Deux images IRM d'un oignon :l'image de droite montre une amélioration produite par un métamatériau intelligent développé par Xin Zhang et ses collègues. Image reproduite avec l'aimable autorisation de Zhang et al. Crédit :Zhang et al.
Des chercheurs de l'Université de Boston ont développé un nouveau métamatériau "intelligent" - qui coûte moins de dix dollars à construire - qui pourrait révolutionner l'imagerie par résonance magnétique (IRM), accélérer l'ensemble du processus d'IRM, plus sûr, et plus accessible aux patients du monde entier. La technologie, qui s'appuie sur les travaux antérieurs de l'équipe sur le métamatériau, a été décrit dans un nouvel article de Matériaux avancés .
L'IRM est utilisée par les cliniciens pour diagnostiquer des problèmes médicaux en repérant des anomalies qui pourraient indiquer n'importe quoi, de la déchirure du ménisque à la dystrophie musculaire. Mais les IRM sont chères et prennent beaucoup de temps, souvent la plus grande partie d'une heure pour un seul examen. Trouver suffisamment de temps pour l'IRM pour les patients en attente peut être un problème, même dans les hôpitaux américains, mais dans les hôpitaux de pays comme l'Inde, des périodes d'attente d'un an ou plus peuvent mettre la vie des patients en danger.
Alors, comment accélérer le processus d'IRM sans compromettre la qualité de l'imagerie ? Xin Zhang, un professeur de génie mécanique de la BU College of Engineering et un professeur du centre de photonique, et une équipe de chercheurs qui comprend Stephan Anderson, un radiologue du Boston Medical Center et professeur de radiologie à la BU School of Medicine, et Xiaoguang Zhao, un enseignant-chercheur adjoint MED en radiologie, font preuve de créativité avec les métamatériaux pour résoudre le problème.
L'IRM fonctionne en générant un champ magnétique puissant et en envoyant des ondes radio dans le corps d'un patient. "Le champ magnétique d'une IRM est plusieurs milliers de fois plus fort que le champ magnétique terrestre, " dit Zhao. " Une série orchestrée avec précision d'ondes radio à haute énergie est envoyée dans le corps humain, et les tissus émettent des ondes radio à plus faible énergie qui sont reçues par l'IRM pour produire une image."
La qualité des images IRM dépend en grande partie de ce qu'on appelle le "rapport signal sur bruit, " ou SNR. Plus le SNR est élevé, meilleure est l'image, et le moyen le plus direct d'améliorer le SNR est d'augmenter le champ magnétique. Malheureusement, toute augmentation du champ magnétique augmente également la complexité et le coût de l'IRM, ainsi que les risques potentiels pour les patients, dont le tissu, et en particulier, dont les dispositifs médicaux implantés, sont littéralement réchauffés par le rayonnement. Pour cette raison, les radiologues qui voudraient mieux voir à l'intérieur d'un corps ne peuvent pas simplement augmenter la force du champ magnétique.
Alors Zhang et ses collaborateurs ont développé un nouveau métamatériau magnétique qui, lorsqu'il est placé à côté de la partie du corps qui est la cible d'un scan, augmente l'énergie émise par le corps du patient, augmenter le SNR et améliorer l'imagerie IRM. Le métamatériau magnétique, qui est fait de simple câblage en cuivre et en plastique, a été publié en mars 2019 dans La physique des communications de la nature .
