Científicos de los Países Bajos y Rusia han diseñado y probado una nueva tecnología basada en metasuperficies para mejorar la sensibilidad local de los escáneres de resonancia magnética en humanos por primera vez. La metasuperficie consta de finas tiras resonantes dispuestas periódicamente. Colocado debajo de la cabeza de un paciente, proporcionó señales mucho más altas de la región del cerebro local. Los resultados publicados en Informes científicos , muestran que el uso de metasuperficies puede reducir potencialmente el tiempo de adquisición de imágenes, mejorando así la comodidad para los pacientes, o adquirir imágenes de mayor resolución para un mejor diagnóstico de enfermedades.

La resonancia magnética (MRI) es una técnica médica ampliamente utilizada para el examen de órganos internos, además de desempeñar un papel importante en oncología. Sin embargo, debido a su relación señal / ruido intrínsecamente más baja, una resonancia magnética tarda mucho más en adquirir que una tomografía computarizada o una ecografía. Esto significa que un paciente debe permanecer inmóvil dentro de un aparato confinado durante hasta una hora, resultando en una incomodidad significativa para el paciente, y colas relativamente largas en los hospitales.

Especialistas del Centro Médico de la Universidad de Leiden en los Países Bajos y de la Universidad ITMO en Rusia han adquirido una resonancia magnética humana con una sensibilidad local mejorada proporcionada por una metasuperficie delgada, una estructura periódica de tiras de cobre conductoras. Los investigadores unieron estos elementos a un sustrato delgado y flexible y los integraron con matrices de bobinas receptoras ajustadas dentro del escáner de resonancia magnética.

"Colocamos tal metasuperficie debajo de la cabeza del paciente, después, la sensibilidad local aumentó en un 50 por ciento. Esto nos permitió obtener imágenes más altas y señales espectroscópicas de la corteza occipital. Dichos dispositivos podrían reducir potencialmente la duración de los estudios de resonancia magnética y mejorar su comodidad para los sujetos, "dice Rita Schmidt, el primer autor del artículo e investigador del Departamento de Radiología del Centro Médico de la Universidad de Leiden.

La metasuperficie, colocado entre un paciente y las bobinas receptoras, mejora la relación señal-ruido en la región de interés. "Esta relación limita la sensibilidad de la resonancia magnética y la duración del procedimiento, "señala Alexey Slobozhanyuk, becario de investigación en el Departamento de Nanofotónica y Metamateriales de la Universidad ITMO. "A menudo, las exploraciones deben repetirse muchas veces y las señales deben sumarse. El uso de esta metasuperficie reduce este requisito. Convencionalmente un examen que ahora toma 20 minutos puede necesitar solo 10 en el futuro. Un hospital que atiende a 10 pacientes al día podrá atender a 20 con nuestro desarrollo ".

Alternativamente, según los científicos, la metasuperficie podría usarse para aumentar la resolución de la imagen. "El tamaño de los voxels, o píxeles 3-D, también está limitado por la relación señal-ruido. En lugar de acelerar el procedimiento, podemos adoptar un enfoque alternativo y adquirir imágenes más detalladas, "dice Andrew Webb, el líder del proyecto, profesor de radiología en el Centro Médico de la Universidad de Leiden.

Hasta ahora, nadie ha integrado metamateriales en arreglos de recepción ajustados porque sus dimensiones son demasiado grandes. El novedoso diseño ultradelgado de esta metasuperficie ayudó a resolver el problema.

"Nuestra tecnología se puede aplicar para producir, inspirados en metamateriales, dispositivos ultradelgados para muchos tipos diferentes de resonancias magnéticas, pero en cada caso, primero se debe realizar una serie de simulaciones por computadora, como lo hemos hecho en este trabajo. Es necesario asegurarse de que la metasuperficie esté acoplada correctamente, ", concluye Rita Schmidt.