Τα νανοσωματίδια οξειδίου του σιδήρου ενισχύουν την αντίθεση σε σαρωτές μαγνητικής τομογραφίας χαμηλού πεδίου - Physics World

Φορητά συστήματα μαγνητικής τομογραφίας χαμηλού πεδίου (1–100 mT) που μπορούν να εκτελούν με ασφάλεια σαρώσεις εκτός μιας ειδικής σουίτας μαγνητικής τομογραφίας θα μπορούσαν να φέρουν επανάσταση στη χρήση αυτής της μεθόδου διαγνωστικής απεικόνισης. Εκτός από την ανακούφιση της ανάγκης για μια ακριβή αίθουσα απεικόνισης αποκλειστικής μαγνητικής τομογραφίας, οι σαρωτές χαμηλού πεδίου κοστίζουν πολύ λιγότερο και απαιτούν λιγότερο χώρο και ισχύ από τους παραδοσιακούς σαρωτές MRI που βασίζονται σε κρυογονικούς υπεραγώγιμους μαγνήτες. Τέτοια πλεονεκτήματα κόστους καθιστούν εφικτή την ανάπτυξη σαρωτών μαγνητικής τομογραφίας χαμηλού πεδίου σε νοσοκομεία και κλινικές με οικονομική πρόκληση, ενώ η φορητότητά τους μπορεί να επιτρέψει την εγκατάσταση σε ασθενοφόρα ή φορητά φορτηγά που εξυπηρετούν απομακρυσμένες κοινότητες.

Ο πρώτος εμπορικός σαρωτής μαγνητικής τομογραφίας χαμηλού πεδίου σημείου φροντίδας είναι του Hyperfine Φορητό σύστημα απεικόνισης MR Swoop, το οποίο διαθέτει σήμα CE και άδεια 510k του FDA των ΗΠΑ για νευροαπεικόνιση. Το Swoop χρησιμοποιείται όλο και περισσότερο στα τμήματα επειγόντων περιστατικών των νοσοκομείων για την απεικόνιση ασθενών με σοβαρό τραύμα στο κεφάλι ή με υποψία εγκεφαλικού επεισοδίου. Αυτός ο φορητός σαρωτής λειτουργεί στα 64 mT – τουλάχιστον 20 φορές χαμηλότερα από το μαγνητικό πεδίο στους συμβατικούς σαρωτές MRI.

Ωστόσο, για να επεκταθεί η κλινική εφαρμογή των σαρωτών μαγνητικής τομογραφίας χαμηλού πεδίου, χρειάζονται καλύτεροι παράγοντες αντίθεσης για τη βελτίωση της ποιότητας της εικόνας. Επιπλέον, απαιτείται περισσότερη έρευνα για την κατανόηση της σχέσης μεταξύ εικόνων χαμηλού πεδίου και των υποκείμενων ιδιοτήτων ιστού που αντιπροσωπεύουν.

Τα νανοσωματίδια ως παράγοντες αντίθεσης

Ερευνητές στο Εθνικό Ινστιτούτο Προτύπων και Τεχνολογίας (NIST), το University of Colorado Boulder και την Πανεπιστήμιο της Φλωρεντίας έχουν καθορίσει ότι τα υπερπαραμαγνητικά νανοσωματίδια οξειδίου του σιδήρου (SPIONs) υπερτερούν σημαντικά ενός εμπορικού σκιαγραφικού παράγοντα με βάση το γαδολίνιο (gadobenate dimeglumine ή Gd-BOPTA) που χρησιμοποιείται για εξετάσεις σε σαρωτές μαγνητικής τομογραφίας 3 T. Γράφοντας μέσα Επιστημονικές Εκθέσεις, περιγράφουν τις ιδιότητες των παραγόντων αντίθεσης με βάση το οξείδιο του σιδήρου κατά τη λήψη σαρώσεων μαγνητικής τομογραφίας χαμηλού πεδίου.

Περίπου το 25% όλων των εξετάσεων μαγνητικής τομογραφίας σε εντάσεις κλινικού πεδίου χρησιμοποιούν σκιαγραφικά - μαγνητικά υλικά που εγχέονται στους ασθενείς για να ενισχύσουν την αντίθεση της εικόνας, επιτρέποντας τη διάκριση των ανατομικών χαρακτηριστικών από το επίπεδο φωτεινότητας ή σκοταδισμού. Οι σκιαγραφικοί παράγοντες μπορούν να βοηθήσουν τους ακτινολόγους να εντοπίσουν τον ανθυγιεινό ιστό με βάση τα μοτίβα ενίσχυσης της μαγνητικής τομογραφίας ενός όγκου. Για παράδειγμα, το αγγείο του όγκου μπορεί να συσσωρεύσει περισσότερη αντίθεση από τον υγιή ιστό και ένας όγκος που μπορεί να μην ήταν ορατός χωρίς σκιαγραφικό μπορεί να γίνει ορατός.

Η αποτελεσματικότητα ενός παράγοντα αντίθεσης σχετίζεται άμεσα με τις φυσικές και μαγνητικές του ιδιότητες. Κύριος συγγραφέας Σάμουελ Όμπερντικ, από το NIST και το Πανεπιστήμιο του Colorado Boulder, και οι συγγραφείς χαρακτήρισαν μονοδιεσπαρμένα SPION επικαλυμμένα με καρβοξυλικό οξύ με διαμέτρους που κυμαίνονται από 4.9 έως 15.7 nm. Στόχος τους ήταν να κατανοήσουν τις ιδιότητες που εξαρτώνται από το μέγεθος του T₁ αντίθεση σε χαμηλές εντάσεις πεδίου (μια εικόνα MR με στάθμιση T1 δείχνει διαφορές στους χρόνους διαμήκους χαλάρωσης των ιστών). Απεικονίζοντας ένα φάντασμα MRI, προσδιόρισαν τις ιδιότητες αντίθεσης MRI στα 64 mT χρησιμοποιώντας το σύστημα Swoop και στους 3 T χρησιμοποιώντας έναν προκλινικό σαρωτή.

Οι ερευνητές προσδιόρισαν ότι τα σκιαγραφικά που βασίζονται στο SPION εμφανίζουν ευνοϊκές ιδιότητες όπως το T₁ σκιαγραφικοί παράγοντες για μαγνητική τομογραφία χαμηλού πεδίου, που παρουσιάζουν διαμήκεις χαλαρότητες που εξαρτώνται από το μέγεθος και υπερτερούν του Gd-BOPTA κατά σχεδόν εννέα φορές σε θερμοκρασία δωματίου και οκτώ φορές σε φυσιολογικές θερμοκρασίες. Παρατήρησαν επίσης ότι οι διαμήκεις χαλαρότητες των SPION στα 64 mT ήταν σχεδόν μια τάξη μεγέθους μεγαλύτερες από την τυπική ένταση κλινικού πεδίου των 3 Τ. Η υψηλή χαλαρότητα επιτρέπει τη χρήση μικρότερων ποσοτήτων αντίθεσης για τη δημιουργία αντιληπτών φωτεινών δεικτών σε μια εικόνα MR.

Η φορητή μαγνητική τομογραφία διαγιγνώσκει εγκεφαλικό στο κρεβάτι του ασθενούς

Η ομάδα μέτρησε επίσης το Τ χαμηλού πεδίου₁ ιδιότητες της φερουμοξυτόλης, μιας θεραπείας με βάση νανοσωματίδια οξειδίου του σιδήρου για την ανεπάρκεια σιδήρου. Η Ferumoxytol έδειξε επίσης ενισχυμένη αντίθεση σε σύγκριση με τον παράγοντα με βάση το γαδολίνιο. Επειδή είναι ήδη εγκεκριμένο από τον FDA, η φερουμοξυτόλη θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί αμέσως εκτός ετικέτας για την αξιολόγηση του T₁ αντίθεση των παραγόντων αντίθεσης με βάση νανοσωματίδια οξειδίου του σιδήρου σε κλινικές μελέτες.

Ο Oberdick συμβουλεύει ότι η ομάδα σχεδιάζει τώρα να εξερευνήσει τις βέλτιστες ιδιότητες για το T που βασίζεται στο SPION₁ παράγοντες αντίθεσης σε χαμηλά πεδία. Η μελλοντική εργασία μπορεί να χρησιμοποιήσει προσαρμοσμένη σύνθεση νανοσωματιδίων για τη δημιουργία SPION με μηχανικά μεγέθη και μαγνητικές ιδιότητες για την αύξηση του T₁ αντίθεση σε συγκεκριμένες χαμηλές εντάσεις πεδίου.

Απεικόνιση του εγκεφάλου

Αλλού στο NIST, Καλίνα Τζορντάνοβα και οι συνάδελφοί τους εργάζονται για να επικυρώσουν μεθόδους για τη δημιουργία εικόνων με ασθενέστερα μαγνητικά πεδία. Πρόσφατα μέτρησαν τις ιδιότητες του εγκεφαλικού ιστού σε χαμηλή ένταση μαγνητικού πεδίου σε μια μελέτη πέντε ανδρών και πέντε γυναικών εθελοντών, αναφέροντας τα ευρήματά τους σε Υλικά Μαγνητικού Συντονισμού στη Φυσική, τη Βιολογία και την Ιατρική.

Η ομάδα συνέλεξε εικόνες MR 64 mT ολόκληρου του εγκεφάλου και έλαβε δεδομένα από τη φαιά ουσία, τη λευκή ουσία και το εγκεφαλονωτιαίο υγρό. Αυτά τα τρία συστατικά του εγκεφάλου ανταποκρίνονται στο χαμηλό μαγνητικό πεδίο με διαφορετικούς τρόπους και παράγουν διακριτικά σήματα που αντανακλούν τις μοναδικές τους ιδιότητες. Αυτό επιτρέπει στο σύστημα MRI να παράγει εικόνες που περιέχουν ποσοτικές πληροφορίες για κάθε συστατικό.

«Με τα συστήματα μαγνητικής τομογραφίας χαμηλού πεδίου, η αντίθεση των εικόνων είναι διαφορετική, επομένως πρέπει να γνωρίζουμε πώς βλέπει ο ανθρώπινος ιστός αυτές τις χαμηλότερες δυνάμεις πεδίου», λέει η Jordanova. «Η γνώση των ποσοτικών ιδιοτήτων του ιστού μας επιτρέπει να αναπτύξουμε νέες στρατηγικές συλλογής εικόνων για αυτό το σύστημα μαγνητικής τομογραφίας», προσθέτει ο συν-συγγραφέας Katy Keenan.

• SEO Powered Content & PR Distribution. Ενισχύστε σήμερα.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Ενδυναμώστε τον εαυτό σας. Πρόσβαση εδώ.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Ενισχύθηκε η γνώση. Πρόσβαση εδώ.
• PlatoESG. Αυτοκίνητο / EVs, Ανθρακας, Cleantech, Ενέργεια, Περιβάλλον, Ηλιακός, Διαχείριση των αποβλήτων. Πρόσβαση εδώ.
• PlatoHealth. Ευφυΐα βιοτεχνολογίας και κλινικών δοκιμών. Πρόσβαση εδώ.
• ChartPrime. Ανεβάστε το Trading Game σας με το ChartPrime. Πρόσβαση εδώ.
• BlockOffsets. Εκσυγχρονισμός της περιβαλλοντικής αντιστάθμισης ιδιοκτησίας. Πρόσβαση εδώ.
• πηγή: https://physicsworld.com/a/iron-oxide-nanoparticles-boost-the-contrast-in-low-field-mri-scanners/