Он может выглядеть как причудливый велосипедный шлем или часть оборудования, найденного в лаборатории Дока Брауна в «Назад в будущее», но этот гаджет, сделанный из пластика и медной проволоки, является технологическим прорывом, который может произвести революцию в медицинской визуализации. Несмотря на свой игривый вид, устройство на самом деле представляет собой метаматериал, вобравший в себя массу физических, инженерных и математических ноу-хау.
Он был разработан Синь Чжан, профессором машиностроения инженерного колледжа, и ее командой ученых из Центра фотоники BU. Они являются экспертами в метаматериалах , типе инженерной структуры, созданной из небольших элементарных ячеек, которые сами по себе могут быть не впечатляющими, но когда они сгруппированы вместе, они получают новые сверхспособности, которых нет в природе. Метаматериалы, например, могут изгибать, поглощать или манипулировать волнами, такими как электромагнитные волны, звуковые волны или радиоволны. Каждая элементарная ячейка, также называемая резонатором, обычно располагается по повторяющемуся шаблону в строках и столбцах; они могут иметь разный размер и форму и располагаться в разных ориентациях, в зависимости от того, на какие волны они рассчитаны.
Метаматериалы могут иметь много новых функций. Чжан, который также является профессором электротехники и вычислительной техники, биомедицинской инженерии , а также материаловедения и инженерии, разработал акустический метаматериал, который блокирует звук, не останавливая поток воздуха (представьте себе более тихие реактивные двигатели и кондиционеры), и магнитный метаматериал, который может улучшить звукоизоляцию. качество аппаратов магнитно-резонансной томографии (МРТ), используемых для медицинской диагностики.
Профессор Инженерного колледжа Бостонского университета Синь Чжан и ее сотрудники разработали новый трехмерный метаматериал, который может улучшить МРТ-изображение человеческого мозга. Сферическую структуру можно носить как шлем и изменять размер для более быстрого создания изображений более высокого качества, что в конечном итоге улучшает функциональность МРТ при одновременном снижении затрат. Предоставлено: Центр фотоники Бостонского университета/Ке Ву/Синь Чжан.
Теперь Чжан и ее команда продвинулись в своей работе на шаг вперед, создав носимый метаматериал. Куполообразное устройство, которое надевается на голову человека и может быть надето во время сканирования мозга, повышает производительность МРТ, создавая более четкие изображения, которые можно снимать с удвоенной скоростью.
Шлем изготовлен из ряда магнитных резонаторов из метаматериала, которые сделаны из пластиковых трубок, напечатанных на 3D-принтере, обернутых медной проволокой, сгруппированных в решетку и точно расположенных для направления магнитного поля аппарата МРТ. По словам Чжана, размещение магнитного метаматериала — в форме шлема или изначально разработанного плоского массива — рядом с той частью тела, которую нужно сканировать, может сделать МРТ менее дорогостоящим и более эффективным по времени для врачей, рентгенологов и пациентов — при этом улучшая изображение. качество.
