211service.com
Een vollediger beeld van uw longen
Magnetische resonantiebeeldvorming (MRI) kan gedetailleerde beelden maken van bijna alle weefsels van het lichaam, waardoor artsen de bloedstroom in de hersenen kunnen volgen, de grenzen van tumoren in kaart kunnen brengen en tussenwervelschijven kunnen vinden. Maar conventionele MRI, die water in het lichaam afbeeldt, produceert slechte beelden van de longen, die vol met lucht zijn, en geeft een onvolledig beeld van de longfuncties. Nu hebben onderzoekers van het Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics in Cambridge, MA, een goedkope MRI-machine gebouwd die een zwak magnetisch veld gebruikt om kritieke aspecten van longfysiologie in beeld te brengen die onzichtbaar zijn voor conventionele beeldvormingstechnieken.
staande MRI: Een goedkoop MRI-systeem voor het visualiseren van de longfunctie maakt gebruik van onderdelen die verkrijgbaar zijn bij elke bouwmarkt. Onderwerpen die in de scanner zitten en liggen, dragen een antenne gemaakt van een kartonnen buis, draadspoelen en een rubberen omhulsel. De omheining-achtige opstelling van metalen draden stuurt een zwak magnetisch veld naar het onderwerp. Onderaan staat Harvard-onderzoeker Matthew Rosen, die het systeem heeft gebouwd.
Geleid door Matthew Rosen , een bezoekende wetenschapper aan het Harvard-Smithsonian centrum, en Ronald Walsworth , een hoofddocent natuurkunde aan Harvard, bouwden de onderzoekers een MRI-scanner die in beeld brengt hoe gas door de longen stroomt en hoeveel zuurstof door longweefsel wordt geabsorbeerd. Ze hebben het systeem gebruikt om te bestuderen hoe de longfunctie verschilt bij liggen en zitten of opstaan, en plannen een onderzoek naar astma in combinatie met de Martinos Centrum voor Biomedische Beeldvorming in Boston. Het systeem is nog niet gebruikt om gezonde en zieke patiënten te vergelijken. Als het zijn waarde bewijst in klinische onderzoeken, denken de onderzoekers van Harvard dat het goedkoop en eenvoudig genoeg zou zijn om te worden gebruikt in de kantoren van longartsen.
De longfunctie is afhankelijk van de oriëntatie van het lichaam, maar het was niet eerder mogelijk om dit te bestuderen omdat conventionele MRI patiënten zou vereisen om op hun rug te liggen. (PET kan worden gebruikt om naar sommige aspecten van de fysiologie van de longen te kijken, maar het geeft beperkte informatie.) Astmasymptomen kunnen verergeren wanneer patiënten bijvoorbeeld gaan liggen. Het Harvard-systeem maakt beeldvorming met de patiënt in elke richting mogelijk, iets wat niemand ooit heeft kunnen doen, zegt Bastiaan Driehuys , een assistent-professor bij het Center for In Vivo Microscopy aan de Duke University.
Het open MRI-systeem maakt het wellicht ook mogelijk om de longfunctie van pasgeborenen op de intensive care te volgen zonder ze uit hun couveuse te halen. De onderzoekers hebben voor deze toepassing een voorlopig octrooi aangevraagd.
In tegenstelling tot conventionele MRI, die de protonen in watermoleculen afbeeldt, bewaakt het Harvard MRI-systeem magnetisch gepolariseerd heliumgas dat door proefpersonen wordt ingeademd. Conventionele MRI vereist een magneet die ongeveer 150 keer sterker is dan die in het Harvard-systeem om protonen in het lichaam magnetisch uit te lijnen. Maar het helium dat in het Harvard-systeem wordt gebruikt, is magnetisch uitgelijnd voordat de patiënt het inhaleert, waardoor het mogelijk is om een zeer zwakke magneet in de scanner te gebruiken.
Longcontrole: Op beelden van de longen van een gezonde proefpersoon, genomen met het Harvard MRI-systeem, zijn de regionale zuurstofconcentraties te zien bij liggend (links) en zittend (rechts).
In Rosens imager wordt het magnetische veld gegenereerd door twee spoelen die zijn gemonteerd op wat lijkt op twee metalen tuinhekken. Draadroosters en ringen in deze structuren leiden het veld naar een persoon die in het midden ligt, staat of zit. (In conventionele MRI-machines produceert een cilindrische magneet die de liggende patiënt omgeeft het sterke magnetische veld.) De proefpersoon draagt een antenne over zijn of haar borst die bestaat uit een kartonnen buis omwikkeld met een draadspoel en bedekt met rubber. Na het inhaleren van een mengsel van gepolariseerd helium en lucht door een buis, moet de proefpersoon tot 30 seconden stil zitten en zijn of haar adem inhouden, terwijl de antenne de magnetische spin van het helium in de longen van de proefpersoon opvangt. Rosen zegt dat het systeem minder dan $ 100.000 kostte om te bouwen.
In hun imager kunnen Rosen en Walsworth de positie van heliumatomen in de longen van een proefpersoon zien. Zuurstofmoleculen beïnvloeden de spin van het gepolariseerde helium, dus het Harvard-systeem kan ook de zuurstofconcentratie in de longen visualiseren. Als het hoog is in één deel van de long, wordt zuurstof niet goed geabsorbeerd en kan het onderwerp een slechte longfunctie hebben.
Er zijn verschillende andere groepen die gepolariseerd gas gebruiken om MRI-beelden van de longen te maken, zegt Driehuys. Maar alle andere groepen gebruiken dure, in de handel verkrijgbare MRI-systemen. Wat het werk van Rosen en Walworth uniek maakt, zegt Driehuys, is dat ze hun eigen goedkope, energiezuinige MRI-scanner hebben gebouwd.
De Harvard-Smithsonian-onderzoekers passen hun systeem nu aan om de tijd die nodig is voor beeldvorming te verkorten. Je moet wel stil blijven en je adem inhouden, zegt Rosen, wat moeilijk kan zijn voor mensen met een aangetaste longfunctie.