Les fantômes ne sont pas seulement des figures fantomatiques de notre imagination, ce sont également des modèles numériques ou physiques qui représentent des caractéristiques humaines et offrent un moyen peu coûteux de tester des applications électromagnétiques. Bois de Sossena, un doctorat en bio-ingénierie. candidat à l'Université de Pittsburgh, a développé une tête fantôme réaliste pour la recherche sur la résonance magnétique à la Swanson School of Engineering.

Wood a commencé son mandat à Pitt en tant qu'étudiante de premier cycle au département de génie électrique et informatique où elle a rencontré Tamer Ibrahim, professeur agrégé de bio-ingénierie. Elle a commencé des recherches dans son laboratoire, le Centre de recherche en radiofréquences (RF), au cours de sa dernière année et termine actuellement sa thèse incorporant des recherches similaires en tant qu'étudiante diplômée du Département de bio-ingénierie.

Ibrahim a envisagé de concevoir une tête fantôme imprimée en 3D à utiliser avec la technologie à ultra-haut champ de conception unique dans son laboratoire. "Dans l'installation de recherche RF, nous utilisons un imageur à résonance magnétique 7 Tesla corps entier (IRM 7T), qui est l'un des appareils d'IRM humaine clinique les plus puissants au monde, " a déclaré Ibrahim. La technologie à très haut champ 7T est un outil puissant, mais malheureusement, il y a quelques revers qui viennent avec ce type d'imagerie.

« Alors que vous passez des champs inférieurs aux champs supérieurs, les images produites deviennent moins uniformes et les échauffements localisés deviennent plus fréquents, " a expliqué Ibrahim. " Nous voulions développer une tête fantôme anthropomorphe pour nous aider à mieux comprendre ces problèmes en fournissant un moyen plus sûr de tester l'imagerie. Nous utilisons l'appareil pour analyser, évaluer, et calibrer les systèmes et l'instrumentation d'IRM avant de tester de nouveaux protocoles sur des sujets humains."

Les chercheurs utilisent actuellement des simulations numériques pour étudier l'effet des champs électromagnétiques (EM) sur les tissus biologiques à différentes fréquences. Bois a dit, "La modélisation numérique EM a été un standard lors de l'analyse de ces interactions, et nous voulions créer un fantôme qui ressemblait à la forme humaine pour une utilisation dans la validation de la modélisation EM, fournissant ainsi un environnement plus réaliste pour les tests."

Avant que Wood ne puisse imprimer la structure 3D, elle a dû effectuer un travail de calcul pour créer le plan numérique du modèle. Elle a commencé avec un ensemble de données IRM 3T d'un homme en bonne santé, qu'elle a caractérisé par segmentation et divisé en huit compartiments tissulaires, une caractéristique qui différencie son modèle des autres têtes fantômes de base. Selon Wood, ces compartiments contribuent à améliorer la précision de l'image en agissant comme une sorte de « ralentisseur » pour le terrain.

Après les préparatifs de calcul, Wood a utilisé un scanner IRM pour produire une image numérique en 3D de la tête d'un homme en bonne santé et a fait passer son modèle à la conception assistée par ordinateur, qui est un logiciel utilisé pour créer, modifier, analyser, et optimiser une conception.

L'étape suivante consistait à imprimer le prototype, qui a duré trois semestres. "Nous avons utilisé un plastique développé par DSM Somos pour notre matériel d'impression car il nous a permis de créer des pièces durables et détaillées avec une conductivité similaire au corps humain, " a déclaré Wood. " Pour aider le modèle à imiter davantage un environnement réel, nous avons créé des orifices de remplissage sur le prototype où nous pouvons déposer des fluides qui ressemblent à différents types de tissus."

Maintenant que Wood a une tête de fantôme anthropomorphe entièrement imprimée, elle est capable de l'assembler et de commencer les tests. Le fantôme a de nombreuses applications, notamment des tests pour voir si certains implants sont capables de pénétrer à l'intérieur d'une IRM ou la détection de l'élévation de température dans différents tissus sur la base de diverses instruments RF.

"Avec l'imagerie par résonance magnétique, la puissance de l'exposition RF est transformée en chaleur dans les tissus du patient, qui peuvent avoir des effets néfastes sur la santé du patient, surtout avec les implants s'ils ne sont pas surveillés par le scanner" explique Wood. "Avec notre tête fantôme, nous pouvons tester la sécurité de notre imagerie en plaçant des sondes à l'intérieur de certaines régions de la tête et en mesurant les effets, " dit Ibrahim.

Ibrahim et Wood espèrent que ce modèle sera éventuellement développé commercialement et offrira à d'autres la possibilité de poursuivre des recherches sans s'appuyer sur des tests humains.