【云谈科技】MRI医学影像新发展——便携式MRI

Struggle

磁共振成像（MRI）扫描仪是我们用于评估脑损伤和疾病的最有价值的诊断工具。然而，全世界约有三分之二的人无法获得MRI技术，超过90%的设备位于高收入国家。费用是主要原因：一台经典的MRI机器的成本约为100万至300万美元。需要一个专门建造的房间来保护扫描仪免受外部信号的影响，并容纳其超导磁体产生的强大磁场，这需要运行成本高昂的液氦冷却系统。
低成本、便携式替代品可能很快就会开始被广泛使用。在12月14日发表在《Nature Communications》杂志上的一项研究中，由生物医学工程师Ed Wu领导的香港大学的研究人员描述了一种不需要屏蔽的MRI扫描仪，它从标准的墙壁插座中获取电力。该研究作者估计，这种方法被称为超低场（ULF）MRI，缺乏精确诊断所需的清晰度和分辨率，但价格要便宜得多，材料成本低于20，000美元。更重要的是，这台机器的设计和算法是开源的，邀请各地的研究人员帮助开发这项技术。

核磁共振成像利用了我们人体主要由水组成的性质。氢原子中的质子具有带磁性的"自旋"，这些"自旋"由磁场对齐并由射频脉冲探测。不同的组织具有不同的水浓度和磁性环境，这些差异在重建的图像中表现为明暗对比。
ULF设计采用永磁体，而不是超导电磁铁，从而消除了冷却的需要。永磁体仅产生0.055特斯拉，因此不需要磁屏蔽（标准MRI扫描仪使用1.5或3特斯拉场）。主要的权衡是信号较弱，因此信噪比更差，因此图像分辨率较低。
为了保持便携性，ULF 设计避开了物理射频屏蔽。相反，研究人员使用一种经过训练的"深度学习"算法来识别和预测干扰信号，然后从测量信号中减去干扰信号。"哥伦比亚大学的生物医学工程师Sairam Geethanath认为这是一项非常有用的创新，这类似于降噪耳机，你试图实时学习噪音模式并抑制它。
该团队通过扫描25名患者并将图像与标准MRI机器的图像进行比较来演示该设备。研究人员可以识别出大多数相同的病理，包括中风和肿瘤。"这些图像似乎具有足够的质量，在许多情况下在临床上是有用的，对中风的快速评估对干预措施的成功有很大影响，可以通过将ULF MRI放置在更多的城镇甚至移动单位来促进。
新设计加入了越来越多的其他ULF MRI扫描仪正在开发的名单。一家名为Hyperfine的公司总部位于康涅狄格州吉尔福德，去年获得了FDA对其便携式扫描仪的批准，但设计的细节是专有的。Wu和他的同事们已经将他们的数据、设计和代码在线提供，这可以加快ULF的改进并控制成本。（Hyperfine的机器是香港团队估计价格的两倍多。
尽管ULF设备承诺，但它们并不打算取代高场扫描仪。他们在"分诊"环境中有希望，当患者无法移动或时间至关重要时，它作为升级设备可以发挥作用。随着性能的提高，应用范围可能会扩大。现在，MRI系统的构建就好像我们对正在扫描的内容一无所知，但通常我们需要的信息非常微妙，这将是一场巨大的革命，由廉价计算推动。更广泛地使用MRI技术，更接近护理点的临床需求，核磁共振现象是大自然的礼物。

来源：https://www.163.com/dy/article/H3DD2K5F05522LRY.html
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