網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)非常容易造成手腕軟骨方面的傷害，但這種傷害在初期并不明顯，也可能不會(huì)出現(xiàn)任何癥狀。基于車上的MRI系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)就考慮到了這一事實(shí)，因?yàn)樗梢栽诰W(wǎng)球場(chǎng)上發(fā)現(xiàn)...
近日，日本筑波大學(xué)、由寺田康彥教授領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)研究人員圍繞一個(gè)手腕專用射頻探針和一個(gè)小型發(fā)電機(jī)開發(fā)設(shè)計(jì)了一種便攜式 MRI 系統(tǒng)，專門用于在球場(chǎng)上定期檢查運(yùn)動(dòng)員的腕關(guān)節(jié)軟骨損傷情況，為早期發(fā)現(xiàn)和治療損傷提供了方便的手段。
它實(shí)際上是現(xiàn)有移動(dòng)MRI機(jī)器的改進(jìn)版本，除了采用更好的磁屏蔽方法提供更高質(zhì)量的圖像外，新的手腕專用版本現(xiàn)在還由便攜式發(fā)電機(jī)供電——這意味著現(xiàn)場(chǎng)用戶不必尋找電源插座，以避免對(duì)商業(yè)電源的需求。新版設(shè)備目的是作為一種便攜式、更快、更實(shí)用、更便宜的替代方案，可以將運(yùn)動(dòng)員送往醫(yī)院，在那里他們的手腕將通過全身 MRI 掃描儀進(jìn)行成像。
01
用于早期檢測(cè)運(yùn)動(dòng)損傷的便攜式MRI系統(tǒng)
運(yùn)動(dòng)員有運(yùn)動(dòng)損傷的風(fēng)險(xiǎn)，這會(huì)影響他們繼續(xù)訓(xùn)練和比賽的能力。對(duì)于軟骨撕裂等損傷，早期發(fā)現(xiàn)和治療對(duì)于運(yùn)動(dòng)員繼續(xù)運(yùn)動(dòng)非常重要，如果缺乏治療可能會(huì)影響他們的比賽能力。全身 MRI 掃描儀可以識(shí)別軟骨損傷;此外，無癥狀患者的MRI 掃描顯示軟骨損傷率較高，這意味著 MRI 掃描可以在運(yùn)動(dòng)員意識(shí)到損傷之前識(shí)別損傷。
如果早期發(fā)現(xiàn)損傷，可以在損傷變得更嚴(yán)重之前開始治療。不幸的是，使用龐大且昂貴的全身MRI掃描儀不適合在沒有醫(yī)療背景的情況下篩查運(yùn)動(dòng)員。
為了解決這個(gè)問題，筑波大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)最近開發(fā)了一種便攜式MRI系統(tǒng)，用于棒球肘傷。“因?yàn)檫@個(gè)系統(tǒng)是便攜式的，運(yùn)動(dòng)員可以在一個(gè)偏遠(yuǎn)的地方，比如他們的訓(xùn)練場(chǎng)，”寺田康彥教授解釋道，“因此，這個(gè)設(shè)備可以消除玩家去醫(yī)院診斷的需要。”
現(xiàn)在，研究團(tuán)隊(duì)改進(jìn)了他們以前的設(shè)備，專門開發(fā)了一種診斷腕部損傷的系統(tǒng)。他們的改進(jìn)包括獲得高質(zhì)量圖像的有效屏蔽方法和無插座電源系統(tǒng)，因此不需要商業(yè)電源。
研究人員將該系統(tǒng)安置在一所網(wǎng)球?qū)W校外，對(duì)8至18歲的男女運(yùn)動(dòng)員的手腕進(jìn)行成像。他們讓放射科醫(yī)生對(duì)圖像質(zhì)量進(jìn)行分級(jí)，并進(jìn)行臨床評(píng)估。在接受篩查的運(yùn)動(dòng)員中，有幾名被發(fā)現(xiàn)有軟骨損傷，盡管其中一些運(yùn)動(dòng)員沒有其他損傷癥狀。因此，該設(shè)備可以提供一個(gè)早期篩查工具，方便運(yùn)動(dòng)員，并可以幫助防止進(jìn)一步的傷害或損害。
“在大多數(shù)情況下，圖像質(zhì)量足以進(jìn)行診斷，三角纖維軟骨復(fù)合損傷可以被檢測(cè)到，”在他們的研究摘要中解釋道，“結(jié)果表明，改進(jìn)的便攜式磁共振成像系統(tǒng)可用于腕部損傷的早期診斷。”在該大學(xué)發(fā)布的一則新聞中，寺田教授表示，該系統(tǒng)建立在早期開發(fā)的用于診斷棒球運(yùn)動(dòng)員在比賽場(chǎng)地附近肘部受傷的迭代基礎(chǔ)上，主要目的是避免不必要的去醫(yī)院核磁共振室的旅行。
Terada 教授說：“作為未來的工作，可以為其他關(guān)節(jié)開發(fā)進(jìn)一步的設(shè)備，如踝關(guān)節(jié)或膝關(guān)節(jié)。”由于其方便性，這種新開發(fā)的設(shè)備可能會(huì)導(dǎo)致類似系統(tǒng)的發(fā)展，預(yù)防和治療運(yùn)動(dòng)員在所有類型的運(yùn)動(dòng)中受傷。
02 小型化、更快、更實(shí)用的便攜式MRI是未來趨勢(shì) 2014年，Jonathan Rothberg博士在美國(guó)康涅狄格州創(chuàng)立了Hyperfine，并將“提供價(jià)格合理且易于使用的成像和監(jiān)測(cè)”作為企業(yè)的使命，以徹底改變世界各地人們的醫(yī)療保健服務(wù)。 彼時(shí)，Hyperfine的科學(xué)家和工程師團(tuán)隊(duì)表示希望能將MR成像置于全球任何國(guó)家和地區(qū)的任何醫(yī)療機(jī)構(gòu)中，讓每位患者無論身處何處都可以進(jìn)行MR檢查。
2020 年，Hyperfine 公司推出便攜式 MRI 設(shè)備Swoop，開啟了 POC 磁共振的新時(shí)代，成為世界上第一個(gè)獲得FDA批準(zhǔn)的便攜MRI系統(tǒng)突破性企業(yè)。
據(jù)介紹，Hyperfine的Swoop 便攜式 MR 成像系統(tǒng)旨在解決當(dāng)前成像技術(shù)的局限性，使任何患者都可以隨時(shí)隨地使用 MRI 進(jìn)行腦部成像。該設(shè)備可直接推到患者床邊、在插入電源插座由 Apple iPad 控制。作為傳統(tǒng) MRI 的補(bǔ)充系統(tǒng)而設(shè)計(jì)的，其成本僅為一小部分，可在幾分鐘內(nèi)捕獲頭部?jī)?nèi)部結(jié)構(gòu)的圖像，從而在各種臨床環(huán)境中實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵決策能力。
小型化和便攜化這一趨勢(shì)正在將傳統(tǒng)的龐然大物瓦解，讓CT、MRI等影像設(shè)備打破放射科、影像科的圍墻，成為智能的床旁診斷設(shè)備。不可否認(rèn)，在未來十年，醫(yī)學(xué)影像診斷設(shè)備的小型化、檢測(cè)發(fā)現(xiàn)早期疾病和遠(yuǎn)程醫(yī)療是改善醫(yī)學(xué)影像行業(yè)的三大趨勢(shì)。除了Hyperfine，不少公司都研發(fā)了小型化的MR設(shè)備。
Promaxo MR
Promaxo是美國(guó)加利福尼亞州奧克蘭的醫(yī)學(xué)影像、機(jī)器人和人工智能技術(shù)公司，所開發(fā)的Promaxo MRI于2021年3月獲得FDA批準(zhǔn)，用于醫(yī)師在辦公室或門診手術(shù)環(huán)境對(duì)前列腺病變的手術(shù)定位。
Promaxo MRI采用模塊化設(shè)計(jì)，體積小，成像區(qū)域場(chǎng)強(qiáng)低，實(shí)現(xiàn)快速的RF脈沖和強(qiáng)大的場(chǎng)梯度，而不會(huì)引起周圍神經(jīng)的刺激，組織受熱最小，遠(yuǎn)低于閾值。
Evry MR
加拿大公司Synaptive Medical發(fā)布的Evry是外觀最像磁共振的便攜式磁共振設(shè)備，于2020年5月獲得FDA批準(zhǔn)。主要用于頭部成像，成像時(shí)長(zhǎng)能夠達(dá)到常規(guī)1.5T磁共振的水平。
安裝空間僅需250平方英尺(約23.3平方米)，無需磁共振檢查室常規(guī)的強(qiáng)化地面和冷卻管，也不需要每年補(bǔ)充液氦，開關(guān)磁體僅需15分鐘，超導(dǎo)場(chǎng)強(qiáng)達(dá)到0.5T。適用于急診科的頭部掃描，在急診室使用時(shí)需要在機(jī)身1.2米處設(shè)置一圈5高斯線。
麻省總醫(yī)院便攜MRI原型機(jī)問世
2020年12月底，《自然生物醫(yī)學(xué)工程》(Nature Biomedical Engineering)雜志發(fā)表了一款關(guān)于麻省總醫(yī)院研究人員開發(fā)的頭部使用(“head only”)的低成本、便攜式磁共振，可應(yīng)用于大腦成像。
據(jù)悉，該設(shè)備外型緊湊、能耗很低、價(jià)格便宜，可以安裝在救護(hù)車上，也可以裝上輪子推到患者病房，或者放置在小型診所或醫(yī)生辦公室中。
研究人員已經(jīng)設(shè)計(jì)出這種床旁磁共振的原型機(jī)，插入電源插座即可使用，其主磁場(chǎng)大約是1.5T磁共振的十九分之一，因此它的成像分辨率較低。
這款床旁磁共振使用了稀土材料永磁體，磁體重量為122公斤，只有一個(gè)洗衣籃那么大。內(nèi)置的讀出場(chǎng)梯度減少了對(duì)高功率梯度驅(qū)動(dòng)器的依賴，從而降低了對(duì)功率和冷卻的總體要求。整個(gè)設(shè)備(包括磁體、線圈、放大器、控制臺(tái)和推車)的總重量?jī)H為500磅(約230公斤)，如果采用定制化輕型設(shè)計(jì)，還能減少到350磅左右(約160公斤)，由一個(gè)人就能推走。
國(guó)產(chǎn)便攜MR傳來喜訊
國(guó)產(chǎn)便攜式MR的研究也傳來喜訊，根據(jù)在Journal of Magnetic Resonance雜志上發(fā)布的文章稱，我國(guó)重慶大學(xué)電氣工程學(xué)院與陸軍軍醫(yī)大學(xué)西南醫(yī)院兩家高校的研究人員聯(lián)合研發(fā)了一款頭部床旁MRI的原型機(jī)。該系統(tǒng)采用永磁體技術(shù)，重量小于500kg，可使用220V/50Hz標(biāo)準(zhǔn)電源供電，支持普通病房?jī)?nèi)使用，場(chǎng)強(qiáng)0.05T，可作為腦部疾病特別是腦卒中的診斷及監(jiān)護(hù)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)床旁成像檢查。據(jù)悉該產(chǎn)品已經(jīng)在陸軍軍醫(yī)大學(xué)西南醫(yī)院開展了單中心初步臨床成像試驗(yàn)。
