Les scanners IRM sont un outil de diagnostic clé, mais ils sont gros, très lourds et ont besoin d'hélium liquide pour les refroidir. Neoscan Solutions a inventé un scanner IRM beaucoup plus petit et plus léger qui pouvait être placé directement dans le service des enfants de l'hôpital, pour réduire les trajets et scanner les bébés malades pendant leur sommeil. La clé de la conception beaucoup plus petite est l'utilisation de numériseurs et d'AWG par Spectrum Instrumentation qui offrent sous-nanoseconde, précision de cohérence pour générer les signaux du scanner et capturer les résultats.
Les scanners IRM actuels pèsent environ huit tonnes et doivent donc être situés sur des sols pouvant supporter ce poids, ce qui signifie soit des sols spécialement renforcés, soit les placer dans un sous-sol. Ils nécessitent également env. 40 mètres carrés pour le scanner et tout le matériel de support. Enfin, ils doivent être surfondus avec de l'hélium liquide, ce qui nécessite une manipulation particulière.
«Ayant travaillé avec des scanners IRM pendant de nombreuses années, j'ai reconnu le problème», a expliqué Stefan Roell, fondateur de Neoscan Solutions en Allemagne. «Scanner un enfant malade signifie généralement un long trajet entre le service et le scanner et les bébés peuvent avoir besoin d'un équipement de soutien qui n'est pas facilement transportable. Pour cette raison, parfois une IRM n'est même pas effectuée. Nous avons conçu un scanner IRM spécialement pour les nouveau-nés et les nourrissons, ce qui signifie que le trou au milieu ne mesure que 30 cm de diamètre et non 60 cm. En conséquence, le scanner est beaucoup plus petit (170 cm x 150 cm x 110 cm) et peut passer par des portes standard. Avec un poids de seulement 2000 kg, il peut être installé sur des sols standard et, ne nécessitant que dix mètres carrés, il peut être installé dans une pièce d'amis directement sur la salle des enfants. Porter un bébé endormi à seulement quelques mètres de l'IRM est un gros avantage, ce qui évite un long voyage à travers le bâtiment et le besoin de sédatifs pour maintenir le bébé immobile pendant le scan.
Innovations nécessaires
La sans souci et l'intensité du champ de la machine Neoscan est identique à celle des scanners actuels, de sorte qu'aucune nouvelle étude clinique n'est nécessaire pour la valider. Pour y parvenir, l’entreprise a nécessité plusieurs innovations. Premièrement, pour réduire la taille, l’équipe a dû développer un aimant sec qui créerait le champ standard de 1.5 Tesla à l’intérieur du trou, mais sans nécessiter d’hélium liquide. Ceci est réalisé par un aimant cylindrique interne générant 2.5 T, puis par un aimant cylindrique externe qui neutralise le champ interne pour fournir un blindage magnétique puissant et actif afin qu'il n'y ait aucun champ magnétique parasite laissé au-delà d'environ 1 m du couvercle de l'appareil.
La deuxième innovation concernait l'électronique de contrôle. Les scanners IRM actuels nécessitent généralement trois grands racks d'électronique spécialement développés, qui ont été conçus et fabriqués sur mesure par le fabricant d'IRM. Neoscan Solutions a choisi une approche différente. L'équipe utilise un PC qui exécute le logiciel créé par Neoscan ainsi que des cartes PC de mesure haut de gamme de Spectrum Instrumentation. Les signaux pour l'IRM sont générés par les AWG M4i.6620-x8 et M2p.6546-x4 (générateurs de formes d'onde arbitraires) puis analysés à l'aide d'un numériseur M2p.5968-x4. Le système utilise les pilotes logiciels SCAPP de Spectrum qui permettent à un processeur graphique avec 5000 cœurs d'effectuer le traitement parallèle, au lieu d'utiliser seulement 8 ou 16 cœurs d'un processeur normal.
Précision sub nano-seconde des cartes Spectrum
«En tant que start-up, nous ne pouvions pas nous permettre de créer du matériel spécialisé et nous avons donc utilisé cette voie de cartes standard de haute qualité fournissant une plate-forme pour exécuter nos logiciels», a ajouté le Dr Roell. «Cela signifiait que nous pouvions concentrer nos compétences sur le développement de logiciels avec des cycles de développement très rapides, sachant que le matériel était déjà testé et testé. Cela n'a été possible que grâce à la qualité de conception des cartes Spectrum. Pour l'IRM, il est essentiel qu'il y ait cohérence de phase dans les signaux à 64 MHz, sinon il y aura des effets d'annulation. En pratique, cela signifie que l'AWG et le numériseur correspondant doivent avoir une précision de cohérence inférieure à la nanoseconde, ce que permettent les cartes Spectrum. Lors de la phase de recherche, il a été difficile de le déterminer à partir des spécifications des cartes fournies par les différents fournisseurs que nous avons contactés, car il s'agit d'un niveau de détail assez inhabituel. Cependant, Spectrum a été remarquable en nous aidant avec un support technique à la fois dans la spécification des meilleures cartes à utiliser et ensuite pendant la mise en œuvre. Une proposition concurrente a mis des semaines de plus à arriver et était largement sur-spécifiée et surévaluée car ils n'avaient pas fait l'effort de comprendre les détails de notre projet. "
Neoscan installera prochainement ses premiers appareils dans les hôpitaux allemands où il pourra être vu en fonctionnement par des clients potentiels en prenant des images de bébés. Le processus de certification avec un marquage CE devrait être achevé avant la fin de 2021. Le site Web de Neoscan offre plus d'informations sous:
Le Dr Roell a conclu en disant: «Cette approche d'une plate-forme matérielle facilement disponible exécutant un logiciel spécialement conçu a très bien fonctionné pour nous car elle nous a permis de créer un produit beaucoup plus rapidement. Je pense que c'est une solution très élégante qui pourrait être utilisée pour de nombreuses autres machines complexes telles que les tomodensitomètres et les échographes, d'autant plus qu'elle permet de tester et d'évaluer facilement de nouvelles approches innovantes simplement à travers ,software changements."
Pour plus d'informations, visitez le site spectre-instrumentation.com