Martijn Cloos van de universiteit van New York over de pnp-mrf-scanner
Magnetische resonantie is in de gezondheidszorg een veel gebruikte fenomeen om een beeld te krijgen van ons binnenste. Anders dan röntgentechnieken kun je op een mr-afbeelding ook zachte weefsels waarnemen, maar het vervelende is dat je met de magnetische resonantietechniek ook ‘onderbelichte’ stukken krijgt. Dat heeft te maken met de techniek. Onderzoekers van de universiteit van New York zouden dat probleem nu hebben opgelost, waardoor je nu ook op/met mri (want daar hebben we het over) kunt rekenen. Het ‘ideale’ mri-apparaat moet overigens nog wel gebouwd worden.
Mri-scanners hebben een probleem. In zo’n scanner wordt een sterk magneetveld gegenereerd en wordt de reactie van atoomkernen in het onderzochte materiaal daarop geregistreerd. Uit die gecombineerde reacties valt dan, even rap verteld, een beeld te reconstrueren. De kwaliteit van het beeld hangt af van de evenwichtigheid van de blootstelling van al die atomen op verschillende plaatsen in het te bekijken lichaamsdeel. Dat varieert niet alleen van scanner tot scanner maar ook tussen de diverse delen van het geen je wilt bekijken. Sommige delen van het lichaam (of monster) worden beter ‘belicht’ dan andere, waardoor het imperfecties ontstaan.
Er is stevig gewerkt aan de spoelen die voor het magneetveld moeten zorgen om een zo gelijkmatig mogelijke verdeling van het magneetveld te krijgen, maar mr-beelden hebben nog steeds van deze donkere vlekken (door de onderzoekers ‘artefacts’ genoemd). “De aanpassingen die we beschrijven neutraliseren die artefacts en zorgen voor beelden die nauwkeurig genoeg zijn om er numerieke waarden aan toe te kennen voor anatomische doeleinden”, zegt onderzoeker Daniel Sodickson van de universiteit van New York. Dat zou wat hij noemt kwantitatieve mri mogelijk maken, waarbij je de mr-beelden van patiënten kunt vergelijken. “Het zet het ontwerp van de scanner op zijn kop.”
Superieure beelden
De nieuwe aanpak belooft ook minder dure scanners op te leveren met superieure beelden. Het zou ook betekenen dat scanners die voor variaties in het meetveld kunnen corrigeren – met als resultaat een langere onderzoekstijd – niet meer nodig zouden zijn. Het belangrijkste voordeel van wat de onderzoekers pnp-MRF hebben genoemd (plug-and-play; de F staat voor fingerprinting/vingerafdruk) is dat een kwalitatief systeem nu ook kwantitatief gebruikt kan worden.
In de huidige mri-scanners moeten de atoomkernen weer in de normale toestand terechtkomen, nadat ze zijn ‘opgezweept’ door de elektromagnetische golven. Dat, begrijp ik, is dodelijk voor de snelheid van een mri-onderzoek. In de MRF-techniek, die in 2013 is voorgesteld door Mark Griswold van de Case Western Reserve-universiteit, worden de beelden opgebouwd uit een ingewikkeld samenspel tussen overlappende signalen, een onderscheidende ‘vingerafdruk’ aangepast aan de weefselkwaliteit. Mrf-beelden zouden door allerlei trucs, onder meer door gebruik te maken van weefselgegevens uit een databank, veel sneller kunnen worden opgebouwd dan de huidige mr-beelden. De huidige mr-scanners bouwen op vanaf nul.
Martijn Cloos zag echter nog wel wat imperfecties in het idee van Griswold om te komen tot perfecte uniforme blootstelling van alle atomen in het monster (lichaam mag ook). Daardoor geven de mrf-beelden niet altijd het werkelijke beeld. Om dat te corrigeren ontwierp hij en zijn collega’s de plug-and-play-mrf, de ideale scanner (in hun idee). In hun versie van mrf worden de metingen vergeleken met een gesimuleerde databank van elke mogelijke magnetische veldinteractie of -verstoring terwijl het apparaat de beelden opbouwt. Daardoor is ijking onnodig.
Waar mrf een enkele bron van elektromagnetische golven gebruikt wordt bij de plug-and-play-variant vele magneetvelden gebruikt, waardoor de atomen, milliseconden na elkaar door diverse velden worden ‘geraakt’ om een nieuw soort ‘vingerafdruk’ te creëren. Een artefact in een beeldversie wordt dan gecorrigeerd door beeldversies van andere magneetvelden.
“In ons ontwerp is de complexiteit van het opbouwen van mr-beelden verschoven van het apparaat naar de informatica” zegt Cloos. “In plaats van kamers te bouwen voor allerlei magneetspoelen die de oneffenheden moeten voorkomen zullen de scanners in de toekomst heterogene velden hebben van simpele magneten. Misschien komen er wel handapparaten voor mr-opnames.” Goed en nu maar eerst zo’n apparaat bouwen. Al dit spannends en veelbelovends komt voorlopig alleen nog maar uit simulaties.
Bron: EurekAlert