Een nieuw soort MRI-component in de vorm van een handschoen levert de eerste duidelijke beelden van botten, pezen en ligamenten die samen bewegen, een nieuwe studie vindt.

Geleid door NYU School of Medicine en zojuist gepubliceerd in Natuur Biomedische Technologie , de studie laat zien hoe een nieuw ontwerp van een MRI-element, geweven in kledingachtige detectoren, voor het eerst hoogwaardige beelden van bewegende gewrichten kan vastleggen.

De auteurs van het onderzoek zeggen dat hun prototype van een MRI-handschoen belooft nuttig te worden bij de toekomstige diagnose van RSI-letsels zoals het carpaaltunnelsyndroom bij kantoormedewerkers, atleten, en muzikanten. Omdat de uitvinding laat zien hoe verschillende weefseltypes elkaar beïnvloeden als ze bewegen, de auteurs zeggen dat het ook de constructie van een meer veelzijdige atlas van handanatomie mogelijk zou maken, chirurgie begeleiden met handbeelden in meer realistische posities, of hulp bij het ontwerpen van betere protheses.

"Onze resultaten vertegenwoordigen de eerste demonstratie van een MRI-technologie die zowel flexibel als gevoelig genoeg is om de complexiteit van de mechanica van zacht weefsel in de hand vast te leggen, " zegt hoofdauteur Bei Zhang, doctoraat, onderzoekswetenschapper bij het Center for Advanced Imaging Innovation and Research (CAI2R), binnen de afdeling Radiologie van NYU Langone Health.

Sinds het ontstaan ​​in de jaren zeventig, magnetische resonantie beeldvorming (MRI) heeft artsen een beter zicht in weefsels gegeven, helpen bij het diagnosticeren van miljoenen ziekten per jaar, van hersentumoren tot inwendige bloedingen tot gescheurde ligamenten. Ondanks deze impact, de technologie worstelt al lang met een fundamentele beperking.

MRI werkt door weefsels onder te dompelen in een magnetisch veld, zodat alle aanwezige waterstofatomen worden uitgelijnd om een ​​gemiddelde magnetische kracht in één richting in elk weefselplakje te creëren. Deze "magneten" kunnen dan uit evenwicht worden gekanteld door golven van elektromagnetische kracht (radiogolven). Eenmaal getipt, ze draaien als tollen en zenden ook radiosignalen uit, die hun posities onthullen en kunnen worden herbouwd tot beelden.

Ook fundamenteel voor MRI is het vermogen van radiofrequente spoelen om radiogolven om te zetten in een detecteerbare elektrische stroom. Helaas, dit betekent dat de opgevangen ("spinning top") radiogolven kleine stromen produceren in ontvangerspoelen, die op hun beurt hun eigen magnetische velden creëren en voorkomen dat nabijgelegen spoelen schone signalen opvangen.

In de afgelopen 30 jaar, pogingen om interacties tussen naburige spoelen te beheren hebben geresulteerd in ultramoderne MRI-scanners waarin ontvangerspoelen nauwgezet zijn gerangschikt om magnetische velden in aangrenzende spoelen op te heffen. Zodra de beste regeling is vastgesteld, spoelen kunnen niet meer ten opzichte van elkaar bewegen, beperking van het vermogen van MRI om complexe beelden af ​​te beelden, bewegende gewrichten.

Het probleem oplossen

Aangezien alle huidige MRI-scanners signalen meten die stromen creëren in ontvangerspoelen (detectoren), dergelijke spoelen zijn altijd ontworpen als structuren met een "lage impedantie" die de stroom gemakkelijk laten vloeien. De sprong gemaakt door de auteurs van het onderzoek was om een ​​"hoge impedantie" structuur te ontwerpen die stroom blokkeert, en meet vervolgens hoe hard de kracht in magnetische golven "duwt" (de spanning) terwijl deze probeert een stroom in de spoel tot stand te brengen.

Zonder elektrische stroom gecreëerd door het MR-signaal, de nieuwe ontvangerspoelen creëren geen magnetische velden meer die interfereren met naburige ontvangers, waardoor de noodzaak voor starre structuren wordt weggenomen. De onderzoekers ontdekten dat hun systeem, met de nieuwe spoelen in een katoenen handschoen gestikt, gegenereerde "prachtige" beelden van vrij bewegende spieren, pezen en ligamenten in een hand terwijl hij piano speelde en voorwerpen pakte.

Het MRI-signaal wordt geproduceerd door waterstofatomen (protonen), en dus blinkt deze technologie uit in het afbeelden van zachte weefselstructuren die rijk zijn aan water, waarvan elk molecuul twee waterstofatomen bevat. Om deze reden, MRI is geweldig in het afbeelden van spieren, zenuwen, en zelfs kraakbeen, die moeilijk te bestuderen zijn met andere niet-invasieve methoden. Pezen en ligamenten, echter, die zijn gemaakt van dichte eiwitten in plaats van vloeistof, moeilijk zelfstandig te zien blijven, omdat beide verschijnen als zwarte banden die langs bot lopen.

De nieuwe studie vond dat, bij het visualiseren van vingers terwijl ze buigen, de nieuwe spoelen onthulden hoe de zwarte banden samen met de botten bewogen, die kunnen helpen bij het catalogiseren van verschillen die gepaard gaan met letsel.

"We wilden onze nieuwe elementen uitproberen in een toepassing die nooit mogelijk zou zijn met traditionele spoelen, en besloot om met een handschoen foto's te maken, " zegt senior auteur Martijn Cloos, doctoraat, assistent-professor van het CAI2R-instituut in de afdeling Radiologie van NYU Langone Health. "We hopen dat dit resultaat een nieuw tijdperk van MRI-ontwerp inluidt, misschien inclusief flexibele mouwreeksen rond geblesseerde knieën, of comfortabele mutsen om de zich ontwikkelende hersenen van pasgeborenen te bestuderen."