By كينا هيوز كاسلبيري نشر في 01 ديسمبر 2022
التكنولوجيا المستخدمة حاليًا لاكتشاف وتتبع الأورام السرطانية محدودة. التصوير بالرنين المغناطيسي عادةً ما يستخدم (التصوير بالرنين المغناطيسي) للكشف عن أنواع مختلفة من السرطان ، ولكنه لا يصيب دائمًا كل شيء. وفق مقال واحد قد تتجاهل حوالي 58٪ من تفسيرات التصوير بالرنين المغناطيسي لسرطان الثدي ورمًا محتملاً واحدًا على الأقل. على الرغم من أن عمليات المسح لا تبحث عن الأورام ، إلا أن تلك التي لا تزال تسبب ما يكفي من الغموض والتفسير الخاطئ لدرجة أن المرضى يمكن أن يصبحوا قلقين. لحل هذه المشكلة ، قام الباحثون في جامعة ميونيخ التقنية (توم) تعمل على تحسين التصوير بالرنين المغناطيسي باستخدام عملية كمية خاصة تسمى فرط الاستقطاب.
ما هو فرط الاستقطاب؟
على نطاق كمي ، العديد من الذرات والجزيئات محددة يدور ، بمعنى أن نواتهم أو إلكتروناتهم قد تتحرك بطريقة معينة. باستخدام المجال المغناطيسي ، يمكن لآلة التصوير بالرنين المغناطيسي أن تلتقط لفات هذه الجزيئات لتكوين صورة. يمكن للعلماء التحكم في اتجاه هذه الدورات عبر الاستقطاب، حيث يجبر مجال مغناطيسي أو كهربائي أحيانًا الذرات على الدوران بطريقة معينة. في حالة فرط الاستقطاب ، تدور الذرات في اتجاه متطرف بعيدًا عن المقدار الطبيعي. إذا تم محاذاة جميع الدورات في اتجاه واحد ، يمكن للتصوير بالرنين المغناطيسي اكتشاف الذرات بإشارة أقوى ، مما يسمح بمزيد من الدقة ودقة أفضل.
تتبع الأورام
عملية محاذاة جميع الدورات والحصول على جزيء فرط الاستقطاب يمكن أن يكون صعبا. لتسهيل العملية ، استخدم الباحثون حالة مغناطيسية خاصة من الهيدروجين تسمى باراهيدروجين لمحاولة إنشاء إشارة أقوى لجهاز التصوير بالرنين المغناطيسي. بحسب الأستاذ فرانز شيلينغ من جامعة ميونيخ التقنية: "الهيدروجين هو حالة دوران خاصة للهيدروجين وهو في حالة طاقة أقل من حالة الدوران الأخرى للهيدروجين وهو الهيدروجين." بسبب حالة الدوران الخاصة ، يتم إنتاج باراهيدروجين في درجات حرارة منخفضة جدًا باستخدام النيتروجين السائل.
ومع ذلك ، لا يمكن قياس الباراهيدروجين بواسطة آلة التصوير بالرنين المغناطيسي بسبب ديناميكيات الكم. ومع ذلك ، يمكن أن يسبب فرط استقطاب الجزيئات الأخرى ، مما يعزز حساسية من فحص التصوير بالرنين المغناطيسي. باستخدام الباراهيدروجين ، تمكن الباحثون من زيادة استقطاب البيروفات ، وهو منتج استقلابي تنتجه الأورام. في تتبع مكان وجود البيروفات في فحص التصوير بالرنين المغناطيسي ، يمكن للباحثين تقدير موقع الأورام السرطانية. من خلال الجمع بين باراهيدروجين والتحفيز مع موجات الراديو ، تمكن الباحثون من زيادة استقطاب ذرة كربون من البيروفات ، ورؤية إشارة أقوى في مسح التصوير بالرنين المغناطيسي.
تقنية لعلاج الأورام السرطانية
نظرًا لأن النتائج تشير إلى طريقة أكثر فعالية لفحص الأورام السرطانية ، يأمل الباحثون أن يتم استخدام هذه الطريقة في المستقبل. "من المحتمل أن يوفر مستقطب الباراهيدروجين السريري تقنية آمنة وقوية وقابلة للتطبيق على نطاق واسع لتعزيز إشارة الدوران النووي للسماح بالتصوير الأيضي ،" دكتور شيلينغ مضاف. "التصوير الأيضي يعد بتقييم الاستجابة المبكرة للعلاج في السرطان والكشف المبكر عن الآفات السرطانية السابقة للخبيثة." بهذه النتائج ، يعمل فريق من الباحثين على إنشاء نموذج أولي من فرط الاستقطاب ، مما يساعد على تمهيد الطريق لمزيد من الفحوصات الفعالة ، والتي بدورها قد تنقذ المزيد من الأرواح.
كينا هيوز-كاسلبيري هي كاتبة في Inside Quantum Technology و Science Communicator في JILA (شراكة بين جامعة كولورادو بولدر و NIST). تشمل إيقاعات كتابتها التكنولوجيا العميقة ، والميتافيرس ، والتكنولوجيا الكمومية.
