Pesquisadores da ITMO University desenvolveram e testaram uma bobina de ressonância magnética que fornece imagens de alta resolução de todo o corpo de um camundongo. Essas bobinas são usadas em testes pré-clínicos, bem como em imagens de vários sistemas do corpo. A nova bobina produz imagens com resolução três vezes maior do que as bobinas de MRI de volume comercial padrão. Os cientistas usaram materiais baratos e tecnologia de fabricação que podem ser ajustados para vários projetos de pesquisa. A pesquisa foi publicada em NMR em Biomedicina como a história de capa.

A ressonância magnética de corpo inteiro é usada em diagnósticos e para estudos pré-clínicos de avaliação de resposta a medicamentos. Os estudos pré-clínicos são normalmente realizados em animais:por exemplo, em ratos. Apesar do tamanho pequeno, obter uma imagem de alta qualidade de todo o mouse não é tão fácil quanto parece. O problema é que a obtenção de imagens de todo o corpo geralmente requer a combinação das imagens de várias pequenas bobinas receptoras, ou usando uma grande bobina padrão para emitir e receber. No primeiro caso, o procedimento de imagem se torna complicado, enquanto no segundo, a qualidade da imagem se deteriora, tornando difícil distinguir detalhes importantes.

Para resolver este problema, cientistas da ITMO University desenvolveram um novo tipo de bobina de ressonância magnética. Novos recursos de design de bobina tornam possível obter facilmente imagens de alta qualidade de todo o mouse. Em primeiro lugar, o tamanho da bobina é especialmente adaptado para a digitalização de um mouse, o que ajuda a evitar ruído extra. Os cientistas conseguiram reduzir o tamanho da bobina usando uma metaestrutura com capacidade distribuída. Ao mesmo tempo, a intensidade do campo magnético alternado da nova bobina é muito maior do que a das bobinas padrão. Isso fornece uma maior sensibilidade da bobina em todo o campo de visão e melhora a qualidade da imagem.

"As bobinas padrão são sintonizadas em uma determinada frequência usando capacitores não magnéticos. Eles introduzem perdas internas, reduzindo a relação sinal-ruído. Este é um dos principais parâmetros usados ​​para determinar a qualidade da imagem na ressonância magnética. Uma vez que nossa bobina é auto-ressonante, não precisamos de capacitores. Podemos ajustar a bobina alterando os parâmetros geométricos. Também, novo design nos permite otimizar como a bobina funciona, aumentar sua sensibilidade e qualidade de imagem. Além do mais, o custo das matérias-primas é baixo, e a tecnologia de fabricação nos permite adaptar o método para vários projetos, "diz Anna Khurshkainen, um estudante de pós-graduação na ITMO University, membro do Laboratório de Nanofotônica e Metamateriais.

De acordo com os cientistas, o trabalho começou com uma modelagem numérica. Isso ajudou a otimizar a geometria da futura bobina e a escolher os materiais. Depois disso, os pesquisadores fizeram um protótipo de bobina e conduziram experimentos. "Medimos a relação sinal-ruído em diferentes partes da imagem em diferentes distâncias entre o objeto e a bobina. Os resultados obtidos foram comparados com simulação matemática e parâmetros experimentais de bobinas de volume padrão. Descobriu-se que há um ótimo distância entre a imagem e a bobina, em que nossa bobina fornece a qualidade de imagem três vezes maior do que o padrão, "acrescenta Mikhail Zubkov, pesquisador do Laboratório de Nanofotônica e Metamateriais da ITMO University.

Atualmente, os cientistas planejam continuar trabalhando em uma variedade de bobinas para vários estudos pré-clínicos.