Инженеры разработали МРТ-перчатку
Американские инженеры разработали прототип перчатки, которая позволяет проводить магнитно-резонансную томографию руки во время ее движения. За счет использования высокоимпедансных датчиков вместо низкоимпедансных такая перчатка позволяет получать изображения мягких тканей кисти не в неподвижном состоянии, а например, при работе за компьютером или во время игры на пианино, пишут ученые в Nature Biomedical Engineering.
Магнитно-резонансная томография (МРТ) — один из важнейших методов диагностики в современной медицине. С помощью МРТ можно получать трехмерные изображения мягких тканей различных органов человека и следить за их работой в реальном времени. Сейчас этот метод используется для исследования работы головного мозга, сердечно-сосудистой системы, позвоночника, изучения метаболизма и диагностики онкологических заболеваний. МРТ основана на измерении резонансного электромагнитного отклика ядер атомов некоторых элементов (в первую очередь водорода) внутри человеческого организма на внешнее магнитное поле. Для регистрации резонансного сигнала ядер в радиочастотном диапазоне обычно используется система электромагнитных катушек со строго фиксированным взаимным расположением. Четко определенная геометрия детекторов позволяет подавлять шум и минимизировать взаимное влияния магнитных полей нескольких катушек друг на друга, однако для этого структура всего устройства должна в процессе измерения оставаться неизменной. Поэтому все современные приборы для МРТ требуют фиксации исследуемой части тела в определенном положении в течение всего процесса проведения измерения.
Американские инженеры под руководством Мартейна Клоса (Martijn A. Cloos) из Школы медицины Нью-Йоркского университета нашли возможность избавиться от этого ограничения, что позволило им разработать подвижную систему детекторов для регистрации резонансного сигнала при проведении МРТ и сделать с помощью нее гибкую МРТ-перчатку, которая позволяет проводить измерения, находясь на движущейся кисти человека. Оказалось, что снять требование фиксированной геометрии прибора, связанное с наличием резонансной индуктивной связи между детекторами, можно заменив традиционные электромагнитные катушки с низким импедансом на катушки с высоким импедансом. Именно такие катушки используются в системах беспроводной передачи электроэнергии, и, в отличие от традиционных низкоимпедансных катушек, возникающий в них индукционный ток подавляется, поэтому и не возникает магнитного поля, влияющего на соседние детекторы.
Для проведения реальных измерений набор таких высокимпедансных детекторов ученые пришили к поверхности хлопчатой перчатки и присоединили к системе обработки сигнала, закрепленной на плече.
Оказалось, что это устройство позволяет получать точные трехмерные изображения мягких тканей кисти во время движения. Ученые отмечают, что точности получаемого сигнала МРТ-перчатка не уступает традиционным приборам с жесткой фиксацией кисти, но при этом позволяет проводить измерения и при движении ладони или отдельных пальцев друг относительно друга. В частности, работу прототипа ученые проверили во время игры на пианино и при работе за компьютером.
Авторы исследования утверждают, что разработанное ими носимое устройство для магнитно-резонансной томографии — первый подобный прибор, который одновременно обладает и достаточной гибкостью, и достаточной чувствительностью. Благодаря этому впервые с помощью МРТ можно исследовать взаимодействие различных мягких тканей кисти во время их движения. По словам авторов работы, предложенное ими устройство крайне перспективно для диагностики и исследовании, например, хронических болезней кисти, таких как туннельный запястный синдром.
Различные разновидности технологических перчаток нередко используются в медицинских целях. Однако чаще подобные перчатки используют не для диагностики заболеваний, а для борьбы с ними. Например, американские инженеры разработали роботизированную перчатку с мягкими актуаторами, которые помогают при реабилитации при нарушениях моторных функций верхних конечностей. А британская компания GyroGear предложила использовать печатку с гироскопом для борьбы с тремором.
Александр Дубов
Результат получила коллаборация Belle II
Выход за пределы Стандартной модели — важнейшая поисковая задача физиков, занимающихся элементарными частицами. В первую очередь они ориентируются на существующие крупные аномалии, например, темную материю. Множество расширений Стандартной модели опирается на введение новых невидимых бозонов, которые могли бы стать такой материей. Один из процессов, где такие бозоны могли бы себя проявить — это распад тау-лептона. Физики знают, что этот тяжелый лептон распадается на электрон или мюон и соответствующий набор нейтрино. Ряд теорий, однако, предсказывает альтернативный канал распада, в котором вместо нейтрино рождается темный бозон. Проверить эту гипотезу вызвались физики из коллаборации Belle II, работающие на лептонном коллайдере SuperKEKB. В ходе измерительной кампании, длящейся с 2019 по 2020 год, ученые собрали данные о более, чем 57 миллионах событий, в которых сталкивающиеся электроны и позитроны превращаются в таон-антитаонные пары при энергии в системе центра масс, равной 10,58 гигаэлектронвольта. Интегральная светимость эксперимента составила 62,8 обратного фемтобарна. Физиков интересовали коэффициенты ветвления процессов с участием темных бозонов, деленные на соответствующие коэффициенты для известных процессов. Авторы протестировали собранные данные для бозонов в диапазоне масс от 0 до 1,6 гигаэлектронвольта и не нашли подтверждения этой гипотезе. Результат работы физиков накладывает новые ограничения на отношения коэффициентов ветвления: (6−36)×10−3 для распада на электрон и (3−34)×10−3 для распада на мюон с доверительным интервалом 95 процентов. Японский коллайдер SuperKEKB — это модернизированная версия его предшественника, коллайдера KEKB. Он был снова запущен после семи лет ремонта в 2018 году. С тех пор на нем было получено множество новых результатов, например, уточненное время жизни очарованного лямбда-бариона.