Начиная с ее появления в 1970-х, магнитно-резонансная томография (MRI) дала врачам лучший взгляд в тканях, помогая диагностировать болезни от опухолей головного мозга до внутреннего кровотечения к порванным связкам. Такие просмотры ткут в каждую часть медицины с американскими врачами, теперь заказывающими вверх 28 миллионов в год.Несмотря на это воздействие, у всех сканеров МРТ есть та же самая проблема.
Во время просмотра антенны поражают атомы, составляющие ткани с радиоволнами, которые опрокидывают их из их магнитного равновесия. После того, как опрокинутый, магнитные силы атомов вращаются как вершины, чтобы испустить радио-сигналы, которые показывают их идентичность и положение, стандартные блоки изображения. Качество изображения, однако, зависит от равного воздействия атомов к магнитным полям, которые не только изменяют сканер к сканеру, но также и в их взаимодействиях с различными частями даже единственного образца ткани.
Таким образом традиционные радиоволны МРТ «освещают» некоторые части образца лучше, чем другие с недостатками, закрашивающими черной краской области изображений. Промышленность вложила капитал в большой степени в магнитные катушки, которые стремятся вызвать однородное воздействие, но много экзаменов Г-НА сегодня все еще приводят к затемненным «экспонатам».«Достижения, обрисованные в общих чертах в нашем исследовании, устраняют экспонаты и создают изображения, достаточно точные, что мы можем теперь назначить численные значения на анатомические особенности», говорят автор исследования Дэниел Содиксон, Мэриленд, доктор философии, преподаватель в Отделе Рентгенологии, член Онкологического центра Perlmutter в Нью-Йоркском университете Langone, и директор Центра Бернарда и Ирене Шварц Биомедицинского Отображения.«Это отмечает появление ‘количественной МРТ’, где новые виды карт ткани становятся золотым стандартом для диагнозов и показывают образцы болезни, которые последовательны от пациента пациенту», говорит Содиксон, также ведущий следователь Центра Передовых Инноваций Отображения и Исследования. «Это перевернет дизайн сканера с ног на голову».
Новый подход также обещает достигнуть превосходящего отображения с менее дорогими машинами, необходимость перед лицом стоимости, сокращающейся в стадии реализации в здравоохранении, говорят авторы. Более быстрые, более простые подходы также решили бы проблему со сканерами, которые, продуманно оборудованный, чтобы исправить для полевых изменений, требуют дотошной калибровки и удлиняют время экзамена вне того, что могут терпеть некоторые пациенты.Выбрасывание идеального сканераНесмотря на десятилетия крупных инвестиций, традиционная МРТ все еще приводит только к качественным изображениям, которые не решены достаточно, чтобы вести управляемый базой данных диагнозами и исследованием в возрасте «больших данных».
Новое усилие преодолеть эти проблемы началось с работы во главе с Марком Гризвольдом в Западном резервном университете Кейза и издало по своей природе в 2013, который описал снятие отпечатков пальцев магнитного резонанса (MRF). До этого сканеры МРТ должны были ждать магнитных вращений, чтобы возвратиться к их нормальному равновесию между каждым последовательным пульсом радиоволны, глубокой помехой для скорости отображения. MRF вместо этого построил изображения из сложного взаимодействия перекрывания на сигналы, отличительный «отпечаток пальца», соответствовавший качествам ткани.С достижениями в вычислении изображения MRF были основаны на небольшой части данных о сканере, соответствовавших базам данных известных образцов ткани.
Метод заменил более медленные подходы, требуемые обрабатывать все данные, чтобы построить изображение с нуля. Несмотря на эти инновации, первого автора текущей статьи, физика магнитного резонанса (MR) Нью-Йоркского университета Langone Мартиджна Клуса, доктор философии, который является также доцентом в Отделе Рентгенологии, видел, что MRF был сдержан его матчем попытки «реальные» вращения, которые это захватило к образцам от моделируемого сканера, калиброванного, чтобы предложить совершенно однородное воздействие.Неспособный вызвать однородность, изображения MRF не всегда отражали действительность.
Чтобы исправить это, Cloos и коллеги проектировали «Plug and Play Г-Н Финджерпринтинг» (PnP-MRF), который воплотил их решение «выбросить идеальный сканер».Описанный в недавно опубликованном исследовании, PnP-MRF соответствует своим измерениям к моделируемой базе данных каждого возможного взаимодействия магнитного поля или искажения, поскольку это строит изображения, и так требует нулевой калибровки. Наряду с завоеванием особенностей вращения, новый метод, как показывали, эффективно нанес на карту искажения, которые происходят, поскольку радиоволны Г-НА взаимодействуют с тканью, которую радиологи ранее стремились стереть через калибровку. Авторы исследования утверждают, что эти те же самые полевые искажения также служат новым набором параметров ткани, которые могут помочь в диагнозах.
Где MRF использовала единственный источник импульсов радиоволны, чтобы произвести сигналы, PNP-MRF – кружащийся стробоскоп многих магнитных полей вещания, поражая атомы от различных направлений, отделенных миллисекундами, чтобы создать новый вид отпечатка пальца. Экспонат, введенный любым пульсом радиоволны, может показать темное место в одной версии изображения, но не в том же самом месте во всех наборах данных, позволив увольнение ошибок.
Взятый вместе, эти инновации позволяют PnP-MRF исправить для особенностей каждого сканера и взаимодействий ткани магнитного поля, заключения, подтвержденные серией экспериментов ткани и числовых.«В нашем дизайне сложность в создании изображений МРТ переместилась от оборудования до вычисления», говорит Клус. «Вместо того, чтобы строить палаты, чтобы предоставить помещение обширным магнитным катушкам, которые борются с неоднородностями, сканеры ближайшего будущего, охватывая разнородные области, будут состоять из простых настольных магнитов, или возможно даже переносных палочек МРТ».