Gli scanner MRI sono uno strumento diagnostico chiave ma sono grandi, molto pesanti e necessitano di elio liquido per raffreddarli. Neoscan Solutions ha inventato uno scanner MRI molto più piccolo e leggero che potrebbe essere posizionato direttamente nel reparto pediatrico dell'ospedale, per mantenere brevi i viaggi e per scansionare i bambini malati nel sonno. La chiave per il design molto più piccolo è l'uso di digitalizzatori e AWG di Spectrum Instrumentation che offrono sub-nanosecondi, coerenza di precisione per generare i segnali dello scanner e catturare i risultati.
Gli attuali scanner MRI pesano circa otto tonnellate e quindi devono essere posizionati su piani in grado di sopportare questo peso, il che significa pavimenti appositamente rinforzati o posizionarli in un seminterrato. Richiedono anche ca. 40 mq per lo scanner e tutta l'attrezzatura di supporto. Infine, devono essere super raffreddati con elio liquido, che richiede una gestione speciale.
"Avendo lavorato con gli scanner MRI per molti anni, ho riconosciuto il problema", ha spiegato Stefan Roell, fondatore di Neoscan Solutions in Germania. “La scansione di un bambino malato di solito significa un lungo viaggio dal reparto allo scanner e i bambini potrebbero aver bisogno di attrezzature di supporto che non sono facilmente trasportabili. Per questo motivo, a volte una risonanza magnetica non viene nemmeno eseguita. Abbiamo progettato uno scanner MRI specificamente per neonati e bambini, il che significa che il foro al centro ha un diametro di soli 30 cm, non 60 cm. Di conseguenza, lo scanner è molto più piccolo (170 cm x 150 cm x 110 cm) e può passare attraverso le porte standard. Con un peso di soli 2000 kg, può essere posizionato su pavimenti standard e, avendo bisogno di soli dieci metri quadrati, può essere installato in una stanza libera direttamente nel reparto bambini. Portare un bambino addormentato a pochi metri dalla risonanza magnetica è un grande vantaggio, risparmiando un lungo viaggio attraverso l'edificio e la necessità di sedativi per mantenere il bambino immobile per la scansione. "
Innovazioni necessarie
I la tecnologia e l'intensità del campo della macchina Neoscan è identica a quella degli scanner attuali, pertanto non sono necessari nuovi studi clinici per convalidarla. Per raggiungere questo obiettivo sono state necessarie diverse innovazioni da parte dell’azienda. In primo luogo, per ridurne le dimensioni, il team ha dovuto sviluppare un magnete a secco che creasse il campo standard di 1.5 Tesla all’interno del foro, ma senza richiedere elio liquido. Ciò viene fatto da un magnete cilindrico interno che genera 2.5 T e quindi da un magnete cilindrico esterno che contrasta il campo interno per fornire una schermatura magnetica forte e attiva in modo che non rimangano campi magnetici dispersi oltre circa 1 m dalla copertura del dispositivo.
La seconda innovazione è stata nell'elettronica di controllo. Gli attuali scanner MRI in genere richiedono tre grandi rack di elettronica appositamente sviluppata, che sono stati progettati e costruiti su misura dal produttore MRI. Neoscan Solutions ha scelto un approccio diverso. Il team utilizza un PC che esegue il software che Neoscan ha creato più schede PC di misurazione di fascia alta di Spectrum Instrumentation. I segnali per la risonanza magnetica vengono generati dagli AWG (generatori di forme d'onda arbitrarie) M4i.6620-x8 e M2p.6546-x4 e quindi analizzati utilizzando un digitalizzatore M2p.5968-x4. Il sistema utilizza i driver software SCAPP di Spectrum che consentono a un processore grafico con 5000 core di eseguire l'elaborazione parallela, invece di utilizzare solo 8 o 16 core di una normale CPU.
Precisione al nano-secondo delle schede Spectrum
"Come start-up, non potevamo permetterci di creare hardware specializzato e quindi abbiamo utilizzato questo percorso di schede standard di alta qualità che forniscono una piattaforma su cui eseguire il nostro software", ha aggiunto il dott. Roell. “Ciò significava che potevamo concentrare le nostre competenze sullo sviluppo del software con cicli di sviluppo molto rapidi, sapendo che l'hardware era già stato provato e testato. Ciò è stato possibile solo grazie alla qualità del design delle schede Spectrum. Per la risonanza magnetica, è fondamentale che vi sia coerenza di fase nei segnali a 64 MHz, altrimenti ci saranno effetti di cancellazione. In pratica, ciò significa che l'AWG e il digitalizzatore di corrispondenza devono avere una precisione di coerenza inferiore al nanosecondo, che le schede Spectrum raggiungono. Durante la fase di ricerca è stato difficile determinarlo dalle specifiche delle schede fornite dai vari fornitori che abbiamo contattato, in quanto si tratta di un livello di dettaglio piuttosto insolito. Tuttavia, Spectrum è stato eccezionale nell'aiutarci con il supporto tecnico sia nella specifica delle migliori schede da utilizzare sia durante l'implementazione. Una proposta rivale ha impiegato settimane in più per arrivare ed è stata grossolanamente sovrastimata e costosa in quanto non avevano fatto lo sforzo di comprendere i dettagli del nostro progetto ".
Neoscan installerà presto i suoi primi dispositivi negli ospedali tedeschi dove potrà essere visto in funzione dai potenziali clienti mentre scatta le immagini dei bambini. Il processo di certificazione con marchio CE dovrebbe essere completato entro la fine del 2021. Il sito web di Neoscan offre ulteriori informazioni sotto:
Il Dr. Roell ha concluso dicendo: “Questo approccio di una piattaforma hardware prontamente disponibile che esegue un software appositamente progettato ha funzionato molto bene per noi in quanto ci ha permesso di creare un prodotto molto più velocemente. Penso che sia una soluzione molto elegante che potrebbe essere utilizzata per molte altre macchine complesse come scanner TC e macchine ad ultrasuoni, soprattutto perché consente di provare e valutare facilmente nuovi approcci innovativi solo attraverso Software i cambiamenti."
Per ulteriori informazioni, visitare spettro-instrumentation.com