I fantasmi non sono solo figure spettrali della nostra immaginazione, sono anche modelli numerici o fisici che rappresentano le caratteristiche umane e forniscono un modo economico per testare le applicazioni elettromagnetiche. Bosco di Sossena, un dottorato di ricerca in bioingegneria. candidato all'Università di Pittsburgh, ha sviluppato una testa fantasma realistica per la ricerca sulla risonanza magnetica presso la Swanson School of Engineering.

Wood ha iniziato il suo incarico a Pitt come studente universitario presso il Dipartimento di Ingegneria Elettrica e Informatica, dove ha incontrato Tamer Ibrahim, professore associato di bioingegneria. Ha iniziato la ricerca nel suo laboratorio, il Centro di Ricerca sulla Radiofrequenza (RF), durante il suo ultimo anno e ora sta finendo la sua tesi che incorpora ricerche simili come studente laureato presso il Dipartimento di Bioingegneria.

Ibrahim ha immaginato di progettare una testa fantasma stampata in 3D da utilizzare con la tecnologia di campo ultraelevata dal design unico nel suo laboratorio. "Nella struttura di ricerca RF, usiamo una risonanza magnetica a 7 Tesla per tutto il corpo (7T MRI), che è uno dei dispositivi MRI clinici umani più potenti al mondo, " ha affermato Ibrahim. La tecnologia a campo ultraelevato 7T è uno strumento potente, ma sfortunatamente, ci sono alcune battute d'arresto che vengono con questo tipo di imaging.

"Mentre ti muovi dai campi inferiori a quelli superiori, le immagini prodotte diventano meno uniformi e il riscaldamento localizzato diventa più diffuso, " ha spiegato Ibrahim. "Volevamo sviluppare una testa fantasma antropomorfa per aiutarci a comprendere meglio questi problemi fornendo un modo più sicuro per testare l'imaging. Usiamo il dispositivo per analizzare, valutare, e calibrare i sistemi e la strumentazione di risonanza magnetica prima di testare nuovi protocolli su soggetti umani".

I ricercatori stanno attualmente utilizzando simulazioni numeriche per studiare l'effetto dei campi elettromagnetici (EM) sui tessuti biologici a frequenze variabili. legno ha detto, "La modellazione numerica EM è stata uno standard nell'analisi di queste interazioni, e volevamo creare un fantasma che assomigliasse alla forma umana da utilizzare per convalidare la modellazione EM, fornendo così un ambiente più realistico per i test."

Prima che Wood potesse stampare la struttura 3D, ha dovuto svolgere un lavoro di calcolo per costruire il progetto digitale per il modello. Ha iniziato con un set di dati MRI 3T di un maschio sano, che ha caratterizzato dalla segmentazione e ha rotto in otto compartimenti di tessuto, una caratteristica che differenzia il suo modello dalle altre teste fantasma di base. Secondo Legno, questi scomparti aiutano a migliorare la precisione dell'immagine agendo come una sorta di "dorso di velocità" per il campo.

Dopo i preparativi computazionali, Wood ha utilizzato uno scanner MRI per produrre un'immagine digitale 3D della testa di un maschio sano e ha eseguito il suo modello attraverso la progettazione assistita da computer, che è il software utilizzato per creare, modificare, analizzare, e ottimizzare un design.

Il passo successivo è stato stampare il prototipo, che ha richiesto tre semestri per essere completato. "Abbiamo utilizzato una plastica sviluppata da DSM Somos per il nostro materiale di stampa perché ci ha permesso di creare parti durevoli e dettagliate con una conduttività simile al corpo umano, " ha detto Wood. "Per aiutare il modello a imitare ulteriormente un ambiente reale, abbiamo creato porte di riempimento sul prototipo in cui possiamo depositare fluidi che assomigliano a vari tipi di tessuto".

Ora che Wood ha una testa fantasma antropomorfa completamente stampata, è in grado di assemblarlo e iniziare i test. Il fantoccio ha molte applicazioni, inclusi i test per vedere se determinati impianti sono in grado di entrare in una risonanza magnetica o rilevare l'aumento di temperatura in diversi tessuti in base a vari strumenti RF.

"Con la risonanza magnetica, la potenza dell'esposizione a radiofrequenza si trasforma in calore nei tessuti del paziente, che possono avere effetti dannosi sulla salute del paziente, soprattutto con gli impianti se non monitorati dallo scanner" ha spiegato Wood. "Con la nostra testa fantasma, possiamo testare la sicurezza del nostro imaging inserendo sonde all'interno di determinate regioni della testa e misurando gli effetti, " disse Ibrahim.

Ibrahim e Wood sperano che questo modello possa essere sviluppato commercialmente e fornire ad altri la possibilità di proseguire la ricerca senza fare affidamento sui test umani.