Tuburi de plastic imprimate 3D înfășurate cu cabluri de cupru ce seamănă cu o cască sau ultima creație a celor de la Universitatea din Boston din cadrul departamentului de Inginerie Medicală și Centrul de Fotonică. Aceste elemente 3D vin împreună în dezvoltarea unei caști ce are ca scop îmbunătățirea preciziei scanărilor prin rezonanță magnetică nucleară.
Experții în metamateriale au creat această cască pentru a crește accesibilitatea imagisticii de tipul rezonanței magnetice nucleară și totodată precizia acesteia. Metamatarialele reprezintă o structură inginerească creată din mici celule unitare, grupate în moduri precise, ce deservesc funcții speciale, distincte de materialele uzuale. Spre exemplu, acestea se pot îndoi, pot absorbi sau manipula undele electromagnetice, sonore sau radio. Fiecare unitate în parte, numită și rezonator, este amplasată în mod repetitiv și structurat, pe rânduri și coloane pentru a forma un model anume. Acestea pot avea diferite dimesiuni și forme unice, în funcție de tipul de unde ce trebuie mediate.
Metamaterialele pot avea multe funcții noi. Zix Zhang, profesor de inginerie electrică și informatică, inginerie biomedicală și știința și ingineria materialelor, a proiectat un metamaterial acustic care blochează sunetul fără a opri fluxul de aer; mai exact acesta ar putea fi folosit pentru a proiecta un motor silențios sau un aer condiționat ce rulează în surdină. În acest context a fost gândit și un metamaterial magnetic care poate îmbunătăți calitatea aparatelor de imagistică de tip rezonanță magnetică nucleară (RMN) utilizate pentru diagnosticarea medicală.
Acum, Zhang și echipa sa au făcut un pas important în dezvoltarea metamaterialelor ce pot fi purtate. Dispozitivul în formă de cupolă, similar cu o cască obișnuită, se potrivește perfect cu anatomia capului uman. Aceasta poate fi purtată în timpul unei scanări cerebrale fără să afecteze calitatea imaginii. De fapt, această cască ajută atât la achiziționarea unor imagini mai clare, cu mai puține artefacte, cât și la scăderea la jumatate a timpului necesar scanării.
Casca este confecționată dintr-o serie de rezonatoare magnetice, realizate din tuburi de plastic imprimate 3D și înfășurate în cabluri de cupru, grupate pe o matrice și dispuse cu precizie în scopul canalizării câmpului magnetic al aparatului RMN. Plasarea metamaterialelor sub formă de cască pe capul individului care urmează să fie scanat, spune Zhang, ar putea face ca RMN-urile să fie mai puțin costisitoare și mai eficiente din punct de vedere al timpului medicilor, radiologilor și paciențienților – îmbunătățind în același timp calitatea imaginii. Totodată, metamaterialul poate fi modelat și în alte forme, cea dezvoltata inițial de cercetători fiind o matriță plană, ce poate deservi alte scopuri, acoperind alte zone ale corpului.
În cele din urmă, această cască reprezintă o metodă avantajoasă pentru creșterea specificității RMN-ului atunci când sunt implicate aparate RMN cu râmp redus, precum RMN-urile deschise, unde puterea câmpului electromagnetic este mai scăzută. Intensitatea redusă a câmpului îmbunătățește siguranța și confortul pacientului, fiind în același timp și o alternativă mai puțin zgomotoasă. Mai mult, aparatele RMN deschise sunt singura opțiune a celor ce suferă de claustrofobie cu toate că aceștia nu ar trebui să fie nevoiți să renunțe la calitatea înregistrării din această cauză.
RMN-ul cu o rezoluție crescută rămâne necesar în unele aplicații precum neuroimagistica avansată. În schimb, pentru alte tipuri de afecțiuni un RMN cu câmp electromagnetic redus căruia i se poate adaugă o cască din metamateriale pentru creșterea specificității, poate fi o alternativă suficient de bună și cu siguranță mai confortabilă pentru unii pacienți.
Articol de Victoria Nănău
