Bobinas de cobre para nMRI

Dada la falta de eficacia financiera en la industria médica, me preguntaba si sería posible obtener imágenes de resonancia magnética nuclear con una bobina de cobre/plata si el uso es en ráfagas de imágenes cortas de 10 segundos. ¿O es la resistencia simplemente demasiado perturbadora para que se produzca cualquier imagen?

Lo que tenía en mente es una máquina muy pequeña por la que podrías pasar un brazo o una pierna para escanear en casa. Ya sea completamente sin enfriar o con una técnica de enfriamiento muy económica, como simplemente dejar correr el agua del grifo durante el breve período de tiempo en un baño.

la resolución depende directamente de la intensidad del campo magnético, por lo que para tener resoluciones de vóxeles milimétricos necesitas más de un Tesla. Podrías lograr tales campos con una bobina de cobre, pero el equipo de enfriamiento sería tan costoso como el que se requeriría para un imán superconductor, por lo que (me parece) como el lugar equivocado para hacer concesiones económicas.
Una calculadora de campo de bobina sugiere que una bobina de 5 cm de largo con 250 vueltas de cable de 6 mm2 alrededor de una apertura de 10 cm producirá un campo de 1,25 T a 200 A. Con el agua filtrándose a través de la bobina, tal campo probablemente podría mantenerse indefinidamente e incluso si no, las imágenes podrían obtenerse en pulsos. Y la precisión de mm está lejos de ser necesaria para obtener imágenes de una dislocación o un objeto extraño. Pero lo que estaba buscando son consideraciones teóricas que impidan la calidad de campo necesaria debido al gradiente de voltaje u otro efecto. O realmente funcionaría.
Incluso si un barrido del brazo tomó una hora, eso es mucho más conveniente si se trata de un dispositivo doméstico relativamente económico que pasar por la picadora de carne que es la industria médica. Bien hecho, una bobina de cobre y algunos componentes electrónicos de potencia de RF podrían ser bastante económicos en la producción en masa ajustada. ¿Por qué estar sujeto a un escáner que podría caber en un americano de 250 kg en el palacio de la codicia cuando podría tomar prestado el escáner de los vecinos de forma gratuita? Kickstarter alguien? oferta pública inicial de miles de millones de dólares

Respuestas (2)

Varias razones por las que esto no es una gran idea: 1) escalas de relación señal a ruido con intensidad de campo: 1.5T se considera un número razonable aunque es posible obtener imágenes de diagnóstico en algunas situaciones con campos más bajos. 2) la inductancia de la bobina capaz de producir campos tan grandes: ¡intente calcular la energía almacenada! 3) durante la rampa del imán, crea corrientes de Foucault. Si aumenta demasiado rápido, estas corrientes calentarán otras partes del sistema (esto es un problema incluso con las bobinas de gradiente que aumentan en decenas de mili Teslas por segundo). 4) necesidad de homogeneidad B 0 campo: toda esta dilatación térmica hace imposible calzar el imán hasta la homogeneidad requerida. 5) Cambio en la geometría debido al calentamiento de la bobina: necesita campo estable a menos de unas pocas ppm (aunque puede tolerar peor si no tiene la intención de hacer espectroscopia).

Unos meses después...

Pensé esto un poco más. Algunos problemas más que puedo ver (y estos son muy reales):

  1. Una máquina de resonancia magnética es peligrosa, incluso con intensidades de campo bajas. No se puede convertir en un escáner de bricolaje: si tiene implantes metálicos, marcapasos, joyas, etc., podría quedar atrapado, quemado, lacerado... Antes de que se permita a las personas ingresar a una sala de resonancia magnética (la vecindad del imán, y mucho menos en él) son evaluados para asegurarse de que esto sea seguro para ellos.
  2. No solo necesita el campo B estático: también necesita potencia de RF (para estimular la señal) y gradientes (para crear la imagen). Aunque se están realizando avances para la RM "silenciosa" para ciertos exámenes, las máquinas de resonancia magnética suelen ser muy ruidosas, otra razón por la que las necesita en una habitación protegida y por la que el paciente debe usar protección auditiva de buena calidad. Una vez más, no es algo que hacer sin supervisión. La potencia de RF (128 MHz a 3T, pero se escala linealmente con la intensidad del campo) también necesita protección, o bloqueará todo tipo de transmisión de radio y otros equipos (potencia típica para escáner de cuerpo entero de 10 de kW). Los voltajes en el gradiente se encuentran en el rango de kV, aunque podría ser posible hacerlo más bajo (y aceptar imágenes de resolución más lenta/peor)

Habiendo dicho todo eso, sí, probablemente pueda hacer una imagen de resonancia magnética con un escáner que tenga bobinas de cobre enfriadas por agua y que no elimine la red eléctrica cuando lo encienda. Es posible que pueda construirlo por mucho menos que un escáner superconductor, tal vez 100 mil dólares si solo desea escanear extremidades (brazos y piernas), ya está hecho.

La pregunta es: ¿entonces qué? ¿Bajo qué circunstancias tal escaneo brinda información que lo ayudará?

Al final, una imagen de diagnóstico médico tiene como objetivo brindar información a un cuidador que le permita seleccionar el tratamiento adecuado para mejorar al paciente. Una máquina de resonancia magnética puede ser una curiosidad física o una herramienta médica; pero si es esto último, la información debe terminar en manos de un médico, y ayudar a este médico a seleccionar un tratamiento que no podría haber elegido sin esta información.

No quiero sonar pesimista, pero no creo que una IPO de kickstarter te vaya a dar mil millones de dólares...

Consulte también http://magnetic-resonance.org/ch/03-02.html para obtener más información

cuando una resonancia magnética late con fuerza durante el escaneo, seguramente nada es estable a 1ppm? ahora que ha ventilado el pensamiento negativo, ¿podría intentar aplicar su conocimiento a cómo podría funcionar realmente?

Puede que en realidad no responda a su pregunta, pero para tirarla al cuenco:

Hay algunos avances en resonancia magnética utilizando imanes permanentes e incluso electroimanes convencionales con campos magnéticos estáticos de alrededor de 0,5 Tesla. Hasta donde yo sé, uno puede obtener imágenes con una resolución razonable con estos dispositivos sin necesidad de un enfriamiento extenso. Se utilizan para resonancia magnética de las extremidades y resonancia magnética abierta cuando se necesita una intervención guiada. Debido a que son más fáciles de manejar que los imanes superconductores, existen dispositivos que pueden girar y, por lo tanto, obtener imágenes del paciente, por ejemplo, en posición vertical (para imágenes de la columna vertebral en diferentes posiciones/diferentes estados de peso). Estos dispositivos también deberían ser mucho más baratos que la resonancia magnética convencional, aunque no son baratos. Pero creo que deberían ser más rentables.

Sin embargo, todo lo que dijo Floris también es válido para estos dispositivos, por lo que uno no podrá usarlos como autoescáneres en casa.

Sí, existen sistemas comerciales de imanes permanentes, normalmente en el rango de 0,2 a 0,5T. De hecho, son más baratos de operar (no es necesario recargar helio, hacer funcionar criostatos...). No se consideran "top of the line". "Resolución razonable" es un término relativo. En regiones donde es todo a lo que los pacientes tienen acceso, es sin duda el avance de los diagnósticos: pero una mejor atención médica necesita diagnósticos más opciones de tratamiento...
"resolución razonable" es un término relativo, de hecho. Sin embargo, la resolución necesaria depende del caso. No iría tan lejos como para tratar estos dispositivos como una alternativa de bajo costo para los tomógrafos con campos más altos. Es una alternativa si no se necesita un campo más alto o si se necesitan dispositivos abiertos, por ejemplo, para realizar una biopsia guiada.
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