Το Magnetic Particle Imaging (MPG) είναι μια νέα μέθοδος απεικόνισης που εμφανίστηκε το 2005. Τα μαγνητικά νανοσωματίδια που μπορούν να χορηγηθούν στο σώμα με διαφορετικούς τρόπους (αγγειακή πρόσβαση, αναπνοή, τοπική ένεση κ.λπ.) μπορούν να απεικονιστούν χρησιμοποιώντας μαγνητικά πεδία με MPG. Το MPG έχει πλεονεκτήματα όπως η χρήση νανοσωματιδίων με βάση το οξείδιο του σιδήρου που δεν βλάπτουν το σώμα, εικόνες υψηλής ανάλυσης μπορούν να ληφθούν σε πραγματικό χρόνο ή σχεδόν σε πραγματικό χρόνο, οποιοδήποτε μέρος του σώματος μπορεί να προβληθεί χωρίς περιορισμούς βάθους και η ιοντίζουσα ακτινοβολία είναι δεν χρησιμοποιείται. Συνεχίζονται ερευνητικές μελέτες για τη χρήση MPG σε μια μεγάλη ποικιλία ιατρικών εφαρμογών όπως αγγειογραφία, απεικόνιση όγκων, απεικόνιση αιμορραγιών εντός του σώματος, παρακολούθηση βλαστικών κυττάρων και λειτουργική απεικόνιση εγκεφάλου.
Βασικές αρχές λειτουργίας της μεθόδου απεικόνισης μαγνητικών σωματιδίων
Τα μαγνητικά νανοσωματίδια, με διαμέτρους που κυμαίνονται από 5 nm έως 100 nm, αποτελούνται γενικά από έναν πυρήνα οξειδίου του σιδήρου (Fe304O2/Fe3OXNUMX) και ένα πολυμερές επικαλυμμένο γύρω από αυτόν τον πυρήνα. Σε αυτές τις διαμέτρους, το οξείδιο του σιδήρου εμφανίζει υπερπαραμαγνητικές ιδιότητες. Με άλλα λόγια, ενώ η μέση μαγνήτισή τους είναι μηδέν όταν δεν υπάρχει μαγνητικό πεδίο στο περιβάλλον, όταν εφαρμόζεται μαγνητικό πεδίο μαγνητίζονται γρήγορα προς την κατεύθυνση αυτού του πεδίου. Η επικάλυψη των πυρήνων με πολυμερές αποτρέπει τη συνένωση των σωματιδίων και εμποδίζει τον εντοπισμό και την καταστροφή τους από το ανοσοποιητικό σύστημα του σώματος. Με αυτόν τον τρόπο, επεκτείνεται ο χρόνος κυκλοφορίας των νανοσωματιδίων στο σώμα. Επιπρόσθετα, είναι δυνατό να λειτουργικοποιηθούν τα νανοσωματίδια συνδέοντας μόρια όπως αντισώματα, φάρμακα, ένζυμα και νουκλεϊκά οξέα στα πολυμερή. Έτσι, τα σωματίδια μπορούν να είναι προικισμένα με ιδιότητες όπως απεικόνιση από έξω από το σώμα, σύνδεση με κύτταρα στόχους (π.χ. κύτταρα όγκου) και μεταφορά και απελευθέρωση φαρμάκου.
Η μαγνητική απεικόνιση σωματιδίων, λόγω του ονόματός της, μπορεί να συγχέεται με τη μαγνητική τομογραφία (MRI). Ωστόσο, αυτές οι δύο μέθοδοι είναι εντελώς διαφορετικές μεταξύ τους όσον αφορά τόσο την αρχή λειτουργίας όσο και τις εικόνες που λαμβάνονται. Ενώ οι ιστοί παρατηρούνται ανατομικά σε μαγνητική τομογραφία, οι ιστοί δεν είναι ορατοί σε εικόνες MPG, εμφανίζονται μόνο μαγνητικά νανοσωματίδια που δίδονται στο σώμα. Έτσι, η ανατομική εικόνα και η εικόνα νανοσωματιδίων δεν αλληλεπιδρούν μεταξύ τους και η απεικόνιση μπορεί να πραγματοποιηθεί ανάλογα με την απόλυτη πυκνότητα νανοσωματιδίων.
Στη μέθοδο MPG, δημιουργείται μια ζώνη (ζώνη χωρίς μαγνητικό πεδίο - MAB) στην οποία το μαγνητικό πεδίο μηδενίζεται στην εμφανιζόμενη περιοχή. Δεδομένου ότι η πυκνότητα μαγνητικού πεδίου γύρω από το MAB είναι χαμηλή, οι φορείς μαγνητισμού των νανοσωματιδίων σε αυτήν την περιοχή είναι σε τυχαίες κατευθύνσεις. Όσο πιο μακριά από το MAB, τόσο μεγαλύτερη είναι η ένταση του μαγνητικού πεδίου. Ο μαγνητισμός των νανοσωματιδίων στο έντονο μαγνητικό πεδίο ευθυγραμμίζεται στην ίδια κατεύθυνση με το εφαρμοζόμενο μαγνητικό πεδίο (κατάσταση μαγνητικού κορεσμού). Όταν εφαρμόζεται χρονικά μεταβαλλόμενο ομοιογενές μαγνητικό πεδίο, αυτό το μαγνητικό πεδίο δεν μπορεί να αντιδράσει επειδή τα νανοσωματίδια εκτός του MAB βρίσκονται σε κορεσμένη κατάσταση. Τα νανοσωματίδια γύρω από το MAB αντιδρούν γρήγορα και μαγνητίζονται. Αυτό το σήμα μαγνητισμού λαμβάνεται χρησιμοποιώντας πηνία λήψης. Το MAB σαρώνεται ηλεκτρονικά ή / και μηχανικά εντός της περιοχής απεικόνισης για να ληφθεί μια εικόνα ανάλογη με την πυκνότητα των νανοσωματιδίων.
Σπουδές στο ASELSAN
Δεν υπάρχει ακόμα εμπορική συσκευή MPG σε μέγεθος ανθρώπου στον κόσμο. Ένα μοναδικό πρωτότυπο σύστημα MPG έχει αναπτυχθεί στο Κέντρο Έρευνας ASELSAN. Λαμβάνοντας υπόψη τις επεμβατικές εφαρμογές, προτάθηκε μια νέα αρχιτεκτονική συστήματος ανοικτού άκρου και αποκτήθηκε ένα δίπλωμα ευρεσιτεχνίας των ΗΠΑ. Σε αυτό το σύστημα, μια γραμμική περιοχή χωρίς μαγνητικό πεδίο σαρώνεται στον ιστό, οπότε λαμβάνεται υψηλή αναλογία σήματος προς θόρυβο και είναι δυνατή η ταχύτερη σάρωση μεγάλων περιοχών. Ωστόσο, οι διαμορφώσεις ανοιχτής όψης είναι πολύ πιο άνετες για τους ασθενείς από τα κλειστά συστήματα. Θα είναι δυνατή η διεξαγωγή πειραμάτων μικρών ζώων στο πρωτότυπο σύστημα ASELSAN MPG, το οποίο μπορεί να σαρώσει μια περιοχή με διάμετρο 60 mm. Πραγματοποιήθηκαν μετρήσεις ανάλυσης και ευαισθησίας στο σύστημα, και διεξήχθησαν φανταστικά πειράματα για να δείξει τη σκοπιμότητα ανίχνευσης αγγειακής απόφραξης.
Με ένα αυτοχρηματοδοτούμενο έργο που ξεκίνησε τον Αύγουστο του 2020, ξεκίνησαν οι εργασίες για την ανάπτυξη ενός σαρωτή MPG ανθρώπινου μεγέθους. Σχεδιάζεται επίσης έρευνα για τη χρήση αυτού του σαρωτή για απεικόνιση μαγνητικού συντονισμού. Με αυτόν τον τρόπο, μπορούν να ληφθούν ανατομικές πληροφορίες με εικόνες MR και νανοσωματίδια μπορούν να οπτικοποιηθούν με MPG.
Γίνετε ο πρώτος που θα σχολιάσει