Simon J. Graham博士是加拿大多伦多大学附属Sunnybrook研究所(SRI)医学生物物理系磁共振成像(MRI)物理学家和科学家。他的研究项目开发并演示了脑成像新技术的应用。Clare McElcheran博士，最近完成了她的博士学位。
在Graham博士的指导下，她领导了该实验室最近的一个项目，该项目包括尝试不同方式和安全地对深部脑刺激(DBS)患者进行成像。由于对长导电引线的裸露尖端处加热，植入装置引起安全问题。该项目研究主要集中在减少MRI过程中由于植入物与射频(RF)传输场的相互作用而产生的热量。
作为2002年美国食品和药物管理局(FDA)批准的成功的神经外科手术，深度脑刺激(DBS)已被用于治疗各种神经系统疾病，如帕金森病、肌张力障碍、精神震颤、癫痫和慢性疼痛。它通过植入神经递质来发挥作用，神经递质使用电极将电脉冲发送到大脑的某些部位，然后电极调节异常脉冲。在帕金森病的治疗中，它被用来减少患者对药物左旋多巴(一种用于治疗帕金森氏症的多巴胺能药物)的依赖性，这通常是一种很好的治疗方法，但患者在长期使用后对会其效果产生抗药性。它最终停止起效，该药物还有副作用，使DBS成为更具吸引力的选择。
患者在植入前和植入后常规接受磁共振成像(MRI)检查。进行术前MRI检查以确定目标位置以及植入物位置，而术后检查有助于验证植入物位置并评估潜在的副作用以及其他健康状况。尽管计算机断层扫描(CT)也可用于此过程，但它不能提供与MRI一样好的图像对比度。
然而，由于加热风险，术后进行MRI过程受到限制。DBS和其他细长植入物与MRI使用过程中的RF场相互作用，可能导致不安全电场能量强度而对局部组织加热。振荡RF场沿着植入物产生感应电流，该电流在导线的尖端处产生电荷积累，从而产生更高的电场，导致高功率能量沉积和更高的局部电磁能量吸收比(SAR)，最终导致温度的升高。导致这种加热的因素有很多。引线的长度、导线相对于RF场的位置和放置方向、RF场的频率和沉积在对象上的总功率可以改变耦合程度和后续的加热。
因此，该项目在实验室的目标是创建一种方法，减少DBS时患者植入体在磁共振成像（MRI）过程中的发热。使用Altair FekoTM减少磁共振成像(MRI)在深部脑刺激时的加热主要看点
DBS的刺激点是丘脑下核（STN）和内部苍白球（GPi）
虽然已经确定了其他方法来减轻引线中的加热，但实验室研究项目采用一种称为并行射频(RF)传输技术。该方法显示出很大的潜力，通过改变电磁场从而降低与植入物的场耦合。为了确定输入, McElcheran博士的团队广泛使用Altair Feko来模拟环境。使用Altair Feko,它们执行pTx(并行射频RF发射器)以生成成像所需的电场和磁场，从而能够计算电磁场。
Clare McElcheran博士说：“Feko是我们项目成功不可或缺的一部分。它使我们能够在构建硬件之前评估我们技术的可行性，并帮助告知设计决策，以建立实现我们目标的最佳系统。他们的技术支持非常好，对Feko软件和软件背后的科学理论都非常了解，对我们的问题能够做出快速回应。”
这些仿真是研究的关键，因为仪器尚未完全构建和开发以进行全面的硬件测试。模拟环境允许对几个不同的输入参数进行研究，优化并行射频(RF)传输硬件的特性，而无需实际进行大量真实实验。
目前用于临床应用的MRI系统采用两种不同的磁场强度，即1.5特斯拉和3特斯拉。正在开发的并行射频(RF)传输方案适用于3特斯拉系统，其中现有硬件非常简单。并行射频(RF)传输由两个可以在商业系统上操作的通道组成，因此为此应用开发的原型并行射频(RF)传输功能可能具有最多可达16或32个通道；不知道备用通道是什么，也不知道硬件是否可用。因此，这些模拟仿真的工作有助于确定未来如何设计硬件以最大限度地发挥其功能。
12厘米导线尖端的电场：
(a)裸线 (b) 3T的绝缘导线，用鸟笼线
圈激励产生3特斯拉磁场
在平行于导线的平面中以对
数标度绘制电场强度的等值线图
通过实验，普遍发现电极尖端的全局加热大幅度减少。当并行射频(RF)传输被用于组织等效的测试对象时，该团队已经能够证明这些加热基本上可以忽略不计。尽管这是仅开始四年的新兴研究的早期阶段，尚未对人类进行验证，但研究结果表明能够减少或抑制加热，使温度升高不会超过1摄氏度，这是监管机构的关键安全阈值。虽然要成为临床手术还有很长的路要走，但对于这个富有进取心、充满热情的团队来说，初步的结果是非常有希望的。
