脫水（被定義為全身缺水）與許多健康結(jié)果診斷相關(guān)。在住院的患者中，脫水會(huì)損害術(shù)后恢復(fù)，并使死亡風(fēng)險(xiǎn)平均提高至80％。在其他地方，由于暴露在極端環(huán)境中、口渴感減弱和水資源有限，士兵會(huì)特別容易脫水。

　　但是，盡管非管理性脫水會(huì)造成嚴(yán)重后果，但目前還沒(méi)有快速準(zhǔn)確的診斷方法。臨床癥狀是非特異性的，容易與其他并發(fā)癥混淆，而現(xiàn)有的診斷方法需要侵入性體液采樣。為了解決這一不足，麻省理工學(xué)院（MIT）的研究人員正在開(kāi)發(fā)一種便攜式MRI（核磁共振）傳感器，用于無(wú)創(chuàng)性脫水診斷（Magn）。

　　研究人員Ashvin Bashyam說(shuō)：“MRI為研究疾病、生理學(xué)和體液分布提供了一個(gè)無(wú)與倫比的無(wú)創(chuàng)窗口。我們認(rèn)為，將這些系統(tǒng)從集中成像設(shè)備中帶到醫(yī)院和其他地方，具有巨大的未開(kāi)發(fā)的臨床潛力?！?/p>

帶有人腿的MRI傳感器的圖示。

　　測(cè)量流體偏移

　　脫水導(dǎo)致肌肉內(nèi)液腔（細(xì)胞外和細(xì)胞內(nèi)）的體積消耗相對(duì)較大，這表明測(cè)量這些組織特異性的液體量可以為診斷提供依據(jù)。特別是，細(xì)胞外液（ECF）室對(duì)液體流失高度敏感。研究人員提出，測(cè)量ECF偏移的便攜式MRI傳感器能夠可靠地識(shí)別具有臨床意義的容積消耗。

　　為了驗(yàn)證這一想法，Bashyam和他的同事們研究了脫水小鼠（在限制液體的高溫下暴露）和對(duì)照動(dòng)物骨骼肌中的流體轉(zhuǎn)移。他們首先使用臺(tái)式MRI系統(tǒng)在脫水前后進(jìn)行了全動(dòng)物多組分T2弛豫測(cè)定，結(jié)果表明，這種MRI測(cè)量方法可以識(shí)別脫水。

　　接下來(lái)，研究人員使用標(biāo)準(zhǔn)的MRI掃描儀對(duì)小鼠骨骼肌進(jìn)行多組分T2弛豫測(cè)定。他們分析了從脫水前到脫水后肌肉ECF信號(hào)的變化（以補(bǔ)償初始水合變異性），并觀察到脫水小鼠的信號(hào)丟失明顯大于對(duì)照動(dòng)物。這些發(fā)現(xiàn)表明，僅來(lái)自肌肉組織的MRI信號(hào)就足以識(shí)別和估計(jì)脫水程度。

便攜式磁共振傳感器可識(shí)別流體損耗。

　　便攜式掃描儀

　　然而，由于MRI掃描器的高成本和缺乏便攜性，以及復(fù)雜性和測(cè)量時(shí)間長(zhǎng)，使用傳統(tǒng)的MRI來(lái)診斷脫水受到限制。因此，該研究小組開(kāi)發(fā)了一種便攜式單側(cè)MRI傳感器，其尺寸約為1000 cm 3，重4 kg，可以進(jìn)行類(lèi)似的測(cè)量。

　　Bashyam解釋說(shuō)：“傳統(tǒng)的MRI系統(tǒng)需要一個(gè)封閉的鉆孔，所以樣品必須放在磁場(chǎng)最強(qiáng)、最均勻的設(shè)備內(nèi)。我們的設(shè)備采用單邊設(shè)計(jì)，這意味著磁場(chǎng)位于傳感器外部。這使得傳感器可以放置在一個(gè)較大的樣品上，并且仍然可以進(jìn)行測(cè)量，因此該傳感器可以小型化并且高度便攜?！?/p>

　　該傳感器基于永久磁鐵陣列，該陣列會(huì)產(chǎn)生0.28 T靜態(tài)磁場(chǎng)。與傳統(tǒng)掃描儀中使用的超導(dǎo)線圈相比，永磁體受益于低功耗和低成本的優(yōu)點(diǎn)。所得的便攜式MRI傳感器可用于醫(yī)院、門(mén)診設(shè)施、體育賽事和軍事行動(dòng)等環(huán)境中。

　　該小組使用便攜式傳感器對(duì)小鼠腿部骨骼肌進(jìn)行T2松弛測(cè)定，以表征其在體內(nèi)識(shí)別系統(tǒng)性體液消耗的能力。弛豫法信號(hào)顯示脫水后衰減時(shí)間減少（從67.1 ms減少到45.4 ms），其中ECF成分對(duì)液體消耗最敏感。分析脫水前后肌肉ECF信號(hào)的變化，發(fā)現(xiàn)脫水動(dòng)物與對(duì)照組相比，肌肉ECF信號(hào)的變化更大。估計(jì)歸因于ECF的體液量變化與脫水小鼠的體重減輕密切相關(guān)，但與對(duì)照組無(wú)關(guān)。

　　Bashyam說(shuō)，便攜式MRI傳感器可以通過(guò)增加其尺寸或應(yīng)用新穎的脈沖序列來(lái)增加測(cè)量深度而適用于人體肌肉組織。他還認(rèn)為，在未來(lái)，將有可能通過(guò)改進(jìn)脈沖序列設(shè)計(jì)和建立一系列正常水合值來(lái)測(cè)量脫水變化。

　　Bashyam解釋道，“這項(xiàng)工作將朝著兩個(gè)主要方向前進(jìn)，首先是開(kāi)發(fā)更先進(jìn)的傳感器，該傳感器可以更快、更深入地進(jìn)行組織內(nèi)的測(cè)量。第二個(gè)是通過(guò)對(duì)健康受試者以及附近醫(yī)院和醫(yī)療中心的患者進(jìn)行測(cè)試，將更有力地證明這些傳感器的臨床實(shí)用性，我們正積極與工業(yè)伙伴合作，加快這項(xiàng)工作?！?br/>