Istraživači sa Sveučilišta znanosti i tehnologije Huazhong u Kini razvili su novu tehniku ​​magnetske rezonancije (MRI) koja omogućuje navigaciju magnetskih mikrorobota unutar tijela u stvarnom vremenu. Ovaj pristup trebao bi značajno poboljšati brzinu snimanja i točnost praćenja te omogućiti minimalno invazivne medicinske postupke, uključujući ciljanu dostavu lijekova, precizne terapije i teranostičke intervencije.

Mala veličina i magnetska osjetljivost robotima omogućuju kretanje kroz složena biološka okruženja kojima je teško pristupiti konvencionalnim alatima. MRI nudi duboko prodiranje u tkivo i visoku prostornu rezoluciju.

Međutim, tradicionalne MRI sekvence su spore, s vremenima ponavljanja od oko 1000 milisekundi, stvarajući kašnjenja koja ograničavaju kontrolu u stvarnom vremenu i uvode artefakte snimanja. Ta ograničenja smanjuju točnost praćenja i ometaju magnetske gradijente koji se koriste za pokretanje robota, što otežava preciznu navigaciju tijekom postupaka uživo.

Kako bi prevladali ove izazove, istraživači su razvili MRI sekvencu s više frekvencija dvostrukim odjekom (MFDE), koja smanjuje vrijeme ponavljanja na samo 30 milisekundi. To omogućuje snimanje gotovo u stvarnom vremenu uz održavanje visoke prostorne točnosti.

Testiran u labirintu

MFDE sekvenca koristi dva susjedna radiofrekventna impulsa od 180 stupnjeva za generiranje dvostrukih odjeka, ubrzavajući oporavak spina protona. Kako bi se suprotstavio gubitku signala uzrokovanom efektima stacionarnog stanja pri tako kratkim vremenima ponavljanja, tim je izmjenjivao pozitivne i negativne pomaknute frekvencijske pobude, čuvajući kvalitetu slike.

Koristeći ovaj pristup, sustav je postigao pozicioniranje magnetskih čestica s relativnom pogreškom manjom od jedan posto. Radni ciklus pogonskog gradijenta dosegao je 77 posto, eliminirajući interferenciju između gradijenata snimanja i kretanja robota te stvarajući pozadinske slike bez artefakata.

Istraživači su također razvili algoritam rekonstrukcije koji zamjenjuje artefakte svijetlim točkama na prethodno dobivenoj pozadinskoj slici, omogućujući kontinuiranu vizualizaciju položaja robota tijekom kretanja. Sustav je validiran kroz niz eksperimenata.

Magnetski robot vođen je kroz složeni trodimenzionalni labirint, a njegov položaj ažuriran je u stvarnom vremenu na platformi za snimanje s tri pogleda. Robot je kontroliran pomoću joysticka, što je omogućilo precizne ručne prilagodbe.

U fantomskim endovaskularnim modelima, robot je uspješno navigirao kroz vijugave strukture nalik krvnim žilama, demonstrirajući potencijal tehnike za minimalno invazivne vaskularne intervencije. Istraživači su dodatno testirali pristup in vivo u debelom crijevu štakora. Studija je objavljena u časopisu Engineering.