A ressonância magnética (MRI) é uma das ferramentas mais valiosas que os médicos usam para diagnosticar doenças. No entanto, mesmo com os scanners avançados de hoje, continua a ser difícil produzir imagens nítidas de algumas áreas. As estruturas cerebrais profundas e os tecidos delicados do olho e das órbitas circundantes são especialmente desafiadores devido ao hardware responsável pela transmissão e recepção de sinais de radiofrequência.
Agora, uma equipe liderada por Nandita Saha, estudante de doutorado no Laboratório Experimental de Ressonância Magnética de Campo Ultra-Alto do Professor Thorulf Niindorf no Centro Max Delbrück, desenvolveu uma nova antena de ressonância magnética baseada em materiais de engenharia avançados. A inovação produz imagens mais nítidas em menos tempo e pode ser integrada em sistemas de ressonância magnética existentes sem a necessidade de uma máquina completamente nova. Suas descobertas foram publicadas Materiais avançados.
O projeto reúne especialistas em física de ressonância magnética, oftalmologia clínica e imagens translacionais do Centro Max Delbrück e do Centro Médico da Universidade de Rostock. Os pesquisadores de Rostock também estão ajudando a validar a tecnologia para uso clínico futuro.
“Usando ideias de metamateriais, fomos capazes de guiar os campos de radiofrequência de forma mais eficiente e demonstrar como a física avançada pode melhorar diretamente as imagens médicas”, disse Niendorf, autor sênior do artigo. “Este trabalho aponta o caminho para exames de ressonância magnética mais rápidos e claros que podem beneficiar pacientes em muitas áreas clínicas”.
Metamateriais melhoram o desempenho da ressonância magnética
Os scanners de ressonância magnética criam imagens enviando sinais de radiofrequência (RF) para o corpo enquanto aplicam um forte campo magnético. À medida que os tecidos respondem a esses sinais, o scanner coleta as informações necessárias para criar uma imagem. Sinais mais fortes geralmente produzem varreduras mais claras e detalhadas.
As antenas tradicionais de ressonância magnética, também conhecidas como bobinas de RF, muitas vezes têm dificuldade em coletar sinal suficiente de tecidos localizados profundamente no corpo ou em áreas anatomicamente complexas. Como resultado, a qualidade da imagem pode ser prejudicada e as sessões de digitalização podem demorar mais.
Para superar esta limitação, os pesquisadores incorporaram metamateriais diretamente nas antenas de ressonância magnética. Metamateriais são estruturas especialmente projetadas que interagem com ondas eletromagnéticas de uma forma que os materiais naturais não conseguem. Nos testes, a nova antena fortaleceu o sinal do tecido alvo, aumentou a resolução espacial, melhorou a nitidez da imagem e acelerou a coleta de dados.
Uma vantagem importante é que a antena é compatível com os equipamentos de ressonância magnética existentes, eliminando a necessidade de novas infraestruturas caras. Os pesquisadores testaram o projeto criando imagens dos olhos e órbitas de voluntários usando um scanner de ressonância magnética 7.0 Tesla.
“Nossa pesquisa demonstra clara relevância para aplicações oftálmicas, pois pode facilitar a ressonância magnética do olho anatomicamente detalhada e de alta resolução espacial”, disse o co-autor do artigo, Prof. Oliver Stachs, da University Medicine Rostock. “Isso oferece a possibilidade de abrir uma janela para o olho e para processos (pato)fisiológicos que eram em grande parte inacessíveis no passado”.
Possível além da imagem ocular
“Nosso objetivo era repensar o hardware de ressonância magnética a partir da física moderna do design de antenas”, acrescenta Saha.
Ele diz que a tecnologia também pode ser adaptada para ajudar a proteger partes sensíveis do corpo, reduzindo o calor indesejado ao redor dos implantes médicos durante os exames de ressonância magnética. Além disso, pode melhorar o tratamento do câncer guiado por ressonância magnética, direcionando a energia de RF com mais precisão para procedimentos como hipertermia tumoral ou ablação térmica de tecidos.
Varreduras mais rápidas e melhor diagnóstico
Os exames de ressonância magnética podem ser longos e desconfortáveis, especialmente quando os exames devem ser repetidos porque detalhes anatômicos importantes são difíceis de capturar. Ao produzir imagens mais nítidas com mais rapidez, a nova antena pode reduzir o tempo de varredura e, ao mesmo tempo, dar aos médicos mais confiança em seus diagnósticos.
Como a antena é compacta e leve, ela também pode ser personalizada para diferentes partes do corpo, melhorando potencialmente o conforto do paciente durante a geração de imagens.
Niendorf disse que o projeto poderia eventualmente ser adaptado para sistemas de ressonância magnética operando em intensidades de campo magnético mais baixas e mais altas de 7,0 T. Ele também pode ser feito para obter imagens de órgãos fora do olho, órbita e cérebro, ou ser usado para monitorar o metabolismo e rastrear como as drogas se movem pelo corpo.
A tecnologia também poderia melhorar técnicas especializadas de ressonância magnética que captam imagens de outros átomos além do hidrogênio, incluindo sódio e flúor, produzindo sinais mais fortes e imagens de maior qualidade.
“As inovações em hardware de imagem têm o potencial de transformar os diagnósticos, e este estudo é um passo importante em direção à tecnologia de ressonância magnética de próxima geração”, disse o coautor do artigo, Dr. Rostock University Medical Center. Está na hora
Próxima etapa
A equipe de pesquisa está preparando estudos clínicos maiores envolvendo vários hospitais enquanto modifica a antena para órgãos adicionais, incluindo o coração e os rins. A colaboração de longa data entre Stachus e Niendorf também continuará através da nomeação de cientistas visitantes mútuos.
O projeto foi financiado pelo DFG como uma colaboração conjunta entre o Centro Max Delbrück e a Universidade Médica de Rostock.
