ĐẶC KHU HÀNH CHÍNH HỒNG KÔNG – Media OutReach Newswire – Máy chụp cộng hưởng từ (Magnetic resonance imaging – MRI) đã cách mạng hóa việc chăm sóc sức khỏe với khả năng không ion hóa, không xâm lấn, đa độ tương phản và định lượng. Nó cũng trình bày một nền tảng đầy hứa hẹn cho các chẩn đoán y tế dựa trên trí tuệ nhân tạo (AI) trong tương lai. Tuy nhiên, khả năng tiếp cận hạn chế, đặc biệt là ở các nước có thu nhập thấp và trung bình, là một thách thức do chi phí cao và yêu cầu cài đặt chuyên biệt cho máy chụp MRI siêu dẫn tiêu chuẩn.
Những máy chụp MRI này hầu hết được tìm thấy ở các khoa X quang chuyên ngành và các trung tâm hình ảnh lớn, hạn chế tính khả dụng của chúng ở các cơ sở y tế khác. Nhu cầu về các phòng được che chắn tần số vô tuyến và mức tiêu thụ điện năng cao càng làm tăng thêm những hạn chế về chi phí và khả năng di chuyển. Hơn nữa, hầu hết các máy chhp MRI đều tập trung ở các nước có thu nhập cao vào thời điểm hiện tại, đây là một trường hợp điển hình về sự chênh lệch về chăm sóc sức khỏe toàn cầu đang có xu hướng ngày càng gia tăng.
Được dẫn dắt bởi Giáo sư Ed X. Wu, Lam Woo và Chủ tịch Giáo sư Kỹ thuật Y sinh, một nhóm nghiên cứu của Khoa Kỹ thuật điện và Điện tử thuộc Đại học Hồng Kông (the University of Hong Kong – HKU) đã phát triển máy chụp MRI toàn cơ thể hoạt động trên một bức tường tiêu chuẩn ổ cắm điện không có lồng chắn tần số vô tuyến hoặc từ tính. Máy có giá chỉ bằng một phần nhỏ so với máy chụp MRI lâm sàng hiện tại, an toàn hơn và không cần cơ sở hạ tầng tốn kém để vận hành.
Những thông tin chi tiết đã được công bố trên tạp chí khoa học nổi tiếng Science và kèm theo một bài báo trên Science Perspective.
Máy chụp MRI do nhóm HKU phát triển sử dụng nam châm vĩnh cửu nhỏ gọn 0,05 Tesla và kết hợp cảm biến chủ động và học sâu để xử lý các tín hiệu nhiễu điện từ (electromagnetic interference – EMI). Việc chụp người ở cường độ từ trường thấp như vậy được nhiều người coi là thách thức, nếu không muốn nói là không thể. Để loại bỏ tín hiệu nhiễu điện từ, các nhà nghiên cứu đã triển khai các cuộn cảm biến EMI đặt xung quanh máy chụp và triển khai phương pháp học sâu để dự đoán trực tiếp tín hiệu cộng hưởng từ hạt nhân không có tín hiệu nhiễu điện từ EMI từ dữ liệu thu được.
Để nâng cao chất lượng hình ảnh và giảm thời gian quét, nhóm nghiên cứu cũng đã phát triển phương pháp tạo hình ảnh học sâu. Nó tích hợp khả năng tái tạo hình ảnh và siêu phân giải đa tỷ lệ ba chiều, đồng thời tận dụng giải phẫu con người đồng nhất và độ tương phản hình ảnh có sẵn trong dữ liệu MRI có độ phân giải cao trường cao.
Nhóm nghiên cứu đã thành công trong việc triển khai các giao thức lâm sàng thường được sử dụng với cường độ trường cực thấp 0,05 Tesla, bao gồm hình ảnh có trọng lượng T1, trọng lượng T2 và trọng lượng khuếch tán, đồng thời tối ưu hóa độ tương phản của chúng cho các cấu trúc giải phẫu khác nhau. Mỗi giao thức được thiết kế để có thời gian quét từ 8 phút trở xuống, với độ phân giải hình ảnh khoảng 2x2x8 mm³. Mức tiêu thụ điện năng của máy chụp MRI trong quá trình quét là dưới 1800W và khoảng 300W khi không hoạt động.
Nhóm nghiên cứu của HKU đã tiến hành chụp ảnh trên những tình nguyện viên khỏe mạnh, ghi lại hình ảnh não, cột sống, bụng, phổi, cơ xương và tim. Tính năng dự đoán tín hiệu học sâu đã loại bỏ hiệu quả các tín hiệu nhiễu điện từ, cho phép chụp ảnh rõ nét mà không cần che chắn. Hình ảnh não cho thấy nhiều mô não khác nhau, trong khi hình ảnh cột sống cho thấy đĩa đệm, tủy sống và dịch não tủy. Hình ảnh bụng cho thấy các cấu trúc chính như gan, thận và lá lách. Hình ảnh phổi cho thấy mạch máu phổi và nhu mô. Hình ảnh đầu gối xác định các cấu trúc đầu gối như sụn và sụn chêm khớp gối. Hình ảnh phim tim mô tả sự co bóp của tâm thất trái, trong khi chụp động mạch cổ cho thấy động mạch cảnh.
Ngoài ra, phương pháp tạo hình ảnh học sâu mới đã cải thiện đáng kể chất lượng hình ảnh 0,05 Tesla cho các cấu trúc giải phẫu khác nhau, bao gồm não, cột sống, bụng và đầu gối. Nó có hiệu quả ngăn chặn tiếng ồn, đồng thời tăng độ phân giải không gian hình ảnh.
Máy chụp MRI toàn cơ thể 0,05 Tesla tiêu thụ điện năng thấp và đơn giản do nhóm nghiên cứu của Giáo sư Ed X. Wu, Lam Woo phát triển có thể hoạt động mà không cần tần số vô tuyến hoặc tấm chắn từ tính để giải quyết khả năng tiếp cận MRI. Các nhà nghiên cứu đã chứng minh bằng thực nghiệm tiện ích chung của máy này để chụp ảnh các cấu trúc giải phẫu khác nhau của con người ở cấp độ toàn bộ cơ thể, ngay cả khi có tín hiệu nhiễu điện từ mạnh, với thời gian quét chấp nhận được. Họ cũng chứng minh tiềm năng của việc hình thành hình ảnh học sâu để tăng cường đáng kể chất lượng hình ảnh 0,05 Tesla bằng cách khai thác tính toán và dữ liệu MRI trường cao mở rộng.
Những đột phá được báo cáo trong nghiên cứu này sẽ thúc đẩy sự phát triển của một loại máy chụp MRI trường cực thấp hoàn toàn mới, lấy bệnh nhân làm trung tâm và hỗ trợ học sâu, giải quyết các nhu cầu lâm sàng chưa được đáp ứng ở các cơ sở chăm sóc sức khỏe đa dạng trên toàn thế giới.
Giáo sư Ed X. Wu, Lam Woo cho biết: “Chúng tôi mong muốn được làm việc với các nhà khoa học lâm sàng tại HKU và trên toàn thế giới để thúc đẩy các công nghệ hình ảnh được hỗ trợ bằng máy tính và khám phá các giá trị lâm sàng của chúng trong những năm tới. Cộng hưởng từ hạt nhân là một món quà từ thiên nhiên, vì thiên nhiên ban tặng cho con người chúng ta một lượng lớn phân tử nước có thể nhìn thấy được bằng MRI và chúng ta phải sử dụng hiện tượng vật lý cộng hưởng từ này nhiều hơn vì lợi ích của nhân loại”.
Liên kết tới bài báo trên Tạp chí Science: https://www.science.org/stoken/author-tokens/ST-1847/full
Liên kết tới bài báo trên Science Perspective: https://www.science.org/doi/10.1126/science.adp0670
Hashtag: #HKU
Nguồn phát hành hoàn toàn chịu trách nhiệm về nội dung của thông báo này.
