• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
24 мая
Андрей Папиш
458

Создан прототип дешевого МРТ-сканера с питанием от розетки

5.7

Специалисты из Гонконга разработали прототип МРТ-сканера, который может провести диагностику дешевле и доступнее. Для этого ученые использовали маломощный магнит, а также отказались от стандартного шумоподавления.

МРТ всего тела с магнитным полем 0,05 тесла
МРТ всего тела с магнитным полем 0,05 тесла. (Вверху) Прототип недорогой, маломощной, компактной и безэкранирующей системы визуализации с использованием открытого постоянного магнита 0,05 тесла. В ней используются активное зондирование и глубокое обучение для борьбы с помехами. (По центру) Типичные изображения различных анатомических структур, полученные на стандартном аппарате. (Внизу) Изображения высокого разрешения, полученные на прототипе с использованием глубокого обучения на основе крупномасштабных данных высокопольных МРТ / © Science, Yujiao Zhao et al.

Диагностика онкологических заболеваний, повреждений нервной системы, опорно-двигательного аппарата, сосудистых патологий и прочего значительно продвинулась после изобретения аппарата магнитно-резонансной томографии (МРТ). Но, несмотря на эффективность — ежегодно в мире проводят более 100 миллионов таких процедур, — за 50 лет доступность этого сканера остается низкой. Аппараты МРТ сосредоточены в более-менее обеспеченных странах, где на миллион жителей их исчисляют десятками, а, например, в Африке — меньше одного.

Основная проблема заключается как в дороговизне самого сканера, так и в недешевом обслуживании, ведь для него необходимо отдельное помещение с защитой от внешних электромагнитных помех. Сейчас активно разрабатывают технологии, делающие аппараты МРТ мобильнее: например, сверхнизкопольные сканеры для визуализации мозга. Такие устройства работают с магнитным полем меньше 0,1 тесла.

Медицинские инженеры из Гонконгского университета в Китае предложили новый прототип. Они разработали томограф для всего тела с магнитом мощностью в 0,05 тесла (стандартные аппараты работают с полем мощностью в один-три тесла). Специалисты оптимизировали самые дорогие составляющие сканера и смогли повысить резкость изображений внутренних органов с помощью алгоритма глубокого обучения. Затем они протестировали томограф на 30 здоровых добровольцах в возрасте от 23 до 77 лет. Описание разработки и результаты опубликованы в журнале Science.

Стоимость аппарата МРТ напрямую зависит от двух факторов. Во-первых, от мощности магнитов — чем мощнее, тем дороже. Цена за аппараты с магнитным полем в три тесла порой достигает нескольких сотен миллионов рублей. Второй фактор ценообразования — радиочастотная защита, которая подавляет помехи и сохраняет четкость изображения.

Демонстрация глубокого обучения реконструкции для визуализации мозга и позвоночника при 0,05 тесла. (A) Изображения головного мозга были реконструированы с помощью обычного преобразования Фурье и метода глубокого обучения у здорового добровольца (34 года, мужчина). Для сравнения также показаны изображения того же добровольца с высокопольного МРТ. Время сканирования 5,0 и 6,4 минуты соответственно. (B) Изображения шеи, реконструированные с помощью метода Фурье и глубокого обучения у здорового добровольца. (C) Изображения спины, реконструированные с помощью метода Фурье и глубокого обучения у здорового добровольца. Время сканирования для шеи и спины составляло 8 мин или меньше / © Science, Yujiao Zhao et al.

Ученые решили использовать компактный феррит-борный магнит мощностью 0,05 тесла, а от экранирования (то есть защиты) отказаться. В результате сканер может работать от стандартного напряжения в 220 вольт (проще говоря, от розетки). Возможная цена за такой аппарат, если запускать серийное производство, составит примерно 22 тысячи долларов США (почти два миллиона рублей).

Но как быть с помехами? Специалисты расставили вокруг сканера 10 небольших катушек для измерения электромагнитного шума во время сканирования. Потом они внедрили алгоритм глубокого машинного обучения, который ранее разработали те же ученые. Система обрабатывает сначала магниторезонансный сигнал, затем электромагнитный шум. Также алгоритм адаптируется, реконструирует контрастное изображение с помощью преобразования Фурье и обучается на моделях.

Чтобы убедиться в эффективности, исследователи сравнили контрастные изображения мозга, позвоночного столба, колена, сердца и внутренних органов, полученные на высокопольном сканере с мощностью три тесла и на прототипе. Алгоритм восстановил основные нейроанатомические структуры: на снимках четко видны границы межпозвоночных дисков и спинного мозга, печени и ее крупных сосудов, хрящи бедра и колена, мениск и прочее. Более мелкие детали распознал только полноценный аппарат, тем не менее искусственный интеллект заметно повысил четкость сигнала.

Авторы статьи отметили, что новая разработка еще достаточно тяжелая и маломобильная (один магнит весит 1300 килограммов), однако потенциально ее можно облегчить вдвое. Для этого они предложили оснастить сканер аккумулятором и использовать другой магнит — возможную массу устройства оценивают в 600 килограммов. Но уже сейчас эксперименты на прототипе показывают, что он может решить проблему недоступных и дорогостоящих аппаратов МРТ.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Позавчера, 15:22
Nadya

Земля начала формироваться примерно 4,5 миллиарда лет назад. Чтобы понять, как это происходило в ранние периоды развития нашей планеты, ученые ищут образцы древних горных пород. Одну из таких, возрастом почти 3,5 миллиарда лет, обнаружили рядом с городом Колли в Австралии.

Позавчера, 15:47
Александр Березин

Разные группы ученых предсказывали существование реликтовых гравитационных волн еще десятки лет назад. Однако, когда такое открытие в 2020-х годах действительно сделали, оказалось, что обнаруженные гравиволны несовместимы практически со всеми конкретными предсказаниями, кроме одного.

8 часов назад
Андрей

Палеонтологи обнаружили нового рогатого динозавра на границе Канады и США — животное прозвали локицератопсом в честь бога Локи из скандинавских мифов. Однако факт, что это самостоятельный вид, будет оспариваться, потому что у локицератопса было исключительно много соседей. И судя по всему, в Северной Америке открыли еще далеко не всех динозавров.

Позавчера, 15:22
Nadya

Земля начала формироваться примерно 4,5 миллиарда лет назад. Чтобы понять, как это происходило в ранние периоды развития нашей планеты, ученые ищут образцы древних горных пород. Одну из таких, возрастом почти 3,5 миллиарда лет, обнаружили рядом с городом Колли в Австралии.

20 июня
МПСУ

Эмоциональное выгорание ИТ-специалиста напрямую связано с его личностными характеристиками. С профессиональными перегрузками и стажем связи нет. К такому выводу пришли ученые МПСУ, которые исследовали ИТ-специалистов двух компаний. Жизнестойкость, то есть способность человека выдерживать стрессовые ситуации без снижения успешности деятельности, в совокупности с внутренней положительной мотивацией формируют иммунитет к эмоциональному выгоранию специалиста в ИТ-сфере. Блокаторами стали интерес к работе и профессиональная удовлетворенность.

Позавчера, 15:47
Александр Березин

Разные группы ученых предсказывали существование реликтовых гравитационных волн еще десятки лет назад. Однако, когда такое открытие в 2020-х годах действительно сделали, оказалось, что обнаруженные гравиволны несовместимы практически со всеми конкретными предсказаниями, кроме одного.

24 мая
Игорь Байдов

С помощью космических и наземных телескопов международная команда астрономов открыла похожий на нашу планету мир в так называемой зоне обитаемости, позволяющей воде существовать на поверхности тела в жидком состоянии. По космическим меркам экзопланета находится достаточно близко к Земле и, вероятно, представляет собой скалистый мир с благоприятным для жизни климатом. Подобные миры астрономы открывают крайне редко.

Позавчера, 15:22
Nadya

Земля начала формироваться примерно 4,5 миллиарда лет назад. Чтобы понять, как это происходило в ранние периоды развития нашей планеты, ученые ищут образцы древних горных пород. Одну из таких, возрастом почти 3,5 миллиарда лет, обнаружили рядом с городом Колли в Австралии.

27 мая
Андрей

Европейские гляциологи, используя первые снимки Восточной Антарктиды 1937 года, а также фотографии середины XX века и современные спутниковые данные, отследили, как менялись ледники в этом регионе на протяжении 85 лет.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий
Подтвердить?
Подтвердить?
Причина отклонения
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно