Molto basso

Presso l’Università di Hong Kong è stato sviluppato uno scanner MRI cerebrale compatto a campo ultrabasso (ULF) che non richiede schermatura magnetica o a radiofrequenza ed è acusticamente silenzioso durante la scansione. I bassi costi di produzione e operativi dello scanner rafforzano il potenziale della tecnologia MRI ULF per soddisfare le esigenze cliniche degli ospedali nei paesi a basso e medio reddito, nonché delle strutture mediche point-of-care come sale chirurgiche e pronto soccorso.

La risonanza magnetica è lo strumento clinico più prezioso utilizzato per valutare lesioni e disturbi cerebrali, ma secondo l'Organizzazione per la cooperazione e lo sviluppo economico (OCSE), circa il 70% della popolazione mondiale vi ha poco o nessun accesso. Gli scanner MRI superconduttori ad alto campo (1,5 T e 3,0 T) sono costosi. Oltre ai costi di acquisizione di circa 1-3 milioni di dollari, tali scanner sono costosi da installare a causa dei requisiti infrastrutturali e hanno elevati costi di manutenzione. Tutti questi fattori rappresentano un importante ostacolo all’accessibilità alla risonanza magnetica.

L'imaging RM che utilizza le tecnologie ULF offre la promessa di un'assistenza sanitaria accessibile con scanner semplici da integrare, mantenere e utilizzare. Guidato da Ed X Wu, professore di Lam Woo presso il Laboratorio di imaging biomedico e elaborazione del segnale, il team di Hong Kong ha sviluppato uno scanner MRI cerebrale ULF basato su magneti permanenti, a basso costo, a basso rumore, a bassa potenza e senza schermatura.

Il sistema prototipo, descritto su Nature Communications, si basa su un magnete permanente compatto in samario-cobalto (SmCo) bipolare da 0,055 T, con dimensioni di 95,2 x 70,6 x 49,7 cm e un'apertura frontale di 29 x 70 cm per l'accesso del paziente. Lo scanner ha un ingombro di circa 2 m2 e può essere utilizzato da una presa di corrente CA standard. Il team stima che la macchina potrebbe essere costruita in grandi quantità con costi materiali inferiori a 20.000 dollari.

La configurazione dello scanner consente la formazione di immagini utilizzando vari protocolli universalmente adottati per l'imaging clinico del cervello, tra cui l'imaging simile a FLAIR (fluid-attenuated inversion recovery) e l'imaging pesato in diffusione (DWI). Basandosi sulle metodologie sviluppate per gli scanner MRI ad alto campo, il sistema ULF offre un elevato livello di flessibilità per lo sviluppo di futuri protocolli MRI ULF.

I ricercatori hanno sviluppato una tecnica di cancellazione dell’interferenza elettromagnetica (EMI) basata sull’apprendimento profondo per modellare, prevedere e rimuovere i segnali EMI esterni e interni dai segnali MRI. Questa procedura di cancellazione EMI elimina la necessità di una tradizionale gabbia di schermatura RF. Nel frattempo, la stabilità alle alte temperature di SmCo elimina la necessità di qualsiasi schema di regolazione della temperatura del magnete per stabilizzare i campi dipendenti dalla temperatura.

Wu e colleghi hanno ottimizzato quattro dei protocolli clinici di risonanza magnetica cerebrale più comuni – pesati in T1, pesati in T2, FLAIR e DWI – per produrre rapporti segnale-rumore (SNR) e caratteristiche di contrasto simili a quelli delle immagini cliniche di risonanza magnetica ad alto campo. .

Dopo i test sui fantasmi, i ricercatori hanno utilizzato lo scanner per acquisire immagini di 25 pazienti con patologie neurologiche (tumori al cervello, ictus cronico ed emorragie intracerebrali croniche), utilizzando questi quattro protocolli. I pazienti sono stati poi sottoposti agli stessi esami sullo scanner 3T dell’ospedale. La durata media degli esami è stata di circa 30 minuti con lo scanner da 0,055 T, rispetto ai 20 minuti utilizzando il sistema da 3 T.

Un radiologo clinico esperto ha valutato le scansioni del paziente per determinare quali lesioni specifiche potevano essere osservate nelle immagini da 0,055 T. Lo scanner prototipo ha rilevato la maggior parte delle patologie chiave negli esami di tutti i 25 pazienti, con una qualità dell’immagine simile a quella prodotta dallo scanner 3 T.

Uno dei principali vantaggi del nuovo scanner è che produce meno artefatti durante l'imaging di impianti come clip metalliche e stent cerebrovascolari. "Utilizzando l'ULF, gli impianti metallici non solo mostrano meno artefatti, ma subiscono anche forze meccaniche e riscaldamento indotti da RF significativamente inferiori", scrivono i ricercatori. "La presenza di materiali paramagnetici (titanio e leghe di titanio) e ferromagnetici (cobalto, nichel e leghe associate) nelle clip per aneurisma e negli stent cerebrovascolari non ha indotto artefatti grossolani".