Una nueva ola de sistemas de resonancia magnética más pequeños, menos costosos y portátiles promete expandir la prestación de atención médica y las capacidades de la medicina.
Los investigadores del NIST, Kalina Jordanova y Stephen Ogier, realizan mediciones de IRM utilizando una intensidad de campo magnético de 64 militeslas (mT), que es al menos 20 veces menor que el campo magnético de los escáneres de IRM convencionales, que se utilizan, por ejemplo, en entornos hospitalarios.
Crédito: R. Jacobson/NIST
Las máquinas de imágenes por resonancia magnética ( IRM ) pueden ver claramente las partes no óseas del cuerpo (tejidos blandos como el cerebro, los músculos y los ligamentos), así como detectar tumores, lo que permite diagnosticar muchas enfermedades y otras afecciones. Sin embargo, los potentes imanes de las máquinas de resonancia magnética convencionales las hacen caras y voluminosas, y las limitan principalmente a hospitales y otras instalaciones grandes.
Como solución alternativa, las empresas están desarrollando nuevas versiones portátiles que tienen campos magnéticos de menor intensidad. Estos nuevos modelos pueden ampliar potencialmente las formas en que se utiliza la resonancia magnética. Por ejemplo, los sistemas de resonancia magnética de campo bajo podrían implementarse en ambulancias y otros entornos móviles. También podrían costar mucho menos, prometiendo hacer que la resonancia magnética esté más disponible, incluso en comunidades desatendidas y países en desarrollo.
Pero para que los escáneres de resonancia magnética de campo bajo alcancen su máximo potencial, se necesita más investigación para comprender la relación entre las imágenes de campo bajo y las propiedades del tejido subyacente que representan. Los investigadores del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST) han estado trabajando en varios frentes para avanzar en la tecnología de resonancia magnética de campo bajo y validar métodos para crear imágenes con campos magnéticos más débiles.
«Las imágenes de resonancia magnética del tejido difieren según la fuerza magnética», dijo la ingeniera eléctrica del NIST Kalina Jordanova. «Con los sistemas de resonancia magnética de campo bajo, el contraste de las imágenes es diferente, por lo que necesitamos saber cómo se ve el tejido humano en estas intensidades de campo más bajas».
Con estos fines, los investigadores midieron las propiedades del tejido cerebral con una intensidad de campo magnético baja. Sus resultados fueron publicados en la revista Magnetic Resonance Materials in Physics, Biology and Medicine .
Los investigadores utilizaron una máquina de resonancia magnética portátil disponible comercialmente para obtener imágenes del tejido cerebral en cinco voluntarios masculinos y cinco femeninos. Las imágenes se crearon utilizando una intensidad de campo magnético de 64 militesla, que es al menos 20 veces menor que el campo magnético de los escáneres de resonancia magnética convencionales.
Recolectaron imágenes de todo el cerebro y obtuvieron datos sobre su materia gris (que tiene una alta concentración de células nerviosas), materia blanca (tejidos más profundos del cerebro que albergan fibras nerviosas) y líquido cefalorraquídeo (líquido claro que rodea el cerebro y la médula espinal). cable).
Estos tres componentes cerebrales responden al campo magnético bajo de diferentes maneras y producen señales distintivas que reflejan sus propiedades únicas, lo que permite que el sistema de resonancia magnética produzca imágenes que contienen información cuantitativa sobre cada componente. “Conocer las propiedades cuantitativas del tejido nos permite desarrollar nuevas estrategias de recopilación de imágenes para este sistema de resonancia magnética”, dijo la ingeniera biomédica del NIST, Katy Keenan.
En un trabajo separado, los investigadores del NIST están explorando varios materiales candidatos que pueden mejorar significativamente la calidad de la imagen en las imágenes por resonancia magnética de campo bajo.
Los agentes de contraste de MRI (materiales magnéticos que se inyectan en los pacientes y mejoran el contraste de la imagen) facilitan a los radiólogos la identificación de características anatómicas o evidencia de enfermedad y se usan de forma rutinaria en MRI con intensidades de campo magnético convencionales. Sin embargo, los investigadores apenas comienzan a comprender cómo se pueden usar los agentes de contraste con los nuevos escáneres de resonancia magnética de campo bajo. En las intensidades de campo más bajas de estos escáneres, los agentes de contraste pueden actuar de manera diferente que en intensidades de campo más altas, creando oportunidades para utilizar nuevos tipos de materiales magnéticos para mejorar la imagen.
Los científicos del NIST y sus colegas compararon la sensibilidad de varios agentes de contraste magnético en campos magnéticos bajos. Los investigadores encontraron que las nanopartículas de óxido de hierro superaron a los agentes de contraste tradicionales, que están hechos del elemento gadolinio, un metal de tierras raras. Con una fuerza de campo magnético baja, las nanopartículas proporcionaron un buen contraste utilizando una concentración de solo alrededor de una novena parte de las partículas de gadolinio.
Las nanopartículas de óxido de hierro también ofrecen la ventaja de que el cuerpo humano las descompone en lugar de acumularse potencialmente en el tejido, señaló el investigador del NIST, Samuel Oberdick. En comparación, una pequeña cantidad de gadolinio puede acumularse en el tejido y podría confundir la interpretación de futuras resonancias magnéticas si no se tiene en cuenta.
Los investigadores del NIST colaboraron con la Universidad de Florencia en Italia y Hyperfine Inc. en Guilford, Connecticut, e informaron sus hallazgos en la revista Scientific Reports .
Documentos:
Kalina V. Jordanova, Michele N. Martin, Stephen E. Ogier, Megan E. Poorman y Kathryn E. Keenan. IRM cuantitativa in vivo: mediciones de T 1 y T 2 del cerebro humano a 0,064 T. Materiales de resonancia magnética en física, biología y medicina. Publicado en línea el 20 de mayo de 2023. DOI: 10.1007/s10334-023-01095-x
Samuel D. Oberdick, Kalina V. Jordanova, John T. Lundstrom, Giacomo Parigi, Megan E. Poorman, Gary Zabow y Kathryn E. Keenan. Nanopartículas de óxido de hierro como agentes de contraste positivos T 1 para imágenes de resonancia magnética de bajo campo a 64 mT. Informes científicos. Publicado en línea el 17 de julio de 2023. DOI: 10.1038/s41598-023-38222-6