Ultra Baixo

Um scanner de ressonância magnética cerebral de campo ultrabaixo (ULF) compacto que não requer blindagem magnética ou de radiofrequência e é acusticamente silencioso durante a varredura foi desenvolvido na Universidade de Hong Kong. Os baixos custos operacionais e de fabricação do scanner reforçam o potencial da tecnologia ULF MRI para atender às necessidades clínicas de hospitais em países de baixa e média renda, bem como instalações médicas locais, como salas cirúrgicas e salas de emergência.

A ressonância magnética é a ferramenta clínica mais valiosa usada para avaliar lesões e distúrbios cerebrais, mas, de acordo com a Organização para Cooperação e Desenvolvimento Econômico (OCDE), aproximadamente 70% da população mundial tem pouco ou nenhum acesso a ela. Scanners de ressonância magnética supercondutores de alto campo (1,5 T e 3,0 T) são caros. Além dos custos de aquisição de cerca de US$ 1 a 3 milhões, a instalação desses scanners é cara devido aos requisitos de infraestrutura e tem altos custos de manutenção. Todos esses fatores representam um grande obstáculo no acesso à ressonância magnética.

As imagens de RM usando tecnologias ULF oferecem a promessa de assistência médica acessível com scanners simples de integrar, manter e operar. Liderada por Ed X Wu, Lam Woo Professor no Laboratório de Imagem Biomédica e Processamento de Sinais, a equipe de Hong Kong desenvolveu um scanner de ressonância magnética cerebral ULF baseado em ímã permanente, de baixo custo, baixo ruído, baixa potência e sem blindagem.

O protótipo do sistema, descrito na Nature Communications, é baseado em um imã compacto de samário-cobalto (SmCo) permanente de dois polos de 0,055 T, com dimensões de 95,2 x 70,6 x 49,7 cm e uma abertura frontal de 29 x 70 cm para acesso do paciente. O scanner ocupa aproximadamente 2 m2 e pode ser operado a partir de uma tomada elétrica CA padrão. A equipe estima que a máquina poderia ser construída em quantidade com custos de material abaixo de US$ 20.000.

A configuração do scanner permite a formação de imagens usando vários protocolos universalmente adotados para imagens clínicas do cérebro, incluindo recuperação de inversão atenuada por fluidos (FLAIR) e imagem ponderada por difusão (DWI). Com base nas metodologias desenvolvidas para scanners de ressonância magnética de alto campo, o sistema ULF fornece um alto nível de flexibilidade para o desenvolvimento de futuros protocolos de ressonância magnética ULF.

Os pesquisadores desenvolveram uma técnica de cancelamento de interferência eletromagnética (EMI) baseada em aprendizado profundo para modelar, prever e remover sinais EMI externos e internos de sinais de ressonância magnética. Este procedimento de cancelamento de EMI elimina a necessidade de uma gaiola de blindagem de RF tradicional. Enquanto isso, a estabilidade de alta temperatura do SmCo elimina a necessidade de quaisquer esquemas de regulação de temperatura do ímã para estabilizar os campos dependentes da temperatura.

Wu e seus colegas otimizaram quatro dos protocolos de ressonância magnética cerebral mais comuns – ponderados em T1, ponderados em T2, FLAIR e DWI – para produzir relações sinal-ruído (SNR) e características de contraste semelhantes às das imagens clínicas de ressonância magnética de alto campo .

Após testes em fantasmas, os pesquisadores usaram o scanner para obter imagens de 25 pacientes com condições neurológicas (tumores cerebrais, acidente vascular cerebral crônico e hemorragias intracerebrais crônicas), usando esses quatro protocolos. Os pacientes foram então submetidos aos mesmos exames no scanner 3T do hospital. Os exames duraram em média aproximadamente 30 minutos com o scanner de 0,055 T, em comparação com 20 minutos com o sistema de 3 T.

Um radiologista clínico sênior avaliou os exames do paciente para determinar quais lesões específicas poderiam ser observadas nas imagens de 0,055 T. O scanner protótipo detectou a maioria das patologias importantes nos exames de todos os 25 pacientes, com qualidade de imagem semelhante à produzida pelo scanner 3T.

Uma grande vantagem do novo scanner é que ele produz menos artefatos ao gerar imagens de implantes, como clipes metálicos e stents cerebrovasculares. “Ao usar o ULF, os implantes de metal não apenas exibem menos artefatos, mas também experimentam significativamente menos forças mecânicas e aquecimento induzido por RF”, escrevem os pesquisadores. "A presença de materiais paramagnéticos (titânio e ligas de titânio) e ferromagnéticos (cobalto, níquel e ligas associadas) em clipes de aneurisma e stents cerebrovasculares não induziu artefatos grosseiros."