La máquina de resonancia magnética portátil llega al paciente
Decir que el proceso de instalación de un generador de imágenes de resonancia magnética en un hospital es una tarea compleja es una seria exageración. Una vez que la aprobación de los reguladores obtiene un proceso que podría llevar años, los arquitectos e ingenieros deben averiguar dónde se puede instalar la enorme máquina. Un equipo de resonancia magnética requiere la instalación de un servicio eléctrico extenso, pisos reforzados para soportar el enorme peso del imán y blindaje especial en las paredes y el techo. Y una vez que se han gastado los millones y todo funciona, existen preocupaciones de seguridad constantes cuando se trabaja alrededor de un imán gigante que puede absorber objetos ferromagnéticos en cualquier momento.
Los estudios de resonancia magnética pueden revelar detalles sobre enfermedades y lesiones que ninguna otra categoría de imágenes puede igualar, lo que justifica las enormes inversiones de capital que hacen los hospitales para adquirirlas. Pero, ¿y si los escáneres de resonancia magnética pudieran miniaturizarse? ¿Hay algo inherente a la tecnología que los haga tan masivos y tan costosos que muchas instituciones tengan precios fuera del mercado? ¿O se ha avanzado lo suficiente la tecnología para una resonancia magnética verdaderamente portátil?
Resulta que sí, un escáner de resonancia magnética de bajo costo no solo es posible, sino que también puede ser lo suficientemente portátil como para ingresar a un entorno de atención al paciente. No está exento de compromisos, pero un dispositivo de este tipo podría influir en gran medida en la medicina de diagnóstico y extender las técnicas de la tecnología MRI-te a lugares mucho más que el hospital tradicional.
Alinear, voltear, repetir
Anteriormente nos hemos ocupado de los conceptos básicos de las resonancias magnéticas y por qué las máquinas son tan ruidosas. Como resumen rápido, recuerde que los escáneres de resonancia magnética son básicamente imanes enormes y poderosos que alinean los ejes de giro de todos los protones en las moléculas de agua en los tejidos corporales con el eje longitudinal del cuerpo. Los potentes pulsos de radiofrecuencia de antenas dentro del calibre de la máquina perturban los espines, y los receptores sensibles escuchan las señales de RF débiles que resultan cuando los pulsos terminan y el espín del protón vuelve a los estados alineados. Bobinas adicionales dentro del calibre, que se llaman bobinas de gradiente y hacen los ruidos característicos de MR, forman ligeramente el campo magnético principal y le permiten rastrear alrededor del cuerpo, lo que da como resultado datos espaciales que, junto con la señal de RF, rotan en las imágenes detalladas. todos estábamos asombrados.
https://www.youtube.com/watch?v=exgr-ZNkIAM
El problema de miniaturizar un escáner de resonancia magnética es que para estos dispositivos el tamaño realmente importa. Cuanto más potente y uniforme sea el campo magnético generado por la máquina, mejor será la resolución del instrumento. El escáner típico de una serie de resonancia magnética hospitalaria tiene un imán que funciona a 1,5 Tesla, una intensidad de campo que requiere bobinas superconductoras enfriadas a casi cero absoluto con helio líquido. El imán es responsable de la mayor parte del peso y del peso de un escáner de resonancia magnética grande.
Si bien los imanes superconductores son estándar en los escáneres de resonancia magnética médica, son animales de lujo. Requieren una fuente de alimentación ininterrumpida para garantizar que el imán no se apague, lo que ocurre cuando las bobinas superan su temperatura superconductora y aumentan la resistencia. Cuando esto sucede, la corriente que fluye a través de las bobinas de resistencia cero anteriormente crea un calor excesivo, que hierve todo ese costoso helio líquido. Los imanes superconductores revolucionaron MR, pero también anclaron firmemente los escáneres en la serie MR.
Los imanes constantes también funcionan
Afortunadamente, los imanes superconductores no son estrictamente necesarios para la investigación de resonancia utilizable. Se pueden obtener imágenes clínicamente útiles con cualquier imán que pueda crear un campo fuerte y uniforme. Algunas máquinas clínicas grandes todavía usan imanes permanentes o electroimanes resistivos, pero estos tienen desventajas. Los escáneres magnéticos constantes tienden a tener campos más débiles y, por lo tanto, producen imágenes de menor resolución, mientras que los electroimanes no superconductores tienen necesidades eléctricas masivas y requieren enfriamiento constante.
Sin embargo, los imanes constantes son una forma atractiva de reducir el tamaño de un resonador, especialmente debido a los avances en las últimas décadas en la tecnología magnética. Los mismos elementos de tierras raras que se utilizan para producir los imanes de energía en todo, desde los motores de CC sin escobillas en los drones hasta las plantas de energía de los vehículos eléctricos, se han encontrado en imanes permanentes lo suficientemente potentes y compactos como para que sea posible un escáner de resonancia magnética de cabecera.
Hyperfine Research, una empresa formada en 2014 por el científico y empresario Jonathan Rothberg, ganó recientemente la aprobación inicial de la FDA para su sistema de resonancia magnética portátil Hyperfine-of-care (POC). Usando un imán constante de solo 0.064 T, el escáner elimina todo lo que no está dedicado a la producción de una imagen. No existe un sistema para uso del paciente; más bien, la máquina se lleva a la habitación del paciente, donde se utiliza la cama ajustable para colocar al paciente. Los requisitos de energía son lo suficientemente modestos como para que la máquina solo se conecte a un tomacorriente normal. Con 1,400 libras (653 kg), todavía es un animal gordo, pero está lejos de los gigantes de varias toneladas que generalmente favorecen las resonancias de resonancia magnética.
Lleve la máquina al paciente
Para ser claros, Hyperfine no comercializa su máquina POC como reemplazo de los escáneres de resonancia magnética estándar. El escáner POC tiene una resolución mucho más baja que la resonancia magnética tradicional, y las imágenes que produce nunca reemplazarían a las producidas por una máquina con un poderoso imán superconductor. Y aunque la literatura de marketing de Hyperfine señala rápidamente que la máquina podría llevar la resonancia magnética a las poblaciones desatendidas, como las de los países en desarrollo, es lo suficientemente bueno como para que el precio de 50.000 dólares (cacahuetes en comparación con una serie de resonancia magnética) resulte prohibitivo.
El nicho principal que probablemente será llenado por esta máquina lo revelan los hospitales asociados que actualmente están probando el escáner. De los seis hospitales, tres tienen la máquina en el departamento de neurología, dos en el departamento de emergencias y uno en pediatría. La capacidad de enraizar rápidamente la máquina en la habitación de un paciente y realizar una resonancia magnética de la cabeza será invaluable para estas especialidades. Los pacientes de la sala de emergencias y la UCI, especialmente los pacientes con trauma, a menudo están demasiado enfermos para transferirlos a un equipo de resonancia magnética, por lo que la capacidad de evaluar la lesión cerebral traumática o el accidente cerebrovascular rápidamente y sin salir del departamento podría ser fundamental para obtener mejores resultados.
Queda por ver si las imágenes de baja resolución que puede producir el sistema POC hiperfino valdrán el precio de aceptación. Pero si la última década nos ha enseñado algo, es que los avances tecnológicos, especialmente en el magnetismo y las computadoras, llegan cuando menos se los espera y, a menudo, conducen a innovaciones que transforman lo que alguna vez fue ciencia ficción en productos cotidianos. Con los avances en los superconductores, es posible que algún día veamos escáneres de resonancia magnética POC que compiten hoy con los escáneres magnéticos grandes y con una fracción del costo.
[Featured images: Hyperfine]
Biomed dice:
Progreso inevitable.
La RM se conoció por primera vez como RMN y se usó principalmente en química. Resonancia magnética nuclear. El tamaño de la muestra era solo un tubo de ensayo y la unidad era la mitad del tamaño de un refrigerador doméstico. No hay sorpresas aquí, gente ... simplemente progresar de dejar el hábito de pensar en grande es mejor y mirar hacia atrás a los orígenes del proceso cuando estos campos magnéticos recién se desarrollaron.
Greenaum dice:
Sí, "nuclear" como en el núcleo de los átomos de hidrógeno, ya que funciona. No como en “plutonio” y “Nagasaki”, pero la gente es estúpida y, en lugar de perder millones de horas médicas explicando la diferencia, simplemente cambiaron el nombre.
Paulvdh dice:
Si puedes meter la cabeza en un tubo de ensayo, estaré de acuerdo contigo.
El volumen del campo magnético homogéneo (en la medida de lo posible) en este asunto es aproximadamente 4 órdenes de magnitud más grande que un tubo de ensayo normal.bosque eterno dice:
¿Se necesita un campo magnético? ¿Hay efectos no lineales de la parte magnética de dos ondas de radio diferentes?
jafinch78 dice:
Sí, diversión de la Resonancia Espinal Nuclear (NSR). Supongo que no marketing porque NMR o NSR eran "políticamente" correctos, porque MRI era como un término que refuerza las ventas y la demanda de los consumidores.
Técnicamente, la resonancia magnética nuclear no se limita a un núcleo atómico de hidrógeno. Todos los núcleos nucleares tienen un espín nuclear y electrónico, aunque olvido los detalles de por qué algunos pueden medir más que otros.
Además, me sorprende finalmente el progreso que se ha logrado para hacer NMR máximos que no requieren enfriamiento con gas líquido. Parece que se debe hacer el mismo progreso con las resonancias magnéticas. Parece que también existe la posibilidad de RMN / RM de campo cero (no más probable) y de campo terrestre (mucho más probable).
En otras palabras ... NIR también está progresando con un tremendo progreso del equipo de OpenWater Company:
https://www.openwater.cc/
Paula dice:
Olvidaste mencionar una vez a un colaborador de HaD y un tipo completo [Gregory L. Charvat] es cofundador de Hyperfin.
Greenaum dice:
Eso realmente debería mencionarse. Pero aún así, ¡buen truco, Greg!
Elliot Williams dice:
Sí, ¡absolutamente deberíamos mencionarlo!
(No lo sabía. Lo siento.)
Paula dice:
Comprensible. Giran tan rápido que es difícil seguir adelante.
Bob Mounger dice:
Los superconductores de nitrógeno líquido existen desde la década de 1980. Pensé que alguien ya estaría comercializando lo que no necesita 4K.
Chris Cox dice:
Lo hicieron. Los imanes de campo magnético de tierras raras estaban disponibles al menos en los años 90 (cuando los encontré por primera vez, Toshiba IIRC): se usaban para pacientes donde el tubo pequeño normal estaba restringido o el campo alto causaba problemas con otros equipos. Pero no recuerdo que fueran muy portátiles.
Roswell John dice:
Sí, los japoneses iniciaron hace algún tiempo pequeños imanes de resonancia magnética resonante de bajo costo. No sé la fecha exacta. Los médicos japoneses se quejan de que los grandes resonadores de resonancia de los hospitales son demasiado caros y difíciles de conseguir citas para sus pacientes; pidieron a las empresas de resonancia magnética que crearan algo más pequeño y más barato que pudieran usar en sus oficinas. Las empresas hicieron eso y el costo fue de alrededor de $ 50,000. Eso significaba que un médico podía pagarlo después de uno o dos años. Tener una resonancia magnética para "mirar" dentro de un paciente es una experiencia transformadora para la mayoría de los médicos. Es cierto que la resolución no es tan buena, pero no les importó; solo tener esa mirada adentro fue valioso.
ALINOME el A dice:
Todos los superconductores de alta gama que conocemos hoy en día son cerámicos. Cerámica muy frágil. Una cosa es crear un disco del tamaño de un puño y otra muy distinta crear un anillo magnético de 1 m (3 pies) de calibre (las fuerzas del campo magnético lo romperían).
Hay equipos que trabajan en formas de producir imanes superconductores grandes y de alta temperatura. No solo eso para resonancias magnéticas, pero si alguna vez la energía de fusión va a ser un problema, eso ayudaría. Un monton.José dice:
En realidad, la gente está trabajando en esto, un grupo en Wellington, Nueva Zelanda, ha construido varios sistemas de resonancia magnética con superconductores de alta gama, no de cuerpo completo, sino para extremidades como piernas y brazos. https://www.wgtn.ac.nz/robinson/research/magnet-systems
Sucede que comparto una oficina con algunas personas que construyen estos sistemas.
Ren dice:
En relación al peso de las máquinas de resonancia magnética actuales.
Cuando Mayo Clinic planeó su edificio Gonda, apuntaron a una altura final de 20 pisos.
Pero especificaron vigas en I para un edificio de 65 pisos para compensar el peso adicional de los escáneres CAT y MRI.
el edificio terminado se llevaría a cabo.RW versión 0.0.1 dice:
Oye, probablemente por eso el departamento de resonancia magnética está en el sótano de muchos hospitales antiguos.
Piénselo, otro que me engañó un poco, tienen una especie de ángulo extendido con el nuevo edificio donde está su resonancia. Como la esquina de una torre, pero no más alta que el resto del edificio, y el edificio es reciente, solo tiene una década. Así que sospecho que ponen fuerza y estructura extra en esa esquina para todas las cosas pesadas y el resto de las áreas bastante grandes en los mismos niveles son de resistencia estándar en lugar de 3x.
Chris Cox dice:
También en el sótano para limitar la vibración y hacer que sea más fácil proteger la cámara de la interferencia de RF.
Ren dice:
No olvide las "resonancias magnéticas extremas"; utilizado para brazos, piernas, manos y pies.
https://4rai.com/blog/3-types-of-mri-machines
acantilado claven dice:
¿Alguien más recuerda la sección Científico aficionado de SciAm para un dispositivo de RMN construido en casa a finales de los 60? Yo lo construí. Fue lo más genial que hice en mi juventud.
Alex Rossie dice:
https://la-tecnologia.io/project/1376-pyppm-a-proton-precession-magnetometer-for-all
¿Fue algo así?
acantilado claven dice:
Lo encontré. Abril de 1959.
No es exactamente lo mismo, ya que usaba un imán grande.
fxdshdw dice:
Probablemente uno de los proyectos [here](http://www.ke5fx.com/stong.pdf)…
Alex Rossie dice:
Uno de los proyectos se llama "Conducción transistorizada para telescopios".
Que es quizás la cosa científica más apasionada de la década de 1950 que he escuchado en mi vida.
bosque eterno dice:
¡Ay, este es uno de los mejores PDF que he visto en HaD!
ajo listo dice:
Lo único que pude pensar en mirar esa foto fue "trae tu trasero"
Bryce dice:
"¿La resonancia magnética portátil ya ha llegado al suelo?"
"Uh, no, parece que está conectado al ascensor".
"¿Te refieres a estar atrapado en el ascensor?"
“No, al ascensor. Y tres tanques comprimidos, un puesto de Mayo y botas con punta de acero de un constructor. "
Elliot Williams dice:
Y el pobre de la placa de metal en el brazo por el accidente de la tabla de snowboard ...
Ren dice:
En los primeros días de los imanes YUGE, uno estaba preparado para ser enviado, tiraba de las horquillas de un carro y sujetaba a un trabajador entre un tenedor y el imán, rompiéndole la pierna.
Un encuestado de EMT sorprendió las tijeras que usó para cortar los pantalones de la víctima, continuó saltando de sus manos y aferrándose al imán.No, no creo que esto sea solo una "leyenda urbana".
Inspector de viviendas dice:
¿Cuál es el poder de una máquina así? Quiero decir, ¿necesitas 220v para alimentar esta cosa?
Paula dice:
Bueno, su combinación dice que está "enchufado a un tomacorriente de pared estándar", y dado que estos tipos son simplemente estadounidenses, estoy seguro de que están apuntando a la carcasa NEMA 5-15 120V habitual, de la que pueden absorber 1,5 kW.
Una resonancia magnética de tamaño completo, que yo sepa, requiere un suministro de 50 kVA para los sistemas de resonancia magnética y una segunda fuente de 50 kVA para el equipo de enfriamiento. La batería de su UPS llenó una habitación grande y usó 48 baterías de plomo-ácido (del tamaño de una batería de automóvil). La potencia máxima de los amplificadores de gradiente fue de 750 kW. El amplificador de RF puede alcanzar los 35 kW. La corriente en el imán principal (superconductor) era de 350 amperios (aunque no costaba nada cargado). Trabajó más de $ 100 al día en electricidad.
Esta máquina es una décima parte del tamaño, no requiere tanto enfriamiento y no requerirá tanta potencia para pendientes o RF, pero es muy probable que los requisitos de potencia máxima se encuentren en la gama multicapa. Si hay suficiente capacidad de suministro de energía o una batería pequeña, es ciertamente posible que la potencia promedio sea lo suficientemente baja como para provenir de una sola toma de 120V 12.5A.
Los escáneres de TC portátiles que ya están en el mercado usan una batería pequeña exactamente por esa razón, y usan un enchufe normal de 120 V, aunque sus requisitos de potencia máxima están en el rango de 30-40 kW durante unos segundos para escanear.
Ren dice:
Solo estoy adivinando aquí, pero creo que una cámara tipo pistola de caballo tendría tomas de 120 V 20 A disponibles.
Robomonkey dice:
Encuentra la manera de hacerlo para que no pierda la cabeza al entrar en una de estas cosas, serás mi mejor amigo.
Paula dice:
Diazepam. O hidrato de clorilo. El propofol también funciona, pero probablemente en exceso.
Paula dice:
Botón Editar por favor, HaD. Es un "hidrato de cloro"
Una licencia de resonancia magnética es una estafa dice:
... Realmente no importa en absoluto si es portátil o no si no eliminan las ridículas tarifas de licencia.
"Este es un milagro de la tecnología que salva vidas"
…. desafortunadamente, nadie puede permitírselo y, literalmente, nadie puede poseerlo.
Las máquinas de resonancia magnética son baratas, la violación literal de la billetera y la incapacidad de cualquiera (excepto el propietario de la patente) de poseer una, es una parodia.
Paula dice:
Interesante. ¿Cuáles son las tarifas de licencia que menciona y a cuánto ascienden?
Hay 13.000 sistemas de resonancia magnética en los Estados Unidos y muchos más en el resto del mundo. Está claro que * alguien * posee al menos uno.
Pero, por favor, díganos: ¿Cuánto costaría un sistema de resonancia magnética si usted lo diseñara, construyera y vendiera? Sea específico sobre las especificaciones para que podamos comparar con los sistemas actuales del mercado.
Robert Danforth dice:
Mitsubishi hizo lo que se suponía que sería el primer MR magnético fijo en el que trabajé para instalarlo en una camioneta de 18 ruedas como ingeniero auxiliar. El imán pesaba 60,000 libras y, ileso, borraría sus tarjetas de crédito en 60 pasos o le quitaría una herramienta de las manos y tomaría un bloque y un engranaje para quitarlo. Pero el blindaje tanto magnético como EMF fue lo suficientemente bueno como para obtener una buena investigación de resonancia a través del tráfico. Al moverse, muchos municipios tenían acceso a MR, que nunca podía pagar una constante. Esto sucedió hace muchos años ~ década de 1990
MikeB dice:
¿Por qué el imán tiene que ser una construcción de un solo anillo sólido? ¿Por qué no se puede utilizar un electroimán en su lugar si necesita un campo magnético uniforme?
Paula dice:
El imán utilizado en este escáner portátil no es un tipo de "bollo de anillo" (solenoide): es un par de imanes permanentes grandes en forma de disco plano, uno arriba y otro debajo del volumen de escaneo. No se necesita energía. Lo que significa que tampoco se puede apagar, ni tiene un campo muy alto.
El imán de tipo solenoide que se utiliza en los sistemas de RM más convencionales. USTED ESTÁ electroimán. Los primeros sistemas usaban alambre de cobre ordinario y requerían grandes cantidades de electricidad para funcionar, y necesitaban los correspondientes sistemas de refrigeración para eliminar el calor. Estaban limitados a campos bastante bajos (0,15 T más o menos) debido a esto.
Los superconductores permiten una corriente y un campo mucho más altos, y no requieren energía una vez cargados, pero necesitan temperaturas criogénicas para funcionar, lo que requiere enfriamiento; una vez enfriado, un imán necesita aproximadamente 0.5 vatios de enfriamiento para permanecer a 4.2 K, y requiere aproximadamente 50 kilovatios de la pared para hacerlo. Los superconductores más nuevos como MgB2 prometen poder funcionar a 20K, ni siquiera cerca de los 77K de nitrógeno líquido, pero relajarían ese requisito de enfriamiento.
El sistema Fonar de Damadian usaba un imán constante enorme (> 100 toneladas), que no requería electricidad ni mucho enfriamiento, pero seguía siendo un campo bastante bajo pero tenía espacio y dificultad de costo debido a su peso.
Foto de rayos x dice:
¿A quién le importa la portabilidad? Reduzca el costo de tener uno a un precio razonable de $ 200 a $ 300. Me hicieron una resonancia magnética en la rodilla hace dos semanas. ¡¡¡¡¡Cuesta $ 6400.00 !!!!! Qué. ¡Para una resonancia magnética! No es de extrañar que el seguro médico sea tan estúpidamente alto en los Estados Unidos. Los costos no están controlados en absoluto.
