资料来源:伦敦帝国学院

总结:

研究人员开发了一种适合病人腿部的微型核磁共振扫描仪原型。

伦敦帝国理工学院的研究人员开发了一种适合病人腿部的微型核磁共振扫描仪原型。

该团队表示，这种使用所谓“神奇角度”效应的设备可能有助于更快、更准确地诊断膝关节损伤。

在一项使用动物膝盖的概念验证研究中，结果表明这项技术可以用来显示膝盖的所有结构。

科学家们说，这种装置(看起来像一个病人放腿的大金属环)有助于诊断前十字韧带损伤等疾病——尤其是足球运动员常见的疾病。

此外，该设备体积小，可用于当地诊所，甚至全科医生手术，有可能减少国民保健系统等待核磁共振扫描的时间。

这项研究由国家健康研究所资助。

皇家MSK实验室的研究员兼射线照相师卡伦·沙佩尔博士解释说:“目前，膝关节的关键部位，如韧带和肌腱，很难在核磁共振成像扫描中详细观察到。膝关节损伤影响到数百万人——核磁共振成像扫描对诊断问题至关重要，可以快速有效地进行治疗。”。然而，我们目前面临两个问题:核磁共振扫描中膝关节的结缔组织不清楚，人们等待扫描的时间很长。”

沙佩尔博士补充道:“这会给女性带来特殊的问题，因为她们有更大的前交叉韧带损伤的风险。原因尚不清楚，但这可能与雌激素等激素有关，雌激素使韧带更有弹性，导致更多关节损伤。

膝关节损伤通常影响三个部位中的一个:肌腱(将肌肉附着在骨骼上)、半月板(防止关节骨骼摩擦的软骨缓冲垫)或韧带(将关节骨骼固定在一起的坚韧的结缔组织带)。

膝盖受伤后，医生可能会让患者接受核磁共振扫描，以帮助确定关节的哪一部分受伤。核磁共振扫描结合了无线电波和强磁铁来“翻转”体内的水分子。水分子发出信号，产生图像。

然而，由于水分子在这些结构中的排列方式，核磁共振成像通常看不到肌腱、韧带和半月板，卡伦·沙佩尔博士解释道。

“核磁共振扫描时，这些结构通常是黑色的——它们不会产生太多能被机器探测到的信号来产生图像。这是因为它们主要由蛋白质胶原蛋白制成，排列成纤维。胶原纤维将水分子保持在紧密的结构中，事实上核磁共振成像检测到的是水。如果你确实看到一个信号，它表明该区域有更多的液体——这表明有损伤，但医务人员很难断定是否有损伤。”

为了克服这个问题，沙佩尔博士利用了一种叫做“神奇角度”的现象的力量:“磁共振成像图像中肌腱和韧带等组织的亮度很大程度上取决于胶原纤维和扫描仪磁场之间的角度。如果这个角度是55度，图像可能会非常亮，但对于其他角度，图像通常非常暗。”

该团队解释说，神奇的角度是在他们的扫描仪中实现的，因为他们能够很容易地改变磁场的方向。当病人舒适地坐在椅子上时，特殊设计的磁铁(使用类似汽车工厂机器人的马达和传感器)可以绕着腿旋转，并向多个方向定向磁场。

这在目前的医院核磁共振扫描仪中是不可能的，因为它也比原型扫描仪贵得多。

“以前神奇的角现象被认为是一个问题，因为它可能意味着医务人员错误地认为膝盖受伤了。然而，我意识到，如果我们在膝盖周围进行多次扫描，我们可以利用幻角效应产生的信号来建立膝盖结构的清晰图像，”沙佩尔博士解释道。

“具体来说，我们可以组合在不同磁体角度获得的图像，不仅增加亮度，还可以观察胶原纤维的排列方式。这使我们能够在膝盖结构中建立胶原纤维的模式，这是修复半月板撕裂等治疗前的重要信息，”沙佩尔博士补充道。

“目前，很难看到半月板中胶原纤维的走向。这很重要，因为缝合纤维可以有效修复半月板撕裂。但是，如果针脚与纤维方向相同，修复可能会失败。

发表在《医学磁共振》杂志上的一项新研究中，多学科团队用常规磁共振扫描仪扫描了六只山羊和十只狗的膝关节。

所有的狗腿都是由皇家兽医学院捐赠的，在他们的宠物死后，它们被捐赠给狗主人进行研究。

狗遭受与人类相似的膝盖损伤和关节炎，这使得它们成为研究的好对象。

结果表明，利用神奇角可以准确检测韧带和肌腱损伤。

该团队表示，现在他们知道神奇角扫描可以用来可视化膝盖，将这一技术与新的微型扫描仪原型相结合，可以用这项技术精确扫描膝盖，并希望在一年内推进“微型”扫描仪的人体试验。

沙佩尔博士解释道:“尽管这是一项早期概念验证研究，但它表明这项技术有可能被用于准确检测膝盖损伤。我们现在希望进入人体试验——并探索这项技术是否可以用于脚踝、手腕和肘部等其他关节。”