Các nhà nghiên cứu tại Trung tâm Max Delbrück (Đức), phối hợp với Trung tâm Y khoa Đại học Rostock, đã phát triển một loại ăng-ten cộng hưởng từ (MRI) nhẹ sử dụng siêu vật liệu, giúp cải thiện chất lượng hình ảnh và rút ngắn thời gian chụp, đặc biệt đối với những vùng khó khảo sát như mắt, hốc mắt và các cấu trúc nằm sâu trong não. Thiết bị có thể tích hợp vào các hệ thống MRI hiện có mà không cần thay đổi hạ tầng hoặc thay thế máy. Kết quả nghiên cứu được công bố trên tạp chí Advanced Materials.

Chụp cộng hưởng từ (MRI) là một trong những kỹ thuật chẩn đoán hình ảnh quan trọng nhất trong y học hiện đại. Tuy nhiên, ngay cả các hệ thống MRI tiên tiến cũng gặp khó khăn khi ghi nhận tín hiệu từ một số vùng giải phẫu nằm sâu hoặc có cấu trúc phức tạp. Nguyên nhân chủ yếu nằm ở hiệu quả của các cuộn thu - phát sóng vô tuyến (ăng-ten RF), bộ phận chịu trách nhiệm phát tín hiệu vào cơ thể và thu lại tín hiệu phản hồi để tạo ảnh.

Trong quá trình chụp MRI, các xung sóng vô tuyến (RF) được phát vào cơ thể trong một từ trường mạnh. Tín hiệu phản hồi từ các mô càng mạnh thì hình ảnh thu được càng rõ nét. Tuy nhiên, các ăng-ten RF thông thường thường thu tín hiệu kém ở các mô nằm sâu hoặc có cấu trúc giải phẫu phức tạp, làm giảm chất lượng hình ảnh và kéo dài thời gian chụp.

Để khắc phục hạn chế này, nhóm nghiên cứu do nghiên cứu sinh Nandita Saha, thuộc Phòng thí nghiệm Cộng hưởng từ siêu cao tần thực nghiệm của Giáo sư Thoralf Niendorf, đã tích hợp siêu vật liệu trực tiếp vào ăng-ten MRI. Siêu vật liệu là những cấu trúc được thiết kế nhân tạo nhằm điều khiển sóng điện từ theo những cách mà vật liệu tự nhiên khó thực hiện. Nhờ đó, ăng-ten mới có thể tập trung và tăng cường tín hiệu RF từ vùng cần khảo sát, giúp cải thiện độ phân giải không gian, tăng độ sắc nét của hình ảnh và rút ngắn thời gian thu nhận dữ liệu.

Trước khi thử nghiệm trên người, nhóm nghiên cứu đã sử dụng các mô hình số của cơ thể người để mô phỏng sự lan truyền của trường điện từ và tối ưu thiết kế ăng-ten. Sau đó, công nghệ được đánh giá trên các tình nguyện viên bằng hệ thống MRI 7 Tesla khi chụp vùng mắt và hốc mắt. Kết quả cho thấy hệ thống mới tạo được hình ảnh có độ phân giải cao của các cấu trúc vùng sọ trước, bao gồm cơ vận nhãn, dây thần kinh thị giác và một số tổn thương dạng nang mà các phương pháp thông thường khó quan sát rõ.

Theo Giáo sư Thoralf Niendorf, việc ứng dụng siêu vật liệu giúp kiểm soát và dẫn hướng các trường sóng vô tuyến hiệu quả hơn, qua đó cải thiện khả năng thu tín hiệu của hệ thống MRI. Giáo sư Oliver Stachs, đồng tác giả nghiên cứu tại Trung tâm Y khoa Đại học Rostock, cho biết công nghệ này đặc biệt hứa hẹn trong lĩnh vực nhãn khoa, nơi yêu cầu hình ảnh có độ phân giải rất cao.

Nhóm nghiên cứu hiện đang chuẩn bị các thử nghiệm trên quy mô lớn hơn tại nhiều bệnh viện, đồng thời điều chỉnh thiết kế để ứng dụng cho các cơ quan khác như tim và thận. Trong tương lai, công nghệ này cũng có thể hỗ trợ theo dõi quá trình phân bố và giải phóng thuốc trong cơ thể bằng MRI. Tuy nhiên, các khả năng này vẫn cần được kiểm chứng thông qua các nghiên cứu tiếp theo trước khi có thể đưa vào ứng dụng lâm sàng rộng rãi.

NPA (Theo Max Delbrück Center)