¿Podría una pequeña estructura en forma de anillo hecha de plástico y cobre amplificar las ya poderosas capacidades de imagen de una máquina de imágenes por resonancia magnética (MRI)? Xin Zhang, Stephan Anderson, y su equipo en el Centro de Fotónica de la Universidad de Boston pueden imaginar claramente tal hazaña. Con su experiencia combinada en ingeniería, ciencia de los Materiales, e imágenes médicas, Zhang y Anderson, junto con Guangwu Duan y Xiaoguang Zhao, diseñó un nuevo metamaterial magnético, reportado en Física de las comunicaciones , que puede mejorar la calidad de la resonancia magnética y reducir el tiempo de exploración a la mitad.

Zhang y Anderson dicen que su metamaterial magnético podría usarse como una tecnología aditiva para aumentar el poder de imagen de las máquinas de resonancia magnética de menor potencia. aumentando el número de pacientes atendidos por las clínicas y disminuyendo los costos asociados, sin ninguno de los riesgos que conlleva el uso de campos magnéticos de mayor intensidad. Incluso imaginan que el metamaterial se utilice con resonancia magnética de campo ultrabajo, que utiliza campos magnéticos que son miles de veces más bajos que las máquinas estándar actualmente en uso. Esto abriría la puerta para que la tecnología de resonancia magnética esté ampliamente disponible en todo el mundo.

"Este [metamaterial magnético] crea una imagen más clara que puede producirse a más del doble de la velocidad" de una resonancia magnética actual, dice Anderson, profesor de radiología de la Facultad de Medicina y vicepresidente de investigación del departamento de radiología del Boston Medical Center.

La resonancia magnética utiliza campos magnéticos y ondas de radio para crear imágenes de órganos y tejidos en el cuerpo humano. ayudar a los médicos a diagnosticar posibles problemas o enfermedades. Los médicos utilizan la resonancia magnética para identificar anomalías o enfermedades en órganos vitales, así como muchos otros tipos de tejido corporal, incluyendo la médula espinal y las articulaciones. "[MRI] es uno de los sistemas más complejos inventados por los seres humanos, "dice Zhang, un profesor de ingeniería mecánica de la Facultad de Ingeniería, ingeniería Eléctrica y Computación, Ingeniería Biomédica, Ciencia e Ingeniería de los Materiales, y profesor del Photonics Center.

Dependiendo de qué parte del cuerpo se esté analizando y cuántas imágenes se requieran, una resonancia magnética puede tardar hasta una hora o más. Los pacientes pueden enfrentar largos tiempos de espera al programar un examen y, para el sistema sanitario, operar las máquinas requiere mucho tiempo y es costoso. Fortalecimiento de la resonancia magnética de 1,5 T (el símbolo de tesla, la medición de la intensidad del campo magnético) a 7,0 T definitivamente puede "aumentar el volumen" de las imágenes, como describen Anderson y Zhang. Pero aunque se pueden realizar resonancias magnéticas de mayor potencia utilizando campos magnéticos más fuertes, vienen con una serie de riesgos de seguridad e incluso mayores costos para las clínicas médicas. El campo magnético de una máquina de resonancia magnética es tan fuerte que las sillas y los objetos del otro lado de la habitación pueden ser succionados hacia la máquina, lo que representa un peligro tanto para los operadores como para los pacientes.

El metamaterial magnético diseñado por los investigadores de la Universidad de Boston está compuesto por una serie de unidades llamadas resonadores helicoidales, estructuras de tres centímetros de altura creadas a partir de plástico impreso en 3D y bobinas de alambre de cobre delgado, materiales que no son demasiado elegantes. los suyos. Pero juntos Los resonadores helicoidales se pueden agrupar en una matriz flexible, lo suficientemente flexible como para cubrir la rótula de una persona, abdomen, cabeza, o cualquier parte del cuerpo que necesite imágenes. Cuando la matriz se coloca cerca del cuerpo, los resonadores interactúan con el campo magnético de la máquina, aumentar la relación señal / ruido (SNR) de la resonancia magnética, "subir el volumen de la imagen" como dice Anderson.

"Mucha gente se sorprende por su simplicidad, "dice Zhang." No es un material mágico. La parte 'mágica' es el diseño y la idea ".

Para probar la matriz magnética, el equipo escaneó muslos de pollo, Tomates, y uvas en una máquina de 1,5 Tm. Descubrieron que el metamaterial magnético producía un aumento de 4,2 veces en la SNR, una mejora radical, lo que podría significar que se podrían usar campos magnéticos más bajos para tomar imágenes más claras de lo que es posible actualmente.

Ahora, Zhang y Anderson esperan asociarse con colaboradores de la industria para que su metamaterial magnético se pueda adaptar sin problemas para aplicaciones clínicas del mundo real.

"Si puede ofrecer algo que pueda aumentar la SNR en un margen significativo, podemos empezar a pensar en posibilidades que antes no existían, "dice Anderson, como la posibilidad de tener una resonancia magnética cerca de los campos de batalla o en otros lugares remotos. "Poder simplificar esta tecnología avanzada es muy atractivo, " él dice.