Исследователи Имперского колледжа Лондона разработали прототип мини-МРТ-сканера, который надевается на ногу пациента.
Команда говорит, что устройство, использующее так называемый эффект «магического угла», потенциально может помочь быстрее и точнее диагностировать травмы колена.
Результаты исследования, подтверждающего концепцию, с использованием коленей животных, показывают, что эту технологию можно использовать для демонстрации всех структур колена.
Ученые говорят, что устройство (которое выглядит как большое металлическое кольцо, через которое пациент просовывает ногу) может помочь диагностировать такие состояния, как травмы передней крестообразной связки, что особенно часто встречается у футболистов.
Кроме того, небольшой размер устройства может позволить использовать его в местных клиниках и даже в терапевтических кабинетах, что потенциально сокращает время ожидания NHS для сканирования МРТ.
Исследование финансировалось Национальным институтом исследований в области здравоохранения.
В настоящее время ключевые компоненты коленных суставов, такие как связки и сухожилия, трудно детально увидеть на снимках МРТ, объясняет д-р. Карин Чаппелл, исследователь и рентгенолог из Imperial’s MSK Lab: "Травмы колена затрагивают миллионы людей, и МРТ имеют решающее значение для диагностики проблемы, что приводит к быстрому и эффективному лечению. Однако в настоящее время мы сталкиваемся с двумя проблемами: соединительная ткань колена нечеткая на МРТ, и люди долго ждут сканирования."
Доктор. Чаппелл добавил: "Это может вызвать особые проблемы у женщин, так как они подвержены большему риску травм передней крестообразной связки. Причины этого неясны, но это может быть связано с гормонами, такими как эстроген, которые делают связки более эластичными, что приводит к большему количеству травм суставов."
Травмы колена обычно поражают одну из трех областей: сухожилия (которые прикрепляют мышцы к кости), мениск (амортизирующая прокладка из хряща, которая предотвращает трение костей суставов) или связки (жесткие полосы соединительной ткани, удерживающие кости. в суставе вместе).
После травмы колена врач может направить пациента на МРТ, чтобы определить, какая часть сустава повреждена. МРТ использует комбинацию радиоволн и сильных магнитов, чтобы «переворачивать» молекулы воды в организме. Молекулы воды посылают сигнал, который создает изображение.
Однако сухожилия, связки и мениск обычно не видны с помощью МРТ из-за того, как молекулы воды расположены в этих структурах, объясняет д-р. Карин Чаппелл.
"Эти структуры обычно черные на МРТ-сканировании – они просто не производят большого количества сигнала, который может быть обнаружен машиной для создания изображения. Это потому, что они в основном состоят из белкового коллагена и расположены в виде волокон. Волокна коллагена удерживают молекулы воды в плотной конфигурации, и на самом деле МРТ определяет именно воду. Если вы видите сигнал, это говорит о том, что в этой области больше жидкости, что говорит о повреждении, но медицинскому персоналу очень сложно однозначно сказать, есть ли травма."
Чтобы решить эту проблему, доктор. Чаппелл использовал силу явления, названного "магический угол": "Яркость этих тканей, таких как сухожилия и связки, на МРТ-изображениях сильно зависит от угла между коллагеновыми волокнами и магнитным полем сканера. Если этот угол составляет 55 градусов, изображение может быть очень ярким, но под другими углами оно обычно очень темное."
Команда объясняет, что магический угол достигается в их сканере, потому что они могут легко изменять ориентацию магнитного поля. Пока пациент удобно сидит в кресле, специально разработанный магнит (в котором используются двигатели и датчики, аналогичные тем, что используются в роботах на автомобильных заводах) может вращаться вокруг ноги и ориентировать магнитное поле в нескольких направлениях.
Это невозможно в современных больничных МРТ-сканерах, которые к тому же намного дороже, чем прототип сканера.
"Раньше феномен магического угла считался проблемой, поскольку он мог означать, что медицинский персонал ошибочно полагал, что колено повреждено. Однако я понял, что если мы сделаем несколько сканирований вокруг колена, мы сможем использовать сигнал, создаваемый эффектом магического угла, чтобы построить четкую картину структур колена," объяснил доктор. Chappell.
"В частности, мы можем комбинировать изображения, полученные под разными углами магнита, и не только увеличивать яркость, но и видеть, как расположены волокна коллагена. Это позволяет нам установить структуру коллагеновых волокон в структурах колена, что является важной информацией перед такими видами лечения, как восстановление разорванного мениска," добавил Dr. Chappell.
"На данный момент очень сложно увидеть, в каком направлении проходят волокна коллагена в мениске. Это важно, потому что шитье поперек волокон эффективно заживляет разрыв мениска. Однако, если шов идет в том же направлении, что и волокна, ремонт может быть неудачным."
В новом исследовании, опубликованном в журнале Magnetic Resonance in Medicine, многопрофильная команда просканировала коленные суставы шести коз и десяти собак с помощью обычного МРТ-сканера.
Все собачьи лапы были подарены Королевским ветеринарным колледжем, а владельцы собак передали их на исследования после смерти их питомца.
Собаки страдают от травм коленей и артрита, как и люди, что делает их хорошим объектом для исследования.
Результаты показали, что с помощью магического угла можно точно обнаружить повреждение связок и сухожилий.
Команда заявляет, что теперь они знают, что сканирование под магическим углом можно использовать для визуализации колена, и объединение этого с новым прототипом мини-сканера может позволить точно сканировать колени с помощью этой технологии – и надеются перейти к испытаниям «мини» сканера на людях в ближайшем будущем. год.
Доктор. Чаппелл объяснил: "Хотя это предварительное исследование на ранней стадии, оно показывает, что технология потенциально может быть использована для точного выявления травм колена. Теперь мы надеемся принять участие в испытаниях на людях и выяснить, можно ли использовать эту технологию для других суставов, таких как лодыжки, запястья и локти."