Энергоэффективная МРТ: сокращенные протоколы сканирования, глубокое обучение и охлаждение магнитов

Рост стоимости энергии, особенно в таких регионах, как Европа, оказал давление на радиологические отделения, где сканеры магнитно-резонансной томографии (МРТ) потребляют значительное количество энергии. Учитывая, что на радиологию приходится около 4,2% от общего потребления энергии в больнице, существует настоятельная необходимость в поиске решений, которые могут оптимизировать использование энергии без ущерба для диагностических возможностей МРТ. Внедрение устойчивых методов имеет важное значение не только для экономии средств, но и для снижения воздействия медицинских учреждений на окружающую среду. В недавней статье, опубликованной в European Radiology, рассматриваются стратегии снижения потребления энергии при МРТ опорно-двигательного аппарата с упором на три ключевые области: сокращение протоколов сканирования, внедрение методов глубокого обучения (DL) и оптимизация систем охлаждения магнитов.

Оптимизация протоколов МРТ-сканирования

Одним из самых простых подходов к снижению энергопотребления при МРТ является сокращение протоколов сканирования. Более короткое время сканирования сокращает время использования сканера МРТ, что напрямую приводит к снижению энергопотребления. В МРТ опорно-двигательного аппарата экономичные протоколы были реализованы путем небольшого снижения разрешения изображения и увеличения коэффициентов ускорения при визуализации. Эти протоколы, разработанные для поддержания качества диагностики при использовании меньших ресурсов, привели к существенной экономии энергии. Например, оптимизация протоколов привела к среднему сокращению времени сканирования на 18%, что способствовало снижению энергопотребления в различных областях тела на 31%. Хотя есть небольшой компромисс в разрешении изображения, протоколы были адаптированы для поддержания диагностической возможности, необходимой для клинического использования. Этот подход особенно полезен в амбулаторных условиях, где сканеры МРТ обычно работают по 8–12 часов в день.

Внедрение экономичных протоколов имеет дополнительное преимущество в том, что их относительно легко внедрить. Это не требует значительных инвестиций в новые технологии и может быть адаптировано к существующему оборудованию с минимальными перебоями в работе. Повышая эффективность рабочего процесса, радиологические отделения могут добиться быстрых выигрышей в экономии энергии, особенно в условиях, где важна высокая пропускная способность пациентов.

Использование глубокого обучения для ускорения приобретений

В то время как оптимизация протоколов обеспечивает существенную экономию энергии, методы глубокого обучения (DL) расширяют границы того, что может быть достигнуто с точки зрения как скорости, так и энергоэффективности. Ускоренные DL-последовательности значительно сокращают время получения, не жертвуя качеством изображения. В МРТ опорно-двигательного аппарата DL использовался для реконструкции высококачественных изображений из недостаточно дискретизированных данных, что позволяет сократить время сканирования и снизить потребность в энергоемких компонентах, таких как градиенты и радиочастотные (РЧ) импульсы.

Использование DL в мышечно-скелетной МРТ продемонстрировало сокращение времени сканирования на 71% и сокращение потребления энергии на 72% по сравнению с традиционными протоколами. Эти результаты подчеркивают потенциал DL для преобразования медицинской визуализации не только за счет повышения пропускной способности пациентов, но и за счет снижения экологических и финансовых затрат на операции МРТ. Например, при визуализации колена протоколы DL сократили потребление энергии на 89%, что подчеркивает впечатляющий рост эффективности, которого можно достичь.

Более того, вычислительные требования DL для реконструкции изображений, хотя изначально и вызывали опасения по поводу использования энергии, были компенсированы сокращением времени сканирования. Этот баланс между вычислительной интенсивностью и сокращением времени получения является критическим фактором успеха внедрений DL. По мере того, как все больше отделений радиологии внедряют эти передовые алгоритмы, потенциал для повсеместной экономии энергии становится все более достижимым.

Оптимизация систем охлаждения магнитов

Оптимизация системы охлаждения магнита является третьим критическим фактором снижения энергопотребления МРТ. МРТ-сканеры используют сверхпроводящие магниты, которым требуется постоянное охлаждение для поддержания работоспособности. Даже когда сканер простаивает, система охлаждения остается активной, потребляя примерно 31–38% от общей энергии, потребляемой машиной в год. Оптимизируя циклы охлаждения и интегрируя такие технологии, как режим Eco Power Mode (EPM), можно добиться существенной экономии энергии в периоды, когда сканирование не выполняется.

EPM оптимизирует систему охлаждения, отключая гелиевый насос во время простоя и повторно включая его в зависимости от температуры и давления. Это снижает потребление энергии в часы, когда сканирование не выполняется, на 30%, что является значительным снижением, учитывая высокое базовое потребление энергии сканерами МРТ. В течение года это может привести к экономии примерно в 4881 евро (5287 долларов США) на сканер. Объединение EPM с протоколами, ускоренными DL, приводит к еще более значительной экономии, составляющей в общей сложности до 11 913 евро (12 904 долларов США) в год на сканер.

Интеграция оптимизированных систем охлаждения магнитов предлагает относительно недорогое решение, которое может быть реализовано вместе с оптимизацией протокола и DL. Это гарантирует, что сканеры МРТ будут работать более устойчиво, не влияя на качество изображения или клинический рабочий процесс. Эта экономия становится еще более эффективной в высокопроизводительных или круглосуточных рабочих средах, таких как стационарные отделения, где потребление энергии является постоянной проблемой.

Заключение

Объединение более коротких протоколов сканирования, ускоренных с помощью глубокого обучения приобретений и оптимизированного охлаждения магнита предлагает комплексную стратегию для снижения потребления энергии в мышечно-скелетной МРТ. Эти инновации потенциально могут трансформировать профиль устойчивости радиологических отделений за счет значительного снижения эксплуатационных расходов и снижения воздействия на окружающую среду. В амбулаторных отделениях, где потребление энергии является существенным фактором затрат, внедрение этих методов может привести к существенной финансовой экономии. Даже в условиях непрерывной работы, таких как больницы, преимущества ускорения DL и оптимизированного охлаждения очевидны.

Поскольку цены на энергоносители продолжают расти, а медицинские учреждения стремятся повысить устойчивость, стратегии, обсуждаемые в этой статье, представляют собой практическую дорожную карту для оптимизации энергопотребления в МРТ. Отделения радиологии, которые реализуют эти стратегии, не только внесут свой вклад в снижение затрат, но и будут соответствовать более широким экологическим целям. Будущие исследования и разработки в этой области, вероятно, будут сосредоточены на дальнейшем совершенствовании этих методов и расширении их применимости к другим типам сканирования МРТ, прокладывая путь к более энергоэффективному будущему в медицинской визуализации.

Источник: European Radiology