En ny typ av MRI-komponent i form av en handske ger de första tydliga bilderna av ben, senor och ligament som rör sig tillsammans, finner en ny studie.

Leds av NYU School of Medicine och just publicerad i Nature Biomedicinsk teknik , studien visar hur en ny MRI-elementdesign invävd i plaggliknande detektorer kan fånga högkvalitativa bilder av rörliga leder för första gången.

Studieförfattarna säger att deras prototyp av MRI-handskar lovar att bli användbar i den framtida diagnosen av repetitiva belastningsskador som karpaltunnelsyndrom hos kontorsanställda, idrottare, och musiker. Eftersom uppfinningen visar hur olika vävnadstyper påverkar varandra när de rör sig, författarna säger att det också kan möjliggöra konstruktionen av en mer mångsidig atlas över handanatomi, guide kirurgi med handbilder i mer realistiska positioner, eller hjälp i utformningen av bättre proteser.

"Våra resultat representerar den första demonstrationen av en MRI-teknik som är både flexibel och känslig nog för att fånga komplexiteten hos mjukvävnadsmekanik i handen, " säger huvudförfattaren Bei Zhang, PhD, forskare vid Center for Advanced Imaging Innovation and Research (CAI2R), inom avdelningen för radiologi vid NYU Langone Health.

Sedan dess uppkomst på 1970-talet, magnetisk resonanstomografi (MRT) har gett läkare en bättre titt inuti vävnader, hjälpa till att diagnostisera miljontals sjukdomar per år, från hjärntumörer till inre blödningar till trasiga ligament. Trots denna påverkan, tekniken har länge kämpat med en grundläggande begränsning.

MRI fungerar genom att sänka ner vävnader i ett magnetfält så att alla närvarande väteatomer justeras för att skapa en genomsnittlig magnetisk kraft i en riktning i varje vävnadsskiva. Dessa "små magneter" kan sedan tippas ur jämvikt av vågor av elektromagnetisk kraft (radiovågor). När du väl fått tips, de snurrar som toppar och avger också radiosignaler, som avslöjar sina positioner och kan byggas om till bilder.

Grundläggande för MRT är också radiofrekvensspolarnas förmåga att omvandla radiovågor till en detekterbar elektrisk ström. Tyvärr, detta betyder att de fångade ("snurra") radiovågorna producerar små strömmar inuti mottagarspolarna, som i sin tur skapar sina egna magnetfält och förhindrar närliggande spolar från att fånga rena signaler.

Under de senaste 30 åren, försök att hantera interaktioner mellan intilliggande spolar har resulterat i toppmoderna MRI-skannrar där mottagarspolar är noggrant arrangerade för att eliminera magnetfält i intilliggande spolar. När det bästa arrangemanget är fastställt, spolar kan inte längre röra sig i förhållande till varandra, begränsar MRI:s förmåga att avbilda komplex, rörliga leder.

Lösa problemet

Eftersom alla nuvarande MRI -skannrar mäter signaler som skapar strömmar i mottagarspolar (detektorer), sådana spolar har alltid utformats som "lågimpedans" strukturer som låter strömmen flyta lätt. Hoppet som gjordes av studieförfattarna var att designa en "hög impedans" -struktur som blockerar ström, och mäter sedan hur hårt kraften i magnetiska vågor "trycker" (spänningen) när den försöker etablera en ström i spolen.

Utan någon elektrisk ström skapad av MR-signalen, de nya mottagarspolarna skapar inte längre magnetiska fält som stör närliggande mottagare, vilket tar bort behovet av stela strukturer. Forskarna fann att deras system, med de nya spolarna sydda i en bomullshandske, genererade "utsökta" bilder av fritt rörliga muskler, senor och ligament i en hand när den spelade piano och tog tag i föremål.

MRT-signalen produceras av väteatomer (protoner), och så denna teknologi utmärker sig på att avbilda mjukvävnadsstrukturer rika på vatten, varvid varje molekyl innehåller två väteatomer. Av denna anledning, MRT är bra på att avbilda muskler, nerver, och även brosk, som är svåra att studera med andra icke-invasiva metoder. senor och ligament, dock, som är gjorda av täta proteiner istället för vätska, förbli svårt att se självständigt, eftersom båda visas som svarta band som löper längs ben.

Den nya studien visade att, genom att visualisera fingrar när de böjer sig, de nya spolarna avslöjade hur de svarta banden rörde sig tillsammans med benen, vilket kan hjälpa till att katalogisera skillnader som följer med skada.

"Vi ville prova våra nya element i en applikation som aldrig kunde göras med traditionella spolar, och bestämde sig för ett försök att ta bilder med en handske, " säger seniorförfattaren Martijn Cloos, PhD, biträdande professor från CAI2R -institutet vid Institutionen för radiologi vid NYU Langone Health. "Vi hoppas att detta resultat inleder en ny era av MR -design, kanske inkluderande flexibla ärmarrayer runt skadade knän, eller bekväma mössor för att studera hjärnans utveckling hos nyfödda."