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, a criação de imagens nítidas de algumas áreas continua a ser um desafio. As estruturas profundas do cérebro e os tecidos delicados do olho e da órbita circundante são particularmente complexos devido ao equipamento responsável pela transmissão e recepção de sinais de RF.
Agora, uma equipe liderada por Nandita Saha, pós-doutoranda no Laboratório Experimental de Ressonância Magnética de Campo Ultra Alto do Professor Thoralf Niindorff no Centro Max Delbrück, desenvolveu uma nova antena de ressonância magnética baseada em materiais avançados. A inovação produz imagens mais nítidas em menos tempo e pode ser integrada em sistemas de ressonância magnética existentes, em vez de exigir máquinas inteiramente novas. Seus resultados foram publicados em Materiais adicionais.
O projeto reuniu especialistas nas áreas de física de ressonância magnética, oftalmologia clínica e imagem translacional do Centro Max Delbrück e do Centro Médico da Universidade de Rostock. Pesquisadores de Rostock também estão ajudando a testar a tecnologia para uso clínico futuro.
“Usando os conceitos de metamateriais, fomos capazes de controlar os campos de radiofrequência de forma mais eficaz e demonstrar como a física avançada pode melhorar diretamente as imagens médicas”, diz 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 estes sinais, o scanner reúne as informações necessárias para criar uma imagem. Sinais mais fortes geralmente produzem varreduras mais nítidas e detalhadas.
As antenas tradicionais de ressonância magnética, também conhecidas como bobinas de radiofrequência, muitas vezes têm dificuldade em captar sinal suficiente de tecidos localizados nas profundezas do corpo ou em regiões anatomicamente complexas. Como resultado, a qualidade da imagem pode diminuir e as sessões de digitalização podem demorar mais.
Para superar esta limitação, os pesquisadores incorporaram metamateriais diretamente na antena de ressonância magnética. Metamateriais são estruturas especialmente projetadas que interagem com ondas eletromagnéticas de uma forma que os materiais naturais não conseguem. Durante os testes, a nova antena amplificou os sinais dos tecidos alvo, aumentou a resolução espacial, melhorou a clareza da imagem e acelerou a aquisição 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 do olho e da órbita de voluntários usando um scanner de ressonância magnética 7.0 Tesla.
“Nosso estudo mostra clara relevância para aplicações oftálmicas, pois pode contribuir para ressonância magnética anatomicamente detalhada do olho com alta resolução espacial”, diz o professor Oliver Stachs, co-autor do artigo da Universidade Médica de Rostock. “Ele fornece uma janela para o olho e para processos (pato)fisiológicos que eram amplamente inacessíveis no passado.”
O potencial do Beyond Eye Imaging
“Nosso objetivo era repensar o hardware de ressonância magnética a partir da física de última geração do design de antenas”, acrescenta Saha.
Ela diz que a tecnologia também pode ser adaptada para proteger partes sensíveis do corpo durante exames de ressonância magnética, reduzindo o aquecimento indesejado ao redor dos implantes médicos. Além disso, poderia melhorar o tratamento do câncer guiado por ressonância magnética, direcionando com mais precisão a energia de radiofrequência para procedimentos como hipertermia tumoral ou ablação térmica de tecidos.
Varredura mais rápida e melhor diagnóstico
Uma ressonância magnética pode ser longa e desconfortável, especialmente se você tiver que repetir o exame 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, dando aos médicos mais confiança em seus diagnósticos.
Como a antena é compacta e leve, ela também pode ser ajustada a diferentes partes do corpo, o que pode melhorar o conforto do paciente durante a obtenção de imagens.
Niendorf diz que eventualmente o projeto poderá ser adaptado para sistemas de ressonância magnética que operam em intensidades de campo magnético abaixo e acima de 7,0 T. Ele também pode ser adaptado para obter imagens de outros órgãos além do olho, órbita e cérebro, ou usado para monitorar o metabolismo e rastrear o movimento de drogas através do corpo.
A tecnologia também poderia melhorar as técnicas especializadas de ressonância magnética que captam imagens de outros átomos além do hidrogênio, incluindo sódio e flúor, gerando sinais mais fortes e imagens melhores.
“Inovações em hardware de imagem podem revolucionar o diagnóstico, e este estudo é um passo importante em direção à próxima geração de tecnologia de ressonância magnética”, disse o Dr. Ebba Beller, coautor do artigo no Centro Médico da Universidade de Rostock.
Próximas etapas
A equipa de investigação está a preparar ensaios clínicos maiores envolvendo vários hospitais, modificando a antena para órgãos adicionais, incluindo o coração e os rins. A colaboração de longa data entre Stachs e Niindorf também continuará através de visitantes mútuos.
O projeto foi financiado pela DFG como uma colaboração conjunta entre o Centro Max Delbrück e a Universidade Médica de Rostock.
