Cientistas da Holanda e da Rússia projetaram e testaram uma nova tecnologia baseada em metassuperfície para aumentar a sensibilidade local de scanners de ressonância magnética em humanos pela primeira vez. A metassuperfície consiste em finas tiras ressonantes dispostas periodicamente. Colocado sob a cabeça de um paciente, forneceu sinais muito mais elevados da região local do cérebro. Os resultados publicados em Relatórios Científicos , mostram que o uso de metassuperfícies pode potencialmente reduzir o tempo de aquisição de imagem, melhorando assim o conforto para os pacientes, ou adquirir imagens de alta resolução para um melhor diagnóstico da doença.

A ressonância magnética (MRI) é uma técnica médica amplamente utilizada para o exame de órgãos internos, além de desempenhar um papel importante na oncologia. Contudo, devido à sua relação sinal-ruído intrinsecamente mais baixa, uma ressonância magnética leva muito mais tempo para ser adquirida do que uma tomografia computadorizada ou ultrassom. Isso significa que o paciente deve permanecer imóvel dentro de um aparelho confinado por até uma hora, resultando em desconforto significativo para o paciente, e filas relativamente longas em hospitais.

Especialistas do Centro Médico da Universidade de Leiden na Holanda e da Universidade ITMO na Rússia adquiriram ressonância magnética humana com sensibilidade local aprimorada fornecida por uma metassuperfície fina - uma estrutura periódica de tiras de cobre condutor. Os pesquisadores anexaram esses elementos a um substrato fino e flexível e os integraram a matrizes de bobinas de recepção ajustadas dentro do scanner de ressonância magnética.

"Colocamos essa metassuperfície sob a cabeça do paciente, depois disso, a sensibilidade local aumentou em 50 por cento. Isso nos permitiu obter imagens superiores e sinais espectroscópicos do córtex occipital. Esses dispositivos podem reduzir potencialmente a duração dos estudos de ressonância magnética e melhorar seu conforto para os indivíduos, "diz Rita Schmidt, o primeiro autor do artigo e pesquisador do Departamento de Radiologia do Centro Médico da Universidade de Leiden.

A metassuperfície, colocado entre um paciente e as bobinas de recepção, melhora a relação sinal-ruído na região de interesse. "Esta relação limita a sensibilidade da ressonância magnética e a duração do procedimento, "observa Alexey Slobozhanyuk, bolsista de pesquisa do Departamento de Nanofotônica e Metamateriais da ITMO University. "Muitas vezes, as varreduras devem ser repetidas muitas vezes e os sinais somados. O uso dessa metassuperfície reduz esse requisito. Convencionalmente, um exame que agora leva 20 minutos pode precisar de apenas 10 no futuro. Um hospital que atende 10 pacientes por dia poderá atender 20 com o nosso desenvolvimento ”.

Alternativamente, de acordo com os cientistas, a metassuperfície pode ser usada para aumentar a resolução da imagem. "O tamanho dos voxels, ou pixels 3D, também é limitado pela relação sinal-ruído. Em vez de acelerar o procedimento, podemos adotar uma abordagem alternativa e adquirir imagens mais detalhadas, "diz Andrew Webb, o líder do projeto, professor de radiologia do Centro Médico da Universidade de Leiden.

Até agora, ninguém integrou metamateriais em matrizes de recebimento de ajuste perfeito porque suas dimensões são muito grandes. O novo design ultrafino desta metassuperfície ajudou a resolver o problema.

"Nossa tecnologia pode ser aplicada para a produção inspirada em metamateriais, dispositivos ultrafinos para muitos tipos diferentes de exames de ressonância magnética, mas em cada caso, deve-se primeiro realizar uma série de simulações de computador, como fizemos neste trabalho. É preciso ter certeza de que a metassuperfície está devidamente acoplada, "conclui Rita Schmidt.