‘S werelds meest krachtige MRI neemt Shape – IEEE Spectrum

'S werelds meest krachtige MRI neemt Shape - IEEE Spectrum

Medische onderzoekers verwachten een ongekende resolutie van 11,75-Tesla imager

Illustratie: Emily Cooper Deze gaat naar 11: De belangrijkste supergeleidende spoel voor de INUMAC imager is gemaakt van 170 kilometer van niobium-titanium. Wanneer badend in vloeibaar helium en opgeladen, produceert een magnetisch veld van 11.75 tesla.

Een MRI scanner uitgerust met een supergeleidende magneet sterk genoeg om een ​​60-metrische ton battle tank tilt bieden ongekende beelden van het menselijk brein als het gaat op de lijn iets meer dan een jaar vanaf nu, zeggen de bouwers.

de imager’s supergeleidende elektromagneet is ontworpen om een ​​gebied te produceren van 11.75 tesla, waardoor het de wereld’s meest krachtige whole-body scanner. De meeste standaard ziekenhuis MRI’s produceren 1,5 of 3 T. Een paar instellingen, waaronder de Universiteit van Illinois in Chicago en de Universiteit Maastricht, in Nederland, hebben onlangs geïnstalleerd menselijke scanners die 9,4 T. Supergeleidende magneten gebruikt in de Large Hadron Collider kan bereiken. die vorig jaar werd gebruikt in de ontdekking van het Higgs boson. produceren een gebied van 8,4 T.

Standard ziekenhuis scanners hebben een ruimtelijke resolutie van ongeveer 1 millimeter, die ongeveer 10 000 neuronen, en een tijd resolutie van ongeveer een seconde. De INUMAC in staat zal zijn om de afbeelding een gebied van ongeveer 0,1 mm, of 1000 neuronen, en zie veranderingen zo snel als een tiende van een seconde, aldus Pierre Védrine, directeur van het project bij de Franse Alternative Energies en de Atomic Energy Commission. in Parijs. Met dit type van de resolutie, zou MRI’s vroege aanwijzingen van hersenziekten, zoals Alzheimer op te sporen’s of Parkinson’s en misschien meten van de effecten van een eventuele methoden ontwikkeld om deze ziekten te behandelen. Het zou ook mogelijk veel nauwkeuriger functionele beeldvorming van de hersenen aan het werk zijn dan momenteel beschikbaar is. “Je kunt niet echt discrimineren vandaag wat er gebeurt in je hersenen op het niveau van een paar honderd neuronen,” Védrine zegt.

High-field MRI kan ook toestaan ​​wetenschappers om verschillende methoden van beeldvorming te verkennen. De meeste MRI-apparaten afhankelijk beeldvorming van de kernen van waterstofatomen, maar sterkere scanners kan nuttig fysiologische informatie verkrijgen door te zoeken naar zwakkere signalen uit natrium of kalium kernen.

Verbeterde supergeleidende draad is de sleutel tot het maken van zo’n krachtige machine. De draad de magneet INUMAC gemaakt van niobium-titanium, een gemeenschappelijke supergeleider legering. Maar het zal ervaren wat ongewone omstandigheden als onderdeel van INUMAC. Om de vereiste veldsterkte te bereiken, moet de elektromagneet kunnen tot 1500 ampère voeren om 12 T en door supervloeibaar vloeibaar helium worden afgekoeld tot 1,8 Kelvin. Dat vereist gespecialiseerde productie en nauwkeurige regeling van de afmetingen van de draad, waardoor het kan worden opgerold, zodat de kabels zijn uitgelijnd binnen enkele micrometers precisie. “We duwen de supergeleidend materiaal niobium-titanium zeer dicht bij zijn grenzen,” Védrine zegt.

Een ander materiaal, niobium-tin, kan magnetisch veld sterker is dan 20 T te produceren, maar het werd gepasseerd voor de baan, omdat het’s duurder dan niobium-titanium en zeer bros, waardoor het moeilijk te winden.

Uiteindelijk Luvata produceerde 170 km van de draad voor de belangrijkste supergeleidende spoel. Het bedrijf maakte een 58 km twee secundaire spoelen, die een tegengesteld magnetisch veld produceert voor het gebied buiten de machine te beschermen tegen storende magnetische velden.

In plaats van het wikkelen van de draad in één lange spiraal, zoals standaard in systemen met een lagere velden zijn ingenieurs met behulp van een “dubbele pannenkoek” ontwerp, waarbij de draad wordt gewikkeld in twee rollen die samen worden gesplitst, één bovenop de andere. De gehele magneet zal bestaan ​​uit 170 van deze dubbele pannenkoeken in serie geschakeld. Védrine legt uit dat dit vermindert de kans op fouten: Het maken van een fout in de wikkeling fase met behulp van een enkele spiraalvormige coil kon de hele magneet verpesten. Echter, een miswound pannenkoek kan eenvoudig worden uitgevoerd verwisseld voor een nieuwe. Het ontwerp biedt ruimte aan de vloeibare helium bath alle de spoel bereikt en houdt de temperatuur laag is en het staat ook ingenieurs de best presterende spoelen in het middelpunt van het systeem, die de nauwkeurigheid van het magneetveld komt.

De binnendiameter van de magneet zal 90 centimeter breed genoeg voor een menselijk lichaam. Patiënten krijgen gescand zal volledig liggen in de machine, maar de regio waar het veld is precies genoeg om maximale resolutie te krijgen zal slechts 22 cm lang zijn. “De zeer goede veldgebied alleen in het midden van de magneet,” Védrine zegt. Terwijl patiënten kan worden gesitueerd, zodat andere delen van het lichaam zou passen in die regio, “Eerst concentreren we ons op de hersenen,” hij zegt. Het zou een nog meer massieve machine te nemen om de hoge-resolutie gebied te vergroten.


Ook u kunt bestellen hier.