Новый метаматериал повысит доступность МРТ

Ученые из Бостонского университета разработали новый «умный», дешевый метаматериал, способный значительно ускорить, обезопасить и повысить доступность магнитно-резонансной томографии.

Структура поможет распространить МРТ в странах, вроде Индии, страдающих от дефицита необходимого оборудования, сообщает phys.org. Процедура характеризуется высокой стоимостью и длительностью – около часа на одно сканирование. Пациентам приходится ждать большое года, что ставит под угрозу их жизнь и здоровье.

Профессор Синь Чжан с коллегами из университета и Бостонского медицинского центра разработала метаматериал для решения проблемы.

«Магнитное поле МРТ в тысячи раз сильнее земного, — сказал Сяогуан Чжао, один из авторов. – Серии точно настроенных мощных радиоволн отправляются в тело. Ткани отражают более слабые импульсы, которые оборудование использует для построения изображения».

Качество снимков во многом зависит от соотношения сигнала к шуму (ССШ). Новый метаматериал, расположенный за сканируемой областью, усиливает энергию импульсов тела, улучшая параметр без роста мощности магнитного поля. Продукт, сделанный из медных проводов и пластика, был впервые описан в мартовском номере Nature’s Communications Physics.

Теперь команда сделала метаматериал «умным». Он избирательно усиливает маломощные сигналы тела, выключаясь при миллисекундном воздействии мощных импульсов устройства. Материал улучшает ССШ в 10 раз, повышая четкость снимка и сокращая время сканирования.

«Продукт состоит из массива металлических спиральных резонаторов, плотно расположенных вокруг пассивного датчика, — сказал Чжао. – Метаматериал распознает мощные радиоволны, автоматически отключая резонанс под их действием. Обнаружив слабые импульсы, он активируется, усиливая магнитный компонент волны».

Структура уменьшает время воздействия на пациента, снижая риск побочных эффектов. По оценкам авторов, на создание метаматериала, при поддержке Национального института биомедицинской визуализации и биоинженерии, потребуется менее 10 долл. Учены планируют внедрить структуру в сверхтонкие, гибкие листы, повышающие качество МРТ.

Новый материал описан в Advanced Materials.