Un nuovo tipo di componente per risonanza magnetica a forma di guanto fornisce le prime immagini nitide delle ossa, tendini e legamenti che si muovono insieme, trova un nuovo studio.

Guidato dalla NYU School of Medicine e appena pubblicato su Ingegneria biomedica della natura , lo studio mostra come un nuovo design dell'elemento MRI intessuto in rilevatori simili a indumenti può catturare per la prima volta immagini di alta qualità delle articolazioni in movimento.

Gli autori dello studio affermano che il loro prototipo di guanto per risonanza magnetica promette di diventare utile nella futura diagnosi di lesioni da sforzo ripetitivo come la sindrome del tunnel carpale negli impiegati, atleti, e musicisti. Poiché l'invenzione mostra come i diversi tipi di tessuto si scontrano l'uno con l'altro mentre si muovono, gli autori affermano che potrebbe anche consentire la costruzione di un atlante più versatile di anatomia della mano, guidare la chirurgia con immagini della mano in posizioni più realistiche, o aiuto nella progettazione di protesi migliori.

"I nostri risultati rappresentano la prima dimostrazione di una tecnologia MRI che è sia flessibile che sensibile abbastanza da catturare la complessità della meccanica dei tessuti molli nella mano, ", afferma l'autore principale Bei Zhang, dottorato di ricerca, ricercatore presso il Center for Advanced Imaging Innovation and Research (CAI2R), all'interno del Dipartimento di Radiologia della NYU Langone Health.

Dalla sua nascita negli anni '70, la risonanza magnetica (MRI) ha dato ai medici uno sguardo migliore all'interno dei tessuti, aiutando a diagnosticare milioni di malattie all'anno, dai tumori cerebrali alle emorragie interne ai legamenti strappati. Nonostante questo impatto, la tecnologia ha lottato a lungo con una limitazione di base.

La risonanza magnetica funziona immergendo i tessuti in un campo magnetico in modo tale che tutti gli atomi di idrogeno presenti si allineino per creare una forza magnetica media in una direzione in ciascuna fetta di tessuto. Questi "piccoli magneti" possono quindi essere portati fuori equilibrio da onde di forza elettromagnetica (onde radio). Una volta puntato, girano come trottole ed emettono anche segnali radio, che rivelano le loro posizioni e possono essere ricostruite in immagini.

Fondamentale anche per la risonanza magnetica è la capacità delle bobine a radiofrequenza di convertire le onde radio in una corrente elettrica rilevabile. Sfortunatamente, ciò significa che le onde radio catturate ("trottola") producono piccole correnti all'interno delle bobine del ricevitore, che a loro volta creano i propri campi magnetici e impediscono alle bobine vicine di catturare segnali puliti.

Negli ultimi 30 anni, i tentativi di gestire le interazioni tra bobine vicine hanno portato a scanner MRI all'avanguardia in cui le bobine riceventi sono disposte scrupolosamente per annullare i campi magnetici nelle bobine vicine. Una volta stabilita la migliore disposizione, le bobine non possono più muoversi l'una rispetto all'altra, limitare la capacità della risonanza magnetica di visualizzare immagini complesse, articolazioni mobili.

Risolvere il problema

Poiché tutti gli attuali scanner MRI misurano i segnali che creano correnti nelle bobine del ricevitore (rivelatori), tali bobine sono sempre state progettate come strutture a "bassa impedenza" che lasciano fluire facilmente la corrente. Il salto compiuto dagli autori dello studio è stato quello di progettare una struttura ad "alta impedenza" che blocchi la corrente, e quindi misura la forza con cui la forza nelle onde magnetiche "spinge" (la tensione) mentre tenta di stabilire una corrente nella bobina.

Senza corrente elettrica creata dal segnale MR, le nuove bobine del ricevitore non creano più campi magnetici che interferiscono con i ricevitori vicini, eliminando così la necessità di strutture rigide. I ricercatori hanno scoperto che il loro sistema, con le nuove spire cucite in un guanto di cotone, ha generato immagini "squisite" di muscoli che si muovono liberamente, tendini e legamenti in una mano mentre suonava il pianoforte e afferrava oggetti.

Il segnale MRI è prodotto da atomi di idrogeno (protoni), e quindi questa tecnologia eccelle nell'imaging di strutture dei tessuti molli ricchi di acqua, ogni molecola di cui comprende due atomi di idrogeno. Per questa ragione, La risonanza magnetica è eccezionale per l'imaging dei muscoli, nervi, e anche cartilagine, difficili da studiare con altri metodi non invasivi. tendini e legamenti, però, che sono fatti di proteine ​​dense invece che fluide, rimangono difficili da vedere indipendentemente, perché entrambi appaiono come bande nere che corrono lungo le ossa.

Il nuovo studio ha rilevato che, nel visualizzare le dita mentre si flettono, le nuove bobine hanno rivelato come le bande nere si muovessero di concerto con le ossa, che potrebbe aiutare a catalogare le differenze che derivano da lesioni.

"Volevamo provare i nostri nuovi elementi in un'applicazione che non si sarebbe mai potuta realizzare con le bobine tradizionali, e ho deciso di tentare di catturare le immagini con un guanto, ", afferma l'autore senior Martijn Cloos, dottorato di ricerca, professore assistente dell'istituto CAI2R del Dipartimento di Radiologia della NYU Langone Health. "Speriamo che questo risultato introduca una nuova era nella progettazione della risonanza magnetica, magari includendo maniche flessibili intorno alle ginocchia ferite, o comodi berretti per studiare lo sviluppo del cervello dei neonati."