Magnetic Particle Imaging (MPG) är en ny avbildningsmetod som uppstod 2005. Magnetiska nanopartiklar som kan administreras till kroppen på olika sätt (kärlåtkomst, andning, lokal injektion etc.) kan avbildas med hjälp av magnetfält med MPG. MPG har fördelar som användning av järnoxidbaserade nanopartiklar som inte skadar kroppen, högupplösta bilder kan erhållas i realtid eller nära realtid, någon del av kroppen kan ses utan djupbegränsningar och joniserande strålning är inte Begagnade. Forskningsstudier pågår för användning av MPG i ett brett utbud av medicinska tillämpningar såsom angiografi, tumöravbildning, avbildning av blödningar inom kroppen, stamcellsövervakning och funktionell hjärnavbildning.
Grundläggande driftsprinciper för magnetisk partikelbildningsmetod
Magnetiska nanopartiklar med diametrar från 5 nm till 100 nm består vanligtvis av en kärna av järnoxid (Fe304/Fe2O3) och en polymer belagd runt denna kärna. Vid dessa diametrar visar järnoxid superparamagnetiska egenskaper. Med andra ord, medan deras genomsnittliga magnetisering är noll när det inte finns något magnetfält i omgivningen, magnetiseras de snabbt i riktning mot detta fält när ett magnetfält appliceras. Polymerbeläggningen av kärnorna hindrar partiklarna från att kombineras och förhindrar att de upptäcks och förstörs av kroppens immunsystem. På så sätt förlängs cirkulationstiden för nanopartiklar i kroppen. Dessutom är det möjligt att funktionalisera nanopartiklar genom att fästa molekyler som antikroppar, läkemedel, enzymer, nukleinsyror till polymerer. Således kan partiklar förses med egenskaper såsom avbildning utanför kroppen, bindning till målceller (t.ex. tumörceller), läkemedelstransport och frisättning.
Magnetic Particle Imaging, på grund av dess namn, kan förväxlas med Magnetic Resonance Imaging (MRI). Dessa två metoder skiljer sig emellertid helt från varandra när det gäller både arbetsprincipen och de erhållna bilderna. Medan vävnader ses anatomiskt i MR, är vävnader inte synliga i MPG-bilder, endast magnetiska nanopartiklar som ges till kroppen visas. Således stör den anatomiska bilden och nanopartiklarna inte varandra och avbildning kan utföras beroende på den absoluta nanopartikeldensiteten.
I MPG-metoden skapas en zon (magnetfältfri zon - MAB) där magnetfältet är nollställt i det avbildade området. Eftersom magnetfältets densitet runt MAB är låg, är magnetiseringsvektorerna för nanopartiklar i denna region i slumpmässiga riktningar. Ju längre bort från MAB, desto större blir magnetfältets intensitet. Magnetiseringen av nanopartiklar i det intensiva magnetfältet är inriktad i samma riktning som det applicerade magnetfältet (magnetiskt mättnadstillstånd). När ett tidsvarierande homogent magnetfält appliceras kan detta magnetfält inte reagera eftersom andra nanopartiklar än MAB är i ett mättat tillstånd. Nanopartiklar runt MAB reagerar snabbt och magnetiseras. Denna magnetiseringssignal tas emot med mottagande spolar. MAB skannas elektroniskt och / eller mekaniskt inom avbildningsregionen för att erhålla en bild som är proportionell mot nanopartikeldensiteten.
Studier i ASELSAN
Det finns ingen kommersiell MPG-enhet av mänsklig storlek i världen än. En unik prototyp MPG-system har utvecklats vid ASELSAN Research Center. Med tanke på interventionsansökningarna föreslogs en ny öppen systemarkitektur och ett amerikanskt patent erhölls. I detta system skannas en linjär magnetfältfri region i vävnaden, vilket ger ett högt signal / brusförhållande och det är möjligt att skanna stora områden snabbare. Öppningssidiga konfigurationer är dock mycket bekvämare för patienter än slutna system. Det kommer att vara möjligt att genomföra små djurförsök i ASELSAN MPG-prototypsystemet, som kan skanna ett område med en diameter på 60 mm. Mätningar av upplösning och känslighet gjordes i systemet och fantomexperiment utfördes för att visa möjligheten att detektera vaskulär ocklusion.
Med ett självfinansierat projekt som lanserades i augusti 2020 har arbetet med att utveckla en MPG-skanner av mänsklig storlek inletts. Forskning planeras också för användning av denna skanner för magnetisk resonanstomografi. På detta sätt kan anatomisk information erhållas med MR-bilder och nanopartiklar kan ses med MPG.
Var den första att kommentera