Ressonância magnética portátil de pacientes em ambientes fechados, ao ar livre e em casa

Scientific Reports volume 12, Número do artigo: 13147 (2022) Citar este artigo

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Os dispositivos móveis de imagiologia médica são inestimáveis ​​para fins de diagnóstico clínico dentro e fora das instituições de saúde. Entre as várias modalidades de imagem, apenas algumas são prontamente portáteis. A ressonância magnética (MRI), o padrão-ouro para inúmeras condições de saúde, tradicionalmente não pertence a esse grupo. Recentemente, as empresas de tecnologia de ressonância magnética de campo baixo demonstraram os primeiros passos decisivos para a portabilidade em instalações e veículos médicos. No entanto, o peso e as dimensões desses scanners são incompatíveis com casos de uso mais exigentes, como em regiões remotas e em desenvolvimento, instalações e eventos esportivos, acampamentos médicos e militares ou assistência médica domiciliar. Aqui apresentamos imagens in vivo tiradas com um scanner de ressonância magnética de extremidade de baixo campo e leve, fora do ambiente controlado fornecido por instalações médicas. Para demonstrar a verdadeira portabilidade do sistema e avaliar seu desempenho em vários cenários relevantes, adquirimos imagens do joelho de um voluntário em: (i) um laboratório de física de ressonância magnética; (ii) uma sala de escritório; (iii) fora de um prédio do campus, conectado a uma tomada próxima; (iv) ao ar livre, alimentado por um pequeno gerador a combustível; e (v) na casa do voluntário. Todas as imagens foram adquiridas em tempos clinicamente viáveis, e as relações sinal-ruído e contraste tecidual são suficientes para reconstruções 2D e 3D com valor diagnóstico. Além disso, o voluntário carrega um implante metálico de fixação aparafusado ao fêmur, o que leva a fortes artefatos em sistemas clínicos padrão, mas parece nítido em nossas aquisições de baixo campo. Ao todo, este trabalho abre um caminho para ressonância magnética altamente acessível em circunstâncias anteriormente irrealistas.

Scanners de ressonância magnética clínica padrão fazem uso de poderosos ímãs supercondutores que interagem fortemente com a grande quantidade de núcleos de hidrogênio no corpo humano1. Esses ímãs permitem alta SNR e resolução espacial típica para imagens de ressonância magnética. Lamentavelmente, esses ímãs também requerem refrigeração criogênica, são volumosos, pesados, caros para construir, localizar, operar e manter e, em última análise, constituem uma barreira formidável para a acessibilidade e democratização da ressonância magnética2,3,4. Além disso, scanners de alto campo estão sujeitos a riscos de segurança do paciente, por exemplo, devido a incidentes com projéteis5; eles são limitados nas sequências de pulso de imagem que podem ser executadas devido ao aumento das taxas de absorção específica (SAR) de energia eletromagnética nos tecidos nas correspondentes radiofrequências de excitação mais altas (RF)6; geram ruído acústico indesejável devido a fortes interações magnéticas durante as varreduras7; e induzem severos artefatos de imagem ao redor de implantes metálicos devido a efeitos de suscetibilidade magnética8,9,10. Os sistemas de campo baixo (\(<0,3\) T) podem superar todos os itens acima e estão ganhando força atualmente como complementos acessíveis aos scanners de ressonância magnética padrão. Conquistas recentes com scanners de baixo campo incluem imagens cerebrais e de extremidades in vivo11,12, imagens de tecidos duros13,14,15 e até ressonância magnética quantitativa e impressões digitais16,17. A principal penalidade a pagar por operar neste regime é uma perda significativa de SNR e resolução espacial. No entanto, o valor diagnóstico das reconstruções resultantes não é necessariamente comprometido, devido a uma série de razões: (i) relação contraste-ruído (CNR), uma métrica mais relevante para o diagnóstico do que SNR, não depende tão fortemente do campo força para alguns mecanismos de contraste relevantes18,19; (ii) múltiplas condições de saúde e doenças podem ser diagnosticadas sem os detalhes requintados fornecidos pelas imagens de alto campo2; (iii) as restrições de SAR são menos pronunciadas em campos baixos, permitindo sequências de pulso eficientes que aumentam o ciclo de trabalho para compensar parcialmente a perda de SNR2; e (iv) algoritmos de aprendizado de máquina podem ser treinados para recuperar a qualidade da imagem de dados de campo baixo corrompidos por ruído, por exemplo, aprendizado de transferência20,21.