211service.com
En fullständigare bild av dina lungor
Magnetisk resonanstomografi (MRT) kan skapa detaljerade bilder av nästan alla vävnader i kroppen, vilket gör att läkare kan övervaka blodflödet i hjärnan, kartlägga gränserna för tumörer och hitta halkade ryggradsskivor. Men konventionell MRT, som avbildar vatten i kroppen, ger dåliga bilder av lungorna, som är fulla av luft, och ger en ofullständig bild av lungfunktionerna. Nu har forskare vid Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics i Cambridge, MA, byggt en billig MRI-maskin som använder ett svagt magnetfält för att avbilda kritiska aspekter av lungfysiologi som är osynliga för konventionella avbildningstekniker.
Standup MRI: Ett billigt MRT-system för att visualisera lungfunktion använder delar som finns tillgängliga i vilken järnaffär som helst. Försökspersoner som sitter upp och lägger sig inuti skannern bär en antenn gjord av ett kartongrör, trådslingor och ett gummiskydd. Det staketliknande arrangemanget av metalltrådar riktar ett svagt magnetfält mot motivet. Längst ner är Harvard-besöksforskaren Matthew Rosen, som byggde systemet.
Ledd av Matthew Rosen , en gästforskare vid Harvard-Smithsonian center, och Ronald Walsworth , en universitetslektor i fysik vid Harvard, byggde forskarna en MRI-skanner som avbildar hur gas strömmar genom lungorna och hur mycket syre som absorberas i hela lungvävnaden. De har använt systemet för att studera hur lungfunktionen skiljer sig när man ligger ner och sitter eller står upp, och planerar en studie av astma i samband med Martinos Center for Biomedical Imaging i Boston. Systemet har ännu inte använts för att jämföra friska och sjuka patienter. Om det bevisar sitt värde i kliniska prövningar, tror Harvard-forskarna att det skulle vara billigt och enkelt nog att användas på lungläkares kontor.
Lungfunktionen är beroende av kroppens orientering, men det har inte varit möjligt att studera detta tidigare eftersom konventionell MRT skulle kräva att patienterna ligger på rygg. (PET kan användas för att titta på vissa aspekter av lungornas fysiologi men det ger begränsad information.) Astmasymtom kan till exempel förvärras när patienter ligger ner. Harvard-systemet tillåter avbildning med patienten i vilken riktning som helst, något som ingen någonsin har kunnat göra, säger Bastiaan Driehuys , en biträdande professor vid centret för in vivo mikroskopi vid Duke University.
Det öppna MR-systemet kan också göra det möjligt att övervaka lungfunktionen hos nyfödda på intensivvård utan att ta ut dem ur kuvöserna. Forskarna har lämnat in ett provisoriskt patent för denna ansökan.
Till skillnad från konventionell MRI, som avbildar protonerna i vattenmolekyler, övervakar Harvard MRI-systemet magnetiskt polariserad heliumgas som inandas av försökspersoner. Konventionell MRT kräver en magnet som är cirka 150 gånger starkare än den i Harvard-systemet för att magnetiskt rikta in protoner inuti kroppen. Men heliumet som används i Harvard-systemet är magnetiskt inriktat innan patienten andas in det, vilket gör det möjligt att använda en mycket svag magnet inuti skannern.
Lungkontroll: Bilder av lungorna på en frisk person tagna i Harvard MRI-systemet visar de regionala koncentrationerna av syre när man ligger ner (vänster) och sitter upp (höger).
I Rosens imager genereras magnetfältet av två spolar monterade på vad som ser ut som två trädgårdsspaljéer i metall. Trådnät och ringar i dessa strukturer riktar fältet mot en person som ligger, står eller sitter upp i mitten. (I konventionella MRI-maskiner producerar en cylindrisk magnet som omger den liggande patienten det starka magnetfältet.) Försökspersonen bär en antenn över bröstet som består av ett papprör omlindat med en trådspiral och belagt med gummi. Efter att ha andats in en blandning av polariserat helium och luft genom ett rör måste patienten sitta stilla och hålla andan i upp till 30 sekunder medan antennen fångar upp heliumets magnetiska spinn i patientens lungor. Rosen säger att systemet kostade mindre än 100 000 dollar att bygga.
I sin bildkamera kan Rosen och Walsworth se positionen för heliumatomer i en individs lungor. Syremolekyler påverkar spinn av det polariserade heliumet, så Harvard-systemet kan också visualisera koncentrationen av syre i lungorna. Om det är högt i en region av lungan absorberas inte syre bra och patienten kan ha dålig lungfunktion.
Det finns flera andra grupper som använder polariserad gas för att skapa MRI-bilder av lungorna, säger Driehuys. Men alla andra grupper använder dyra, kommersiellt tillgängliga MRI-system. Det som gör Rosen och Walworths arbete unikt, säger Driehuys, är att de har byggt sin egen billiga MRI-skanner med låg effekt.
Harvard-Smithsonian-forskarna anpassar nu sitt system för att förkorta den tid som behövs för avbildning. Man måste ju stå still och hålla andan, säger Rosen, vilket kan vara svårt för personer med nedsatt lungfunktion.