來自美國波士頓大學的一種新設計的可穿戴磁性超材料,可以幫助MRI掃描更清晰、更快、更便宜。
它可能看起來像一個奇怪的自行車頭盔,或者是在《回到未來》中布朗博士的實驗室中的設備,但這個由塑料和銅線制成的小工具是一項技術突破,有可能徹底改變醫學成像!
該設備實際上是有磁性超材料制作的頭盔。它是由波士頓大學工程學院機械工程教授Xin Zhang和她在波士頓大學光子中心的科學家團隊開發的。
超材料是一種由小單位細胞創造的工程結構,單靠它可能并不引人注目,但當以一種精確的方式組合在一起時,就會產生自然界中找不到的新的超能力。
例如,超材料可以彎曲、吸收或操縱電磁波、聲波或無線電波等波。每個單元,也稱為諧振器,通常按行和列的重復模式排列;它們可以被設計成不同的大小和形狀,并放置在不同的方向,這取決于它們被設計用來影響的波。
超材料可以具有許多新穎的功能。張教授同時也是電氣和計算機工程、生物醫學工程和材料科學與工程的教授,她設計了一種聲學超材料,可以在不停止氣流的情況下阻擋聲音(想象一下更安靜的噴氣發動機和空調)和一種磁性超材料,可以改善用于醫學診斷的磁共振成像 (MRI) 機器的質量。
現在,張和她的團隊在可穿戴超材料方面的工作更進一步。這種圓頂形設備可以戴在人的頭上,可以在腦部掃描期間佩戴,提高MRI性能,創建可以以兩倍于正常速度捕獲的更清晰的圖像。
頭盔由一系列磁性超材料諧振器制成,這些諧振器由包裹在銅線中的3D打印塑料管制成,按陣列分組,并精確排列以引導MRI機器的磁場。張說,將磁性超材料——以頭盔形式或作為最初設計的平面陣列——放置在要掃描的身體部位附近。當佩戴在磁共振成像儀 (MRA) 中時,可以提高機器的信噪比比例,產生更高質量的圖像,降低MRI的成本,對醫生、放射科醫生和患者來說更省時。
最終,磁性超材料有可能與更便宜的低場MRI機器結合使用,以使該技術更廣泛地應用,特別是在發展中國家。