منوعات

يكتشف المستشعر الجديد الأخطاء في اختبارات التصوير بالرنين المغناطيسي

يمتلك مستشفى Hvidovre أول نموذج أولي في العالم لجهاز استشعار يمكنه اكتشاف الأخطاء في فحوصات التصوير بالرنين المغناطيسي باستخدام ضوء الليزر والغاز. يمكن للمستشعر الجديد، الذي طوره باحث شاب من جامعة كوبنهاجن ومستشفى هفيدوفر، أن يفعل ما هو مستحيل باستخدام أجهزة الاستشعار الكهربائية الحالية – ونأمل أن يمهد الطريق لإجراء فحوصات أفضل بالرنين المغناطيسي، وأرخص وأسرع.

يتم استخدام ماسحات التصوير بالرنين المغناطيسي يوميًا من قبل الأطباء والمتخصصين في الرعاية الصحية للحصول على رؤية فريدة لجسم الإنسان. وعلى وجه الخصوص، فإنها تتيح دراسة الدماغ والأعضاء الحيوية والأنسجة الرخوة الأخرى باستخدام صور ثلاثية الأبعاد ذات جودة استثنائية مقارنة بأنواع التصوير الطبي الأخرى.

في حين أن هذا يجعل هذه الأداة المتقدمة لا تقدر بثمن ولا غنى عنها تقريبًا لمتخصصي الرعاية الصحية، إلا أنه لا يزال هناك مجال للتحسين.

تُظهر المجالات المغناطيسية القوية داخل ماسحات التصوير بالرنين المغناطيسي تقلبات تؤدي إلى حدوث أخطاء واضطرابات في عمليات الفحص. ولذلك، يجب معايرة هذه الآلات باهظة الثمن (مئات اليوروهات في الساعة) بانتظام لتقليل الأخطاء.

هناك أيضًا طرق مسح خاصة، والتي للأسف لا يمكن تنفيذها عمليًا اليوم. ومن بينها ما يسمى بالتسلسلات الحلزونية التي يمكن أن تقلل من وقت التحليل، على سبيل المثال عند تشخيص جلطات الدم والتصلب والأورام. ستكون التسلسلات الحلزونية أيضًا أداة مثيرة للاهتمام في أبحاث التصوير بالرنين المغناطيسي، حيث يمكنها، من بين أمور أخرى، توفير معرفة جديدة للباحثين والمهنيين الصحيين حول أمراض الدماغ. ولكن نظرًا للمجال المغناطيسي غير المستقر للغاية، فإن إجراء هذا النوع من التحليل ليس خيارًا حاليًا.

من الناحية النظرية، يمكن حل المشكلة باستخدام جهاز استشعار يقرأ ويرسم خريطة للتغيرات في المجال المغناطيسي. ومن ثم، أصبح من السهل نسبيًا تصحيح أخطاء الصورة باستخدام الكمبيوتر. من الناحية العملية، يكون هذا الأمر صعبًا مع التكنولوجيا الحالية، حيث تتداخل أجهزة الاستشعار المناسبة مع المجال المغناطيسي لأنها كهربائية ومتصلة بكابلات معدنية.

ويأمل اختراع جديد في جعل هذه المشكلة شيئاً من الماضي. ولمواجهة هذه المشكلة، قام باحث من معهد نيلز بور والمركز الدنماركي لأبحاث الرنين المغناطيسي (DRCMR) بتطوير جهاز استشعار يستخدم ضوء الليزر في كابلات الألياف وحاوية زجاجية صغيرة مملوءة بالغاز. النموذج الأولي جاهز ويعمل.

“لقد أثبتنا في البداية أن ذلك ممكن من الناحية النظرية، والآن أثبتنا أنه يمكن تحقيقه عمليا. في الواقع، لدينا الآن نموذج أولي قادر على إجراء القياسات اللازمة دون إزعاج ماسح التصوير بالرنين المغناطيسي، وهو يحتاج إلى مزيد من التطوير والتحسين يضحك هانز ستيركيند، باحث ما بعد الدكتوراه في معهد نيلز بور وفي مركز DRCMR في مستشفى هفيدوفر، قائلاً: “إن هذه التقنية لديها القدرة على جعل عمليات التصوير بالرنين المغناطيسي أرخص وأفضل وأسرع، ولكن ليس بالضرورة جميعها في وقت واحد”. Stærkind هو المهندس الرئيسي للمستشعر والجهاز المصاحب له.

“يمكن لماسح التصوير بالرنين المغناطيسي أن ينتج بالفعل صورًا مذهلة إذا أخذت وقتك. ولكن بمساعدة المستشعر الخاص بي، من الممكن تخيل استخدام نفس الوقت لإنتاج صور أفضل – أو قضاء وقت أقل في ذلك. الوقت أثناء الحصول على نفس الوقت جودة.” مثل هذا اليوم. “السيناريو الثالث يمكن أن يكون بناء ماسح ضوئي أرخص، على الرغم من بعض الأخطاء، لا يزال بإمكانه توفير جودة صورة لائقة بمساعدة المستشعر الخاص بي،” يوضح الباحث.

كيف يعمل النموذج الأولي

تستخدم ماسحات التصوير بالرنين المغناطيسي مغناطيسات قوية لإنتاج مجال مغناطيسي قوي يجبر البروتونات الموجودة في ماء الجسم والكربوهيدرات والبروتينات على التوافق مع المجال المغناطيسي. عندما يتم نبض موجات الراديو عبر المريض، يتم تحفيز البروتونات وتتحرك مؤقتًا خارج هذا التوازن. وعندما تعود بعد ذلك إلى محاذاة مع المجال المغناطيسي، فإنها تطلق موجات راديو يمكن استخدامها لتكوين صور ثلاثية الأبعاد في الوقت الفعلي لأي شيء يتم مسحه ضوئيًا.

يعمل النموذج الأولي لـ Hans Stærkind باستخدام جهاز إرسال واستقبال ضوء الليزر الذي يشبه نظام الاستريو من التسعينيات، فهو يرسل ضوء الليزر عبر كابلات الألياف الضوئية – أي بدون أي معدن – ونحو أربعة أجهزة استشعار موجودة في الماسح الضوئي.

داخل المستشعرات، يمر الضوء عبر حاوية زجاجية صغيرة تحتوي على غاز السيزيوم، الذي يمتص الضوء عند ترددات الضوء الصحيحة.

“عندما يكون لليزر التردد المناسب تمامًا أثناء مروره عبر الغاز، يكون هناك رنين بين موجات الضوء والإلكترونات الموجودة في ذرات السيزيوم. لكن التردد – أو الطول الموجي – الذي يحدث عنده هذا الرنين يتغير عندما يتعرض الغاز لـ المجال المغناطيسي، وبهذه الطريقة يمكننا قياس قوة المجال المغناطيسي من خلال تحديد التردد الصحيح، وهذا يحدث بشكل تلقائي وسريع بواسطة جهاز الاستقبال.

عندما تحدث اضطرابات في المجال المغناطيسي فائق القوة لماسح التصوير بالرنين المغناطيسي، فإن نموذج هانز ستيركيند يرسم خريطة لمكان حدوثها في المجال المغناطيسي وإلى أي مدى تغير المجال. وفي المستقبل القريب، قد يعني هذا إمكانية تصحيح الصور المضطربة والمعيبة – بناءً على البيانات التي تم جمعها بواسطة أجهزة الاستشعار، ومن ثم جعلها دقيقة وقابلة للاستخدام بالكامل.

الابتكار مع رؤى الأعمال – عندما تكون البيانات موجودة

يوجد النموذج الأولي حاليًا في مركز DRCMR في مستشفى هفيدوفر في كوبنهاغن، حيث تم تصور الفكرة أيضًا.

“جاءت الفكرة الأصلية من مشرفي هنا في DRCMR، Esben Petersen، الذي لم يعد معنا للأسف. لقد رأى إمكانات هائلة في تطوير جهاز استشعار يعتمد على الليزر والغازات، قادر على قياس المجالات المغناطيسية دون إزعاجها.” يقول هانز ستيركيند.

وبمساعدة علماء فيزياء الكم من معهد نيلز بور، بما في ذلك البروفيسور يوجين بولزيك، حول ستيركيند هذه الفكرة إلى نظرية حقيقية. ومع النموذج الأولي، وضع الآن هذه النظرية موضع التنفيذ.

“تم تصميم النموذج الأولي بطريقة تجعله مناسبًا بالفعل في المستشفيات كأداة قوية وعملية. وقد أظهرت اختباراتنا حتى الآن أنه يعمل كما ينبغي. ويمكن للمرء أن يتخيل أن هذا الاختراع سيتم دمجه بشكل مباشر في النهاية “في ماسحات التصوير بالرنين المغناطيسي الجديدة” ، يشرح ستيركيند.

في الوقت الحالي، سيتم تطوير النموذج الأولي بشكل أكبر بحيث تصبح قياساته أكثر دقة.

“نحن بحاجة إلى جمع البيانات وتحسينها بحيث تصبح باستمرار أداة أفضل للكشف عن الأخطاء في الامتحانات. وبعد ذلك، سننتقل إلى العمل المثير المتمثل في تصحيح الأخطاء في صور التصوير بالرنين المغناطيسي ومعرفة المواقف وأنواعها يوضح الباحث أن تحليلات أجهزة الاستشعار لدينا يمكن أن تحدث فرقًا كبيرًا.

وفقًا لستيركيند، فإن المجموعة المستهدفة المباشرة لمستشعرها هي وحدات أبحاث التصوير بالرنين المغناطيسي. لكنه يأمل أيضًا أن تكتشف إحدى الشركات الكبرى المصنعة للتصوير بالرنين المغناطيسي التكنولوجيا الجديدة على المدى الطويل.

“بمجرد تحسين النموذج الأولي إلى إصدار 2.0 وتوثيق صفاته مع الكثير من البيانات من الاختبارات الحقيقية هنا في المستشفى، سنرى إلى أين سيأخذنا. إنه بالتأكيد لديه القدرة على تحسين فحوصات التصوير بالرنين المغناطيسي بطريقة فريدة يوضح الباحث أن هذا يمكن أن يفيد الأطباء وخاصة المرضى.

حقائق عن ماسحات التصوير بالرنين المغناطيسي

على الرغم من أنها موجودة منذ عام 1977، إلا أن ماسحات التصوير بالرنين المغناطيسي تظل واحدة من أكثر التقنيات الطبية تقدمًا. في الواقع، كل شيء بدءًا من ميكانيكا الكم إلى المغناطيس فائق التوصيل إلى الرياضيات المتقدمة وعلوم الكمبيوتر يعد شرطًا أساسيًا لتشغيلها.

الأجهزة مصنوعة من مغناطيس عملاق يتمتع بقوة مغناطيسية كبيرة لدرجة أنه يجب تبريده إلى -269 درجة مئوية وإلا سيتحول إلى دخان. ويتم ذلك، من بين أمور أخرى، باستخدام الهيليوم السائل ويجعل المغناطيس الرئيسي للآلة فائق التوصيل.

بمعنى آخر، الكهرباء التي تحرك الكهرومغناطيسية ليس لها مقاومة وتعمل باستمرار في دائرة مغلقة دون أي دخل للكهرباء. فواتير الكهرباء الضخمة المرتبطة بتشغيل أجهزة التصوير بالرنين المغناطيسي ترجع بشكل أساسي إلى تبريدها.

يوجد في ماسح التصوير بالرنين المغناطيسي عدد من المغناطيسات الكهربائية الأخرى التي يمكن استخدامها للتحكم في المجال المغناطيسي، بحيث يمكنك فحص أجزاء معينة من الجسم والقيام بذلك من زوايا مختلفة.

تتطلب الكثافة العالية جدًا للمجالات المغناطيسية إبقاء أبازيم الأحزمة والعملات المعدنية والأشياء المعدنية الأخرى بعيدًا عن الجهاز في غرفة أخرى. في الواقع، وقع عدد من الحوادث المرتبطة بماسحات التصوير بالرنين المغناطيسي بسبب مغناطيسيتها القوية بشكل استثنائي. على سبيل المثال، يمكن إلقاء كرسي متحرك نحو الماسح الضوئي بغض النظر عمن أو ماذا كان في طريقه. ولكن إذا تم اتباع جميع احتياطات السلامة اللازمة، فلا توجد مخاطر معروفة مرتبطة بالتصوير بالرنين المغناطيسي نفسه.

يجبر المجال المغناطيسي القوي للماسح الضوئي البروتونات الموجودة في جزيئات الماء في الجسم – والتي هي في حد ذاتها مغناطيسات، تسمى الدوران – على التوافق مع المجال المغناطيسي. يتم بعد ذلك إرسال موجات الراديو عبر المريض، مما يؤدي إلى إخراج البروتونات مؤقتًا من هذا التوازن. وبمجرد إعادة تنظيمها، يتم إطلاق الطاقة مرة أخرى في شكل موجات راديو قابلة للقياس.

باستخدام الكمبيوتر، يمكن استخدام التصوير بالرنين المغناطيسي (MRI) لإنشاء صور ثلاثية الأبعاد بدقة ملليمتر للأنسجة الرخوة للمريض من أي زاوية.

الحقائق: كيف يعمل

يتم توزيع أربعة أجهزة استشعار في جميع أنحاء ماسح التصوير بالرنين المغناطيسي. يبقى المرء خارج نطاق المجال المغناطيسي ويعمل كعنصر تحكم.

يمر ضوء الليزر داخل المستشعرات بترددات ضوئية معينة عبر حاوية زجاجية صغيرة تحتوي على السيزيوم.

يؤدي تردد الليزر إلى إنشاء رنين في إلكترونات ذرات السيزيوم. يؤدي هذا إلى تعتيم الضوء إلى درجة يمكن اكتشافها.

إذا تعرض الغاز لمجال مغناطيسي، يتغير تردد الزناد اعتمادًا على قوة المجال المغناطيسي.

وبالتالي يمكن تسجيل التقلبات في المجال المغناطيسي لماسح التصوير بالرنين المغناطيسي ويمكن للبيانات بعد ذلك الكشف عن الأخطاء في اختبار التصوير بالرنين المغناطيسي.

حقائق: الرنين

في مغامرات تان تان، تحطم مغنية الأوبرا بيانكا كاستافيوري زجاجًا كريستاليًا عن طريق ضرب تردد رنين الزجاج بقوة صوتها. كل شيء له تردد معين يحب أن يهتز به – أو يتأرجح.

إذا قمت، كطفل أو بالغ، بتحريك أرجوحة عن طريق ضخها ذهابًا وإيابًا، فقد استخدمت تردد الرنين للقيام بذلك. عندما يتردد شيء ما، يتم تضخيم تذبذباته.

إذا قمت بتسليط الضوء على الغاز، فسوف يمر عبره مباشرة ما لم يكن له التردد الصحيح. عند تردد معين، يتم امتصاص الضوء لأنه يهتز بنفس تردد الإلكترونات الموجودة في ذرات الغاز.

وتتأرجح الإلكترونات أكثر فأكثر عندما تمتص الطاقة، ثم يُعاد انبعاث الضوء في جميع الاتجاهات عندما تعود الإلكترونات إلى مكانها.

وإذا نظرت إليها ترى أن الشعاع يخفت ويشتعل بخار الغاز.

إذن يحدث الرنين عندما تحصل على التردد الطبيعي لنظام ما بحيث يتأرجح. ويسمى هذا التردد تردد الرنين.

..

Source link

orcalimaa

المصدر الرئيسي للأخبار والمعلومات الصحية والطبية الموثوقة وفي الوقت المناسب . توفير معلومات صحية ذات مصداقية ومجتمع داعم وخدمات تعليمية من خلال مزج الخبرة الحائزة على جوائز في المحتوى والخدمات المجتمعية وتعليقات الخبراء والمراجعة الطبية .

مقالات ذات صلة

اترك تعليقاً

زر الذهاب إلى الأعلى