2018年5月22日

3d之家手套可对活动关节进行成像

乍看上去

  • 研究人员设计了一种柔性3d之家手套,用于拍摄运动中的手的图像。
  • 该研究提出了一种使用3d之家扫描来查看运动关节的方法,并可能有助于诊断组织损伤。  
手上的3d之家手套和手的3d之家扫描照片 正在开发一种手套,以使3d之家扫描移动的手(例如紧握桃子的手)成为可能。Zhang等,自然生物医学工程

3d之家是产生3D详细解剖图像的非侵入性成像技术。医生使用3d之家扫描仪查看体内的非骨性部位或软组织。使用3d之家可以比使用X射线更加清晰地看到大脑,脊髓和神经以及肌肉,韧带和肌腱。

3d之家使用强大的磁体迫使质子以某种方式排列。然后,当射频脉冲穿过人体时,一些质子会受到刺激而偏离对准状态。当射频脉冲关闭时,3d之家传感器可以检测到质子与磁场重新对齐时释放的能量。

为了检测能量的这些变化,现代3d之家传感器由低阻抗线圈(允许电流容易流动的结构)制成。但是,必须精确地布置低阻抗线圈,以避免彼此干扰和破坏图像。这导致检测器设计的灵活性受到限制。这些检测器要么牺牲成像灵敏度,要么必须限制人在3d之家扫描过程中的活动。

纽约大学朗格健康中心的马丁·克洛斯(Martijn Cloos)博士领导的一个小组研究了是否可以使用不允许电流容易流过的高阻抗线圈来设计功能更广泛的探测器。他们认为,通过阻止电流在检测期间流动,它们可以防止线圈产生自己的磁场并相互干扰。这种干扰的缺乏可能使人们在移动时成像。这项研究得到了美国国立卫生研究院国家生物医学成像与生物工程研究所(NIBIB)的支持。结果发表在 自然生物医学工程 在2018年5月4日。

该视频显示了移动的手的3d之家。

该视频显示了移动的手的3d之家。

该团队首先使用3D打印机探索不同的线圈设计。基于他们的发现,研究人员通过将八个高阻抗线圈缝合到棉手套中,创建了一种概念验证设备。每个手指都由单独的线圈包裹着,这样它们就可以在扫描过程中独立移动。

科学家们用高阻抗线圈手套为两只志愿者的手成像,以捕捉诸如弹钢琴或抓桃子之类的动作。使用高阻抗手套和由低阻抗线圈制成的刚性装置对第三名志愿者进行了扫描。

在手套的手腕和手掌中,它能够提供灵敏度或信噪比,类似于紧密贴合的刚性低阻抗设备。在手指上,与刚性线圈相比,高阻抗线圈设计将信噪比提高了80%以上。

主要作者贝张博士说:“我们的结果代表了3d之家技术的首次展示,该技术既灵活又灵敏,足以捕获手中的软组织力学的复杂性。”

手套只是该技术的许多潜在应用之一。 “我们希望这一结果能引领3d之家设计的新纪元,” Clios说,“也许包括在受伤的膝盖周围布置灵活的袖子阵列,或者舒适的豆豆来研究新生儿的大脑发育。”

-作者Tianna Hicklin博士

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参考文献: 用于手部磁共振成像的高阻抗探测器阵列手套。 Zhang B,Sodickson DK,Cloos MA。 Nat Biomed工程师。 2018年5月4日.doi:10.1038 / s41551-018-0233-y。

资金: 美国国立卫生研究院(NIH)国家生物医学影像与生物工程研究所(NIBIB)。