เทคโนโลยีใหม่ในการดูแลสุขภาพที่ยึดตามฟิสิกส์พื้นฐานช่วยชีวิตผู้คนนับล้านทุกปี แต่ในขณะที่เครื่องจักรเหล่านี้ปฏิวัติวงการแพทย์ คนรุ่นต่อไปต้องพบกับความท้าทายที่ยิ่งใหญ่กว่านั้น หวังว่าเครื่องสแกน MEG ที่เปิดใช้งานควอนตัมของมหาวิทยาลัยนอตติงแฮมจะประกาศการเริ่มต้นใหม่ในการศึกษาการทำงานของสมองมนุษย์ ในการถ่ายภาพทางการแพทย์ส่วนใหญ่ จุดมุ่งหมายคือการได้รับข้อมูล
เกี่ยวกับโครงสร้าง
ภายในของร่างกาย มองหาการเจริญเติบโต เนื้องอก หรือความผิดปกติอื่นๆ ในการทำเช่นนั้น ผู้ปฏิบัติงานทางการแพทย์จะได้รับข้อมูลสำคัญที่สามารถนำมาใช้ในการรักษาได้อย่างไรก็ตาม สำหรับความเจ็บป่วยหลายๆ อย่าง เราต้องก้าวข้ามโครงสร้างง่ายๆ และเรียนรู้เกี่ยวกับวิธีการทำงานของอวัยวะต่างๆ
สิ่งนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับการประเมินความผิดปกติของสมอง เช่น โรคลมบ้าหมู ภาวะสมองเสื่อม หรือปัญหาสุขภาพจิต โดยที่ภาพโครงสร้างไม่ว่าจะละเอียดเพียงใด มักจะดู “ปกติ” แม้แต่ในผู้ป่วยที่มีปัญหาอย่างมาก ในกรณีดังกล่าวเป็นหน้าที่ของสมองที่ถูกรบกวน เพื่อให้ได้ข้อมูลเชิงลึก
เราจึงต้องพัฒนาเทคโนโลยีที่แสดงภาพว่าสมองกำลังทำอะไร ซึ่งหมายถึงการพัฒนาวิธีการประเมินกิจกรรมทางไฟฟ้าของเซลล์ประสาทประมาณ 90 พันล้านเซลล์ สำหรับความเจ็บป่วยจำนวนมาก เราต้องก้าวข้ามโครงสร้างที่เรียบง่ายและเรียนรู้เกี่ยวกับวิธีการทำงานของอวัยวะ
วิธีหนึ่งในการถ่ายภาพการทำงานของสมองคือแมกนีโต-เอนเซฟารากราฟี (MEG) ซึ่งเป็นเทคโนโลยีที่ค่อนข้างใหม่ในการวัดสนามแม่เหล็กที่เกิดจากกระแสที่ไหลผ่านส่วนประกอบของเซลล์ประสาท การสร้างแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ของฟิลด์เหล่านี้จะสร้างภาพ 3 มิติที่แสดงความผันผวนชั่วขณะ
ของกระแสประสาท (รูปที่ 1 ก ) ด้วยวิธีนี้ MEG เป็นวิธีที่ปลอดภัยและไม่รุกรานในการถ่ายภาพเครือข่ายสมองในขณะที่พวกมันก่อตัวและสลายไปเพื่อสนับสนุนการรับรู้ โดยการให้เราตรวจสอบการทำงานของสมอง MEG ถูกนำมาใช้อย่างกว้างขวางในการวิจัยเพื่อตรวจสอบและทำความเข้าใจทั้งสมอง
ที่มีสุขภาพดี
และการรบกวนจากโรค (รูปที่ 1 ข )แม้จะมีคำมั่นสัญญาที่ยอดเยี่ยม แต่เครื่องสแกน MEG รุ่นปัจจุบันยังมีข้อจำกัดอย่างมากอย่างไรก็ตาม เพื่อรักษาความเป็นตัวนำยิ่งยวด ปลาหมึกต้องทำให้เย็นลงถึง –269 °C ซึ่งจำกัดการออกแบบและการใช้งานเครื่องสแกน MEG ประการแรก เนื่องจากเซ็นเซอร์ทำงาน
ที่อุณหภูมิต่ำ จึงต้องรักษาช่องว่างที่เป็นฉนวนความร้อนระหว่างเซ็นเซอร์และศีรษะของผู้ป่วยเพื่อป้องกันการบาดเจ็บ เนื่องจากสนามแม่เหล็กจะสลายตัวตามระยะทางยกกำลังสอง ช่องว่างนี้จะจำกัดความไวต่อสนามแม่เหล็กของสมอง ประการที่สอง ไครโอเจนิกส์หมายความว่าเซ็นเซอร์ต้องติดตั้ง
ในตำแหน่งเหนือศีรษะภายในตู้แช่แข็ง ซึ่งหมายความว่าหากผู้ป่วยขยับศีรษะโดยสัมพันธ์กับเครื่องสแกน คุณภาพของข้อมูลจะลดลงอย่างมาก การเลื่อนเพียง 5 มม. อาจทำให้ข้อมูลไร้ประโยชน์ และหลายคนไม่สามารถทนต่อสภาพแวดล้อมนี้ได้ ลักษณะคงที่ของเซ็นเซอร์ยังส่งผลให้หมวกกันน็อค
มีขนาดเดียว
ซึ่งเป็นอุปสรรคสำคัญในการสแกนเด็กเล็กและทารก เนื่องจากหมวกกันน็อคมีขนาดใหญ่เกินไป ประการสุดท้าย การผสมผสานที่ซับซ้อนของเซ็นเซอร์ SQUID อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ควบคุม และไครโอเจนิกส์ทำให้ MEG มีราคาแพง (โดยทั่วไปจะมีราคามากกว่า 2 ล้านปอนด์บวกกับต้นทุนการดำเนินการที่สูง)
การปฏิวัติควอนตัมในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ทีมวิจัยของเราได้จัดการกับข้อจำกัดของ MEG โดยใช้ประโยชน์จากเทคโนโลยีควอนตัมที่พัฒนาขึ้นใหม่ ( โดยเฉพาะอย่างยิ่ง การพัฒนาเครื่องวัดสนามแม่เหล็กแบบสูบด้วยแสง ( OPM) เป็นกุญแจสำคัญ เหล่านี้เป็นเซ็นเซอร์สนามแม่เหล็กที่เปิดใช้งาน
ของสหรัฐฯ ทำให้ OPMs แข็งแกร่ง ใช้งานง่าย และพร้อมใช้งาน ในขณะที่การย่อขนาดทำให้รุ่นล่าสุดมีขนาดเล็กและน้ำหนักเบา (คล้ายกับตัวต่อเลโก้ทั้งขนาดและน้ำหนัก) จากการออกแบบใหม่นี้ ทีมของเราได้รวม OPM เข้ากับอุปกรณ์ MEG ต้นแบบที่ใช้งานได้ เนื่องจากมีขนาดเล็กมาก
และไม่ต้องการสารไครโอเจนิก จึงสามารถติดตั้ง OPM บนพื้นผิวของศีรษะมนุษย์ได้โดยตรง เพิ่มความไวโดยการถอดช่องว่างที่เป็นฉนวนความร้อนออก และทำให้เซ็นเซอร์เข้าใกล้สมองมากขึ้นจากการออกแบบใหม่นี้ ทีมงานของเราได้รวมเครื่องวัดสนามแม่เหล็กแบบปั๊มด้วยแสงเข้ากับอุปกรณ์
ต้นแบบที่ใช้งานได้นอกจากนี้ยังช่วยให้อาร์เรย์เซ็นเซอร์เคลื่อนที่ไปพร้อมกับศีรษะ ทำให้การวัด MEG มีความยืดหยุ่นต่อการเคลื่อนไหวของวัตถุ ในทำนองเดียวกัน ความยืดหยุ่นในการจัดวาง OPM หมายความว่าอาร์เรย์สามารถปรับให้เข้ากับขนาดศีรษะใดก็ได้ ทำให้ทารกและเด็กรวมถึงผู้ใหญ่
สามารถสแกนด้วยระบบเดียวกันได้ การขาดสารไครโอเจนิกที่ซับซ้อนยังหมายความว่าระบบ MEG ที่ใช้ OPM นั้นมีราคาถูกกว่าอย่างเห็นได้ชัดในการผลิตและดำเนินการ ดังนั้นเทคโนโลยีนี้จึงช่วยให้ MEG พัฒนาได้ ทำให้ระบบใช้งานได้จริงมากขึ้น มีประสิทธิภาพมากขึ้น มีราคาถูกลงอย่างมาก
และเป็นผลให้เหมาะสำหรับการใช้งานทางคลินิกมากขึ้นอย่างไรก็ตาม อุปสรรคสำคัญต้องเอาชนะให้ได้ก่อนจึงจะสามารถใช้ OPM ในทางปฏิบัติได้ และหนึ่งในอุปสรรคที่ใหญ่ที่สุดคือการควบคุมสนามแม่เหล็กเบื้องหลัง สนามจากสมองนั้นเล็กกว่าสนามที่เปลี่ยนแปลงตามเวลาที่มีอยู่รอบตัวเรามาก
ซึ่งสร้างขึ้นโดยอุปกรณ์ในห้องปฏิบัติการ คอมพิวเตอร์ รถยนต์ที่ผ่านไปมา และแม้แต่ร่างกายของเรา แหล่งที่มาดังกล่าวสร้างเสียงขรมของการรบกวนของสนามแม่เหล็กที่ทำให้การวัดสนามแม่เหล็กจากสมองคล้ายกับการได้ยินเสียงพินหล่นในคอนเสิร์ตเพลงร็อคควอนตัมซึ่งมีความไวคล้ายกับปลาหมึก แต่ไม่จำเป็นต้องใช้ไครโอเจนิกส์ (รูปที่ 2)
แนะนำ ufaslot888g
