش های رادیولوژی باشد.
نه دکتر نارایان و نه دکتر متاتکار از مراکزی در هند که از دستگاه 0.05-T استفاده می کردند آگاه نبودند. این می تواند با مزیت هزینه طراحی جدید ارائه شده تغییر کند. MRI معمولی [scans] دکتر نارایان گفت که می تواند بین 7000 تا 15000 روپیه هزینه داشته باشد. او افزود که برخی از امکانات ممکن است اسکن هایی را با قیمت کمتر از 2000 روپیه ارائه دهند، اما دوره انتظار به ترتیب ماه ها خواهد بود.
هر دو پزشک همچنین گفتند که چنین اسکنرهایی می توانند در مواقع اضطراری مفید باشند، بدون اینکه بیماران منتظر یک قرار ملاقات بمانند و به اولین پاسخ دهندگان کمک کنند تا تصمیمات پزشکی آگاهانه تری بگیرند.
گذشته از مداخلات حاد برای کمک به بیماران سکته مغزی، چنین اسکنرهایی می توانند در تصادفات تروماتیک برای ارزیابی آسیب بیمار در محل حادثه کمک کنند. سپس ارائه دهندگان مراقبت های بهداشتی می توانند تصمیم بگیرند که آیا بیمار می تواند به طور ایمن به بیمارستان منتقل شود و/یا کدام روش حمل و نقل مناسب تر است. دکتر متاتکار افزود، چنین اسکنر میتواند به عنوان اولین سطح تصویربرداری در مواقع اضطراری در بیمارستانها با دستگاههای MRI که در غیر این صورت اشغال میشوند، عمل کند.
“کارهای اساسی را انجام دهید”
به گفته دکتر نارایان و دکتر موتاتکار، استفاده از آهنربا با توان کمتر همچنین این مزیت را دارد که از کشیدن اقلام فلزی مانند سیلندرهای اکسیژن، صندلی چرخدار و گوشی پزشکی به داخل دستگاه MRI جلوگیری می کند. این یک خطر دائمی در مورد ماشین های معمولی است. اگرچه چنین رویدادهایی نادر هستند، اما اتفاق میافتند و میتوانند هم به بیمار و هم به دستگاه آسیب برسانند.
یک دستگاه MRI با آهنرباهای کم قدرت ممکن است آثار باستانی کمتری را به دلیل ایمپلنت یا پروتز در تصویر نهایی ایجاد کند. دکتر نارایان گفت که چنین آثاری برای گمراه کردن پزشکان در مورد آناتومی اصلی بافت شناخته شده است. (بسیاری از این اجسام از تیتانیوم ساخته شده اند که پارامغناطیس است، یعنی ضعیف تحت تاثیر میدان مغناطیسی قرار می گیرد.)
دکتر متاتکار افزود که ضربان سازها را نمی توان در دستگاه های MRI فعلی اسکن کرد. و «چه اتفاقی برای ضربان سازها می افتد [in the low strength machine] هنوز باید دید.”
وی افزود که طرح جدید باید در مراکز دیگر آزمایش شود. داده های مطالعه حاضر تنها از یک مورد بود. او افزود: «حتی اگر کیفیت تصویر خیلی خوب نباشد، اگر بتوانیم این موضوع را در مکانهای کوچک مدیریت کنیم و کارهای اولیه را انجام دهیم، این تفاوت ایجاد میکند.»
سنها خدکار زیست شناس است که به روزنامه نگار علمی آزاد تبدیل شده است.
با کُلبه وبسایت و مجله فناوری و ابزارهای هوشمند ،بهترین تکنولوژی، بهترین آینده ، بروز بمانید