Колоноскопия будущего — без трубок и боли. Ученые успешно протестировали управление микророботом в живом организме
NewsMakerНовая методика снижает риск ошибок навигации, убирая помехи между градиентами съемки и движения.
Представьте микроробота размером с песчинку, который движется внутри организма, а врач видит его почти как на видеотрансляции и может буквально «рулить» им в реальном времени. Исследователи из Хуачжунского университета науки и технологий в Китае сообщили о новой методике МРТ, которая позволяет быстро и без помех отслеживать магнитных микророботов прямо во время движения.
Магнитные микророботы давно считают перспективным инструментом для малоинвазивной медицины: они потенциально могут доставлять лекарства точно в нужную область, участвовать в точечных терапиях и в так называемых тераностических процедурах, где диагностика и лечение идут вместе. Их главный плюс в том, что из-за малого размера и управляемости магнитным полем они способны проходить через сложные биологические «лабиринты», куда обычными инструментами добраться трудно. А МРТ для навигации кажется идеальным вариантом, потому что она «видит» глубоко в тканях и даёт хорошее пространственное разрешение.
Проблема была в скорости. Классические МРТ-последовательности часто работают с временем повторения около 1000 миллисекунд, из-за чего картинка обновляется слишком медленно для точного управления, появляются артефакты, а градиенты, которые нужны для съёмки, начинают мешать магнитным градиентам, которыми двигают робота. В результате во время живой процедуры становится сложно совместить нормальное изображение и уверенное управление.
Команда предложила последовательность multi-frequency dual-echo (MFDE), которая сокращает время повторения до 30 миллисекунд, то есть приближает визуализацию к режиму реального времени. Ускорение достигается за счёт двух соседних 180-градусных радиочастотных импульсов, формирующих два эха и помогающих быстрее «восстанавливать» спиновые состояния протонов. При столь коротких временах повторения обычно проседает сигнал из-за эффектов стационарного режима, и чтобы не терять качество, исследователи чередовали возбуждения с положительным и отрицательным смещением частоты. В итоге позиционирование магнитной частицы удалось довести до относительной ошибки менее 1 процента.
Представьте микроробота размером с песчинку, который движется внутри организма, а врач видит его почти как на видеотрансляции и может буквально «рулить» им в реальном времени. Исследователи из Хуачжунского университета науки и технологий в Китае сообщили о новой методике МРТ, которая позволяет быстро и без помех отслеживать магнитных микророботов прямо во время движения.
Магнитные микророботы давно считают перспективным инструментом для малоинвазивной медицины: они потенциально могут доставлять лекарства точно в нужную область, участвовать в точечных терапиях и в так называемых тераностических процедурах, где диагностика и лечение идут вместе. Их главный плюс в том, что из-за малого размера и управляемости магнитным полем они способны проходить через сложные биологические «лабиринты», куда обычными инструментами добраться трудно. А МРТ для навигации кажется идеальным вариантом, потому что она «видит» глубоко в тканях и даёт хорошее пространственное разрешение.
Проблема была в скорости. Классические МРТ-последовательности часто работают с временем повторения около 1000 миллисекунд, из-за чего картинка обновляется слишком медленно для точного управления, появляются артефакты, а градиенты, которые нужны для съёмки, начинают мешать магнитным градиентам, которыми двигают робота. В результате во время живой процедуры становится сложно совместить нормальное изображение и уверенное управление.
Команда предложила последовательность multi-frequency dual-echo (MFDE), которая сокращает время повторения до 30 миллисекунд, то есть приближает визуализацию к режиму реального времени. Ускорение достигается за счёт двух соседних 180-градусных радиочастотных импульсов, формирующих два эха и помогающих быстрее «восстанавливать» спиновые состояния протонов. При столь коротких временах повторения обычно проседает сигнал из-за эффектов стационарного режима, и чтобы не терять качество, исследователи чередовали возбуждения с положительным и отрицательным смещением частоты. В итоге позиционирование магнитной частицы удалось довести до относительной ошибки менее 1 процента.