MIT开发便携式MRI传感器 可用于无创性脱水诊断

　　脱水（被定义为全身缺水）与许多健康结果诊断相关。在住院的患者中，脱水会损害术后恢复，并使死亡风险平均提高至80％。在其他地方，由于暴露在极端环境中、口渴感减弱和水资源有限，士兵会特别容易脱水。

　　但是，尽管非管理性脱水会造成严重后果，但目前还没有快速准确的诊断方法。临床症状是非特异性的，容易与其他并发症混淆，而现有的诊断方法需要侵入性体液采样。为了解决这一不足，麻省理工学院（MIT）的研究人员正在开发一种便携式MRI（核磁共振）传感器，用于无创性脱水诊断（Magn）。

　　研究人员Ashvin Bashyam说：“MRI为研究疾病、生理学和体液分布提供了一个无与伦比的无创窗口。我们认为，将这些系统从集中成像设备中带到医院和其他地方，具有巨大的未开发的临床潜力。”

带有人腿的MRI传感器的图示。

　　测量流体偏移

　　脱水导致肌肉内液腔（细胞外和细胞内）的体积消耗相对较大，这表明测量这些组织特异性的液体量可以为诊断提供依据。特别是，细胞外液（ECF）室对液体流失高度敏感。研究人员提出，测量ECF偏移的便携式MRI传感器能够可靠地识别具有临床意义的容积消耗。

　　为了验证这一想法，Bashyam和他的同事们研究了脱水小鼠（在限制液体的高温下暴露）和对照动物骨骼肌中的流体转移。他们首先使用台式MRI系统在脱水前后进行了全动物多组分T2弛豫测定，结果表明，这种MRI测量方法可以识别脱水。

　　接下来，研究人员使用标准的MRI扫描仪对小鼠骨骼肌进行多组分T2弛豫测定。他们分析了从脱水前到脱水后肌肉ECF信号的变化（以补偿初始水合变异性），并观察到脱水小鼠的信号丢失明显大于对照动物。这些发现表明，仅来自肌肉组织的MRI信号就足以识别和估计脱水程度。

便携式磁共振传感器可识别流体损耗。

　　便携式扫描仪

　　然而，由于MRI扫描器的高成本和缺乏便携性，以及复杂性和测量时间长，使用传统的MRI来诊断脱水受到限制。因此，该研究小组开发了一种便携式单侧MRI传感器，其尺寸约为1000 cm 3，重4 kg，可以进行类似的测量。

　　Bashyam解释说：“传统的MRI系统需要一个封闭的钻孔，所以样品必须放在磁场最强、最均匀的设备内。我们的设备采用单边设计，这意味着磁场位于传感器外部。这使得传感器可以放置在一个较大的样品上，并且仍然可以进行测量，因此该传感器可以小型化并且高度便携。”

　　该传感器基于永久磁铁阵列，该阵列会产生0.28 T静态磁场。与传统扫描仪中使用的超导线圈相比，永磁体受益于低功耗和低成本的优点。所得的便携式MRI传感器可用于医院、门诊设施、体育赛事和军事行动等环境中。

　　该小组使用便携式传感器对小鼠腿部骨骼肌进行T2松弛测定，以表征其在体内识别系统性体液消耗的能力。弛豫法信号显示脱水后衰减时间减少（从67.1 ms减少到45.4 ms），其中ECF成分对液体消耗最敏感。分析脱水前后肌肉ECF信号的变化，发现脱水动物与对照组相比，肌肉ECF信号的变化更大。估计归因于ECF的体液量变化与脱水小鼠的体重减轻密切相关，但与对照组无关。

　　Bashyam说，便携式MRI传感器可以通过增加其尺寸或应用新颖的脉冲序列来增加测量深度而适用于人体肌肉组织。他还认为，在未来，将有可能通过改进脉冲序列设计和建立一系列正常水合值来测量脱水变化。

　　Bashyam解释道，“这项工作将朝着两个主要方向前进，首先是开发更先进的传感器，该传感器可以更快、更深入地进行组织内的测量。第二个是通过对健康受试者以及附近医院和医疗中心的患者进行测试，将更有力地证明这些传感器的临床实用性，我们正积极与工业伙伴合作，加快这项工作。”