В Гонконге создан прототип МРТ-сканера с более низкой стоимостью и большей доступностью диагностики. Ученые применили слабый магнит и исключили обычную систему шумоподавления.
Врачи значительно продвинулись в диагностике онкологических заболеваний, повреждений нервной системы, опорно-двигательного аппарата, сосудистых патологий и других болезней после изобретения аппарата магнитно-резонансной томографии. Но, несмотря на высокую эффективность — ежегодно во всем мире проводятЗа пятьдесят лет доступность данного сканера невысока, несмотря на выполнение более ста миллионов процедур с его помощью. Аппараты МРТ преимущественно располагаются в развитых государствах, где на миллион человек приходится несколько аппаратов. десятками, а, например, в Африке — меньше одного.
Главная трудность — высокая цена сканера и обслуживания, поскольку ему требуется специальное помещение с защитой от электромагнитных помех. сверхнизкопольные сканерыДля визуализации мозга используются приборы, работающие с магнитным полем до 0,1 тесла.
Медицинские инженеры из Гонконгского университета в Китае разработали прототип томографа для всего тела. Магнит этого прибора имеет мощность 0,05 тесла (стандартные аппараты работают с полем мощностью в один-три тесла). Специалисты оптимизировали самые дорогие составляющие сканера и повысили резкость изображений внутренних органов с помощью алгоритма. глубокого обученияЗатем исследователи опробовали томограф на тридцати здоровых людях в возрасте от двадцати трёх до семидесяти семи лет. опубликованы в журнале Science.
Цена аппарата МРТ определяется мощностью магнитов и системой радиочастотной защиты. Более мощные магниты стоят дороже – аппараты с магнитным полем в три тесла могут стоить несколько сотен миллионов рублей. Система защиты от помех обеспечивает четкое изображение, что также влияет на стоимость.
Исследователи выбрали компактный феррит-борный магнит с мощностью 0,05 тесла и отказались от экранирования. Благодаря этому сканер может функционировать от обычного напряжения в 220 вольт. Стоимость такого прибора при серийном производстве составит около 22 тысяч долларов США.
Чтобы справиться с помехами, специалисты разместили десять небольших катушек вокруг сканера для измерения электромагнитного шума в процессе сканирования. Затем был применен алгоритм глубокого машинного обучения. разработалиУчёные разработали систему, которая сначала обрабатывает магниторезонансный сигнал, а затем электромагнитную помеху. Алгоритм также адаптируется, реконструирует контрастное изображение с помощью преобразования Фурье и обучается на моделях.
Чтобы оценить эффективность, исследователи сравнили контрастные изображения мозга, позвоночника, колена, сердца и внутренних органов, полученные на сканере с магнитным резонансом мощностью три тесла и на прототипе. Алгоритм восстановил основные анатомические структуры: на снимках четко видны границы межпозвоночных дисков и спинного мозга, печени и ее крупных сосудов, хрящей бедра и колена, мениска и другие детали. Меньшие детали распознавал только полный аппарат, тем не менее искусственный интеллект заметно повысил четкость сигнала.
Авторы статьи указали, что новая разработка все еще достаточно тяжелая и маломобильная (один магнит весит 1300 килограммов), но потенциально ее можно сделать в два раза легче. Для этого предложено оснастить сканер аккумулятором и использовать другой магнит — возможную массу устройства оценивают в 600 килограммов. Уже сейчас эксперименты на прототипе показывают, что он может решить проблему недоступных и дорогостоящих аппаратов МРТ.