I ricercatori dell'Università ITMO hanno sviluppato e testato una bobina per risonanza magnetica che fornisce immagini ad alta risoluzione dell'intero corpo di un topo. Tali bobine sono utilizzate nei test preclinici, così come nell'imaging di vari sistemi corporei. La nuova bobina produce immagini con una risoluzione tre volte superiore rispetto alle bobine MRI di volume commerciale standard. Gli scienziati hanno utilizzato materiali economici e tecnologie di produzione che possono essere adattate per vari progetti di ricerca. La ricerca è stata pubblicata su NMR in biomedicina come la storia di copertina.

La risonanza magnetica total body viene utilizzata nella diagnostica e per gli studi preclinici sulla valutazione della risposta ai farmaci. Gli studi preclinici sono generalmente condotti su animali:ad esempio, sui topi. Nonostante le piccole dimensioni, ottenere un'immagine di alta qualità dell'intero mouse non è così facile come sembra. Il problema è che ottenere immagini di tutto il corpo di solito richiede di combinare le immagini da diverse piccole bobine riceventi, o utilizzando una grande bobina standard sia per l'emissione che per la ricezione. Nel primo caso, la procedura di imaging diventa complicata, mentre nella seconda, la qualità dell'immagine si deteriora così che diventa difficile distinguere i dettagli importanti.

Risolvere questo problema, gli scienziati dell'Università ITMO hanno sviluppato un nuovo tipo di bobina per risonanza magnetica. Le nuove funzionalità di progettazione della bobina consentono di ottenere facilmente immagini di alta qualità dell'intero mouse. Prima di tutto, la dimensione della bobina è particolarmente adatta per la scansione di un mouse, che aiuta a evitare rumori extra. Gli scienziati sono riusciti a ridurre le dimensioni della bobina utilizzando una metastruttura con una capacità distribuita. Allo stesso tempo, l'intensità del campo magnetico alternato della nuova bobina è molto superiore a quella delle bobine standard. Ciò fornisce una maggiore sensibilità della bobina nell'intero campo visivo e migliora la qualità dell'immagine.

"Le bobine standard sono sintonizzate su una particolare frequenza utilizzando condensatori non magnetici. Introducono perdite interne, riducendo il rapporto segnale-rumore. Questo è uno dei parametri principali utilizzati per determinare la qualità dell'immagine nella risonanza magnetica. Poiché la nostra bobina è auto-risonante, non abbiamo bisogno di condensatori. Possiamo mettere a punto la bobina modificando i parametri geometrici. Anche, il nuovo design ci consente di ottimizzare il funzionamento della bobina, aumentarne la sensibilità e la qualità dell'immagine. Oltretutto, il costo delle materie prime è basso, e la tecnologia di produzione ci consente di adattare il metodo per vari progetti, "dice Anna Khurshkainen, uno studente laureato presso l'Università ITMO, membro del Laboratorio di Nanofotonica e Metamateriali.

Secondo gli scienziati, il lavoro è iniziato con una modellazione numerica. Ciò ha contribuito a ottimizzare la geometria della futura bobina ea scegliere i materiali. Dopo di che, i ricercatori hanno realizzato un prototipo di bobina e condotto esperimenti. "Abbiamo misurato il rapporto segnale-rumore in diverse parti dell'immagine a diverse distanze tra l'oggetto e la bobina. I risultati ottenuti sono stati confrontati con la simulazione matematica e i parametri sperimentali delle bobine di volume standard. Si è scoperto che esiste una distanza tra l'immagine e la bobina, a cui la nostra bobina fornisce la qualità dell'immagine tre volte superiore a quella standard, " aggiunge Mikhail Zubkov, ricercatore presso il Laboratorio di Nanofotonica e Metamateriali dell'Università ITMO.

Attualmente, gli scienziati hanno in programma di continuare a lavorare su una varietà di bobine per vari studi preclinici.