世界上首个原型传感器在Hvidovre医院能够利用激光光和气体检测MRI扫描中的错误。这种新传感器由哥本哈根大学和Hvidovre医院的年轻研究人员开发，可以做到当前电传感器无法实现的功能。这一创新可能导致更有效、经济和高效的MRI扫描。
MRI扫描仪通常被医生和医疗专业人员用来获得人体的详细图像。它们对研究大脑、 vital organs和软组织尤其有用，因为它们提供的高质量3D图像超出了其他类型医疗成像所能提供的。
尽管MRI扫描仪十分珍贵并且对医疗专业人员至关重要，但仍然有改进的空间。
MRI扫描仪内部的强磁场会导致波动，从而导致扫描中的错误和干扰。因此，这些昂贵的机器（价值数十万美元）容易发生不准确和故障，导致诊断和治疗的延误。
定期对MRI进行校正对减少成像过程中的错误至关重要。此外，还有一些先进的扫描技术，例如螺旋序列，具有减少扫描时间和提供有价值的洞察以诊断多种病状的潜力。然而，由于磁场的不稳定性，这些方法目前尚不可行。研究人员正在探索利用传感器技术解决这个问题。
文章讨论了使用传感器检测磁场变化的应用。目前，由于与金属电缆连接的电传感器的干扰，修正图像中的错误变得具有挑战性。然而，一项新发明旨在解决这个问题。一位来自Niels Bohr研究所和丹麦磁共振研究中心（DRCMR）的研究人员开发了一种利用光纤中的激光光和一个充满气体的小玻璃容器的传感器，以解决这个问题。该原型旨在读取和映射磁场变化。
“在展示了理论可能性之后，我们现在确认了其实用性。我们开发了一个可以进行所需测量的原型，而不会对MRI扫描仪造成任何干扰。尽管它需要进一步开发和微调，但它有潜力提升MRI扫描的成本、质量和速度，虽然不一定是同时实现的。”Hvidovre医院Niels Bohr研究所和DRCMR的博士后汉斯·斯泰尔金德说道，他是该传感器及其附属设备的主要创造者。
“研究人员建议，通过使用他们的传感器，有可能在不花费更多时间的情况下改善MRI图像质量，或者在保持当前质量的情况下花费更少的时间。另一个选择是创造一个更经济的扫描仪，尽管存在一些错误，但仍能够在传感器的帮助下提供不错的图像质量。该原型通过使用强磁铁创造一个磁场，使得身体中水、碳水化合物和蛋白质中的质子对齐。当患者暴露在脉冲波中时，他们的质子会被激发并暂时偏离其原始的平衡状态。当它们重新与磁场对齐时，它们释放的无线电波可以创建被扫描区域的实时3D图像。
汉斯·斯泰尔金德的原型通过使用一种类似于1990年代立体声系统的激光光源进行光的发送和接收。激光光通过光纤电缆传输，未使用任何金属，并进入扫描仪内的四个传感器。
在传感器内，光通过一个小的玻璃容器，里面含有铯气，该气体吸收光。
光在正确的频率下弯曲。
“当激光以精确的频率通过气体时，光波和铯原子中的电子之间存在共振。然而，当气体处于磁场中时，这种共振发生的频率会发生变化。这使我们能够通过确定正确的频率来确定磁场的强度。该设备自动快速地执行这个过程，”研究人员解释道。
在MRI扫描仪的极强磁场中发生扰动。汉斯·斯泰尔金德的原型绘制出硕大变化的磁场位置和强度。在未来，这可能会导致使用传感器收集的数据来纠正畸形和错误的图像，使其准确可用。该原型目前位于哥本哈根Hvidovre医院的DRCMR，这个想法最初是由汉斯·斯泰尔金德的导师斯本·彼得森构思的，他已经去世。汉斯·斯泰尔金德设想了一个基于激光和气体的传感器，用于测量磁场而不破坏它们，”斯泰尔金德解释说道。在Niels Bohr研究所与量子物理学家的合作下，由尤金·波尔齐克教授领导，斯泰尔金德将这个概念转变为可触碰的理论，他现在成功地将这一理论转变为一个工作原型。
“该原型旨在适用于医院，作为一个坚固可靠的仪器。我们的初步测试表明它的功能如预期。可以想象，这一创新最终可能会得到广泛应用。新的MRI扫描仪将配备原型传感器，”斯泰尔金德说道。目标是提高测量的准确性。“我们需要收集数据并完善传感器，使其成为识别扫描错误的更有效工具。一旦完成，我们就能专注于纠正MRI图像中的错误，并确定我们的传感器在哪些情况和扫描类型中可以产生显著影响，”研究人员表示。斯泰尔金德还提到，传感器的主要用户将是MRI研究单位，未来有潜力广泛使用。制造商正在学习这种新技术，长期来看，“一旦原型在2.0版本中得到改进并且其性能得到大量实际扫描数据的证明，我们将看看这条路往何处去。它无疑有潜力以一种独特的方式改善MRI扫描，惠及医生，尤其是患者，”研究人员表示。
有关MRI扫描仪的事实：尽管自1977年就已存在，MRI扫描仪仍然是最先进的医疗技术之一。事实上，操作这些设备需要强大的数学和计算机科学背景。
它们由一个具有令人难以置信的强磁场的大磁铁构成，因此需要冷却至-269°C以避免过热。这是通过液氦实现的，使主要磁铁成为超导体。
这意味着驱动磁铁的电力没有阻力，并且在一个封闭电路中连续流动，而无需额外电力。与操作MRI机器相关的高电费主要由于冷却过程。
在MRI扫描仪内部还有几个电磁铁，可以用于操控磁场，以便从不同角度检查特定部位。
极强的磁场意味着任何金属物体，如腰带扣或硬币，必须在一个单独的房间安全地保存。由于MRI扫描仪的强磁性，曾发生过意外，例如轮椅无论周围有何物体或人都会被拉向扫描仪。然而，只要遵循所有安全措施，进行MRI扫描本身并没有已知的风险。
MRI机器利用强磁场将身体水分子中的质子（本身是磁体）与磁场对齐。然后使用无线电波暂时打乱质子的对齐，当它们重新对齐时，会以可测的无线电波形式释放能量。通过计算机，MRI可以从任何角度创建高度详细的患者软组织3D图像。MRI扫描仪有四个传感器，其中一个保持在磁场范围之外。传感器被放置在MRI扫描仪的磁场中作为参考点。这是为了测量磁场的任何波动，并作为一个控制。激光光通过一个装有铯气的小玻璃容器，并在铯原子的电子中产生共振。这导致光的变暗，可以被检测到。当气体暴露在磁场中时，触发频率会根据磁场的强度发生变化。MRI扫描仪中的磁场波动可以被记录，而后续数据可以揭示MRI扫描中的错误。在《丁丁历险记》中，著名的女高音比安卡·卡斯塔菲奥尔通过声音在玻璃的共鸣频率下打破了水晶玻璃，展示了她的声乐力量。所有事物都有其偏好的振动或振荡频率。
如果你曾经像孩子或成人那样推一个秋千来使其摇摆，你就使用了共振频率。当某物共振时，其振荡会被放大。
当光被指向气体时，通常会未受影响地通过，除非它恰好具有完全正确的频率。在特定频率下，光会被吸收，因为它的振荡与气体原子中的电子的振荡频率相同。
气体中的电子振荡并吸收能量，当其返回到原始位置时，导致光在所有方向上重新发射。
当一个系统的自然频率被达到时，它会开始振荡，导致光束变暗，气体蒸汽发出光。在频率称为共振频率。
