Учени разработиха иновативна технология за ядрено-магнитен резонанс (ЯМР), която обещава значително по-ясни изображения, по-кратко време за изследване и по-точна диагностика на области от човешкото тяло, които досега трудно можеха да бъдат визуализирани. Сред тях са дълбоките структури на мозъка, окото и очната орбита.

Пробивът е дело на екип от Центъра за молекулярна медицина „Макс Делбрюк“ в Германия и Медицинския център на Университета в Росток. Резултатите от изследването са публикувани в престижното научно списание Advanced Materials.

Нов подход към стара технология

Вместо да разработват изцяло нов ЯМР апарат, учените са променили един от ключовите му компоненти – радиочестотната антена (RF бобина), която изпраща и приема сигналите, използвани за създаването на изображенията.

Новата антена използва метаматериали – специално проектирани структури с уникални свойства, които позволяват по-ефективно насочване на електромагнитните вълни. Това значително подобрява качеството на сигнала, особено при изследване на труднодостъпни анатомични области.

При тестове със 7-теслов ЯМР скенер технологията е осигурила по-висока пространствена резолюция, по-остри изображения и по-бързо събиране на данни в сравнение със стандартните антени.

Едно от най-големите предимства на разработката е, че тя може да бъде интегрирана в съществуващите ЯМР системи, без да се налага закупуването на нова и изключително скъпа апаратура.

Според проф. Торалф Ниендорф, ръководител на проекта, използването на концепции от физиката на метаматериалите показва как фундаменталната наука може директно да подобри медицинската диагностика.

„Тази работа очертава път към по-бързи и по-ясни ЯМР изследвания, които могат да бъдат от полза за пациенти в много области на медицината“, посочва той.

Изследователите смятат, че технологията ще има особено важно приложение в офталмологията. Благодарение на високата разделителна способност лекарите ще могат да наблюдават с невиждани досега детайли структурите на окото и процеси, които досега трудно са били достъпни за образна диагностика.

„Технологията може да отвори нов прозорец към физиологичните и патологичните процеси в окото“, коментира проф. Оливер Щакс от Медицинския университет в Росток.

Потенциал и за лечение на рак

Възможностите на новата антена далеч не се изчерпват с диагностиката. Според учените тя може да бъде адаптирана така, че да намалява нежеланото нагряване около медицински импланти по време на ЯМР изследвания.

Освен това технологията би могла да подобри процедури като туморната хипертермия и термичната аблация, при които радиочестотната енергия се използва за унищожаване на ракови клетки чрез прецизно контролирано загряване.

По-кратки изследвания и повече комфорт за пациентите

Ядрено-магнитният резонанс често продължава дълго време, а при недостатъчно качествени изображения се налага повторно сканиране. Новата разработка може значително да съкрати продължителността на изследванията, като едновременно с това осигури по-надеждни резултати.

Компактният и лек дизайн на антената позволява тя лесно да бъде адаптирана за различни части на тялото, което би подобрило и удобството на пациентите.

Изследователският екип вече подготвя мащабни клинични изпитвания в няколко болници. Учените работят и върху версии на технологията за изследване на други органи, включително сърцето и бъбреците.

Очакванията са новият дизайн да намери приложение не само в стандартната магнитно-резонансна диагностика, но и при проследяване на метаболитни процеси, движението на лекарства в организма и специализирани ЯМР техники, използващи атоми като натрий и флуор вместо традиционния водород.

Ако бъде успешно въведена в клиничната практика, разработката може да постави началото на ново поколение ЯМР технологии, които ще направят медицинската образна диагностика по-бърза, по-прецизна и по-достъпна.