Raudoksiidi nanoosakesed suurendavad kontrasti madala väljaga MRI-skannerites – Physics World

Kaasaskantavad madala väljaga (1–100 mT) MRI-süsteemid, mis suudavad ohutult skaneerida väljaspool spetsiaalset MRI-komplekti, võivad selle diagnostilise pildistamisviisi kasutamises muuta. Lisaks sellele, et madala väljaga skannerid vähendavad vajadust kalli, MRI-ga pildistamisruumi järele, maksavad need palju vähem ning nõuavad vähem ruumi ja võimsust kui traditsioonilised MRI-skannerid, mis põhinevad krüogeensetel ülijuhtivatel magnetitel. Sellised kulude eelised võimaldavad madala väljaga MRI-skannerite kasutuselevõttu majanduslikult rasketes haiglates ja kliinikutes, samas kui nende teisaldatavus võib võimaldada paigaldamist kiirabiautodesse või teisaldatavatesse kaubikutesse, mis teenindavad kaugeid kogukondi.

Esimene müügilolev madala väljaga MRI skanner on Hyperfine'i oma Swoopi kaasaskantav MR-pildisüsteem, millel on CE-märgis ja USA FDA 510k kliirens neurokuvamiseks. Swoopi kasutatakse üha enam haiglate erakorralise meditsiini osakondades raske peatraumaga või insuldi kahtlusega patsientide pildistamiseks. See kaasaskantav skanner töötab 64 mT juures – vähemalt 20 korda madalam kui tavaliste MRI-skannerite magnetväli.

Madala väljaga MRI-skannerite kliinilise rakenduse laiendamiseks on aga pildikvaliteedi parandamiseks vaja paremaid kontrastaineid. Lisaks on vaja rohkem uuringuid, et mõista seost madala väljaga kujutiste ja nende aluseks olevate koeomaduste vahel.

Nanoosakesed kontrastainetena

Teadlased Riiklik standardite ja tehnoloogia instituut (NIST), Colorado ülikooli Boulder ja Firenze ülikool on kindlaks teinud, et superparamagnetilised raudoksiidi nanoosakesed (SPION-id) ületavad märkimisväärselt kaubanduslikku gadoliiniumipõhist kontrastainet (gadobenaatdimeglumiin või Gd-BOPTA), mida kasutatakse 3T MRI-skannerite uuringutes. Sisse kirjutamine Teaduslikud aruanded, kirjeldavad nad raudoksiidipõhiste kontrastainete omadusi madala väljaga MRI skaneerimisel.

Ligikaudu 25% kõigist kliinilise väljatugevusega MRI uuringutest kasutavad kontrastaineid – magnetilisi materjale, mida süstitakse patsientidele kujutise kontrastsuse suurendamiseks, mis võimaldab eristada anatoomilisi tunnuseid nende heleduse või tumeduse taseme järgi. Kontrastained võivad aidata radioloogidel tuvastada ebatervislikku kudet kasvaja MR-i võimendusmustrite põhjal. Näiteks kasvaja veresoonkond võib koguneda rohkem kontrasti kui terve kude ja kasvaja, mis ei pruugi olla ilma kontrastsuseta nähtav, võib muutuda nähtavaks.

Kontrastaine efektiivsus on otseselt seotud selle füüsikaliste ja magnetiliste omadustega. Juhtautor Samuel Oberdick, NISTist ja Colorado Boulderi ülikoolist ning kaasautorid iseloomustasid monodispersseid karboksüülhappega kaetud SPIONe läbimõõduga 4.9–15.7 nm. Nende eesmärk oli mõista T suurusest sõltuvaid omadusi₁ kontrastsus madala väljatugevusega (T1-kaalutud MR-pilt näitab erinevusi kudede pikisuunalistes lõdvestusaegades). MRI-fantoomi pildistamisel määrasid nad MRI kontrasti omadused 64 mT juures Swoopi süsteemi abil ja 3 T juures prekliinilise skanneriga.

Teadlased tegid kindlaks, et SPION-põhistel kontrastainetel on soodsad omadused nagu T₁ kontrastained madala väljaga MRI jaoks, millel on suurusest sõltuv pikisuunaline lõdvestus ja mis edestavad Gd-BOPTA-t peaaegu üheksa korda toatemperatuuril ja kaheksa korda füsioloogilistel temperatuuridel. Samuti täheldasid nad, et SPIONide pikisuunalised lõdvestused 64 mT juures olid peaaegu suurusjärgu võrra suuremad kui standardse kliinilise väljatugevuse 3 T korral. Kõrge lõdvestuvus võimaldab kasutada väiksemas koguses kontrasti, et luua MR-pildil tajutavaid eredaid markereid.

Kaasaskantav MRI diagnoosib insuldi patsiendi voodi kõrval

Meeskond mõõtis ka madala väljaga T₁ ferumoksütooli, raudoksiidi nanoosakestel põhineva rauapuuduse ravivahendi omadused. Ferumoksütoolil oli ka suurem kontrast võrreldes gadoliiniumipõhise ainega. Kuna see on juba FDA poolt heaks kiidetud, võib ferumoksütooli kohe kasutada märgistuseta, et hinnata T₁ raudoksiidi nanoosakestel põhinevate kontrastainete kontrastsus kliinilistes uuringutes.

Oberdick annab nõu, et meeskond kavatseb nüüd uurida SPION-põhise T optimaalseid omadusi₁ kontrastained madalatel väljadel. Tulevane töö võib kasutada nanoosakeste kohandatud sünteesi, et luua konstrueeritud suuruse ja magnetiliste omadustega SPION-e, et suurendada T₁ kontrast teatud madala väljatugevusega.

Aju pildistamine

Mujal NISTis Kalina Jordanova ja kolleegid on töötanud selle nimel, et valideerida meetodeid nõrgema magnetväljaga kujutiste loomiseks. Hiljuti mõõtsid nad ajukoe omadusi madala magnetvälja tugevuse juures viie meessoost ja viie naissoost vabatahtlikuga läbi viidud uuringus. Magnetresonantsmaterjalid füüsikas, bioloogias ja meditsiinis.

Töörühm kogus kogu ajust 64 mT MR-pilti ja sai andmeid hallaine, valgeaine ja tserebrospinaalvedeliku kohta. Need kolm ajukomponenti reageerivad madalale magnetväljale erineval viisil ja toodavad eristatavaid signaale, mis peegeldavad nende ainulaadseid omadusi. See võimaldab MRI-süsteemil toota pilte, mis sisaldavad iga koostisosa kohta kvantitatiivset teavet.

"Madala väljaga MRI süsteemide puhul on piltide kontrastsus erinev, seega peame teadma, kuidas inimkude neid madalamaid väljatugevusi näeb, " ütleb Jordanova. "Koe kvantitatiivsete omaduste tundmine võimaldab meil selle MRI-süsteemi jaoks välja töötada uued pildikogumisstrateegiad, " lisab kaasautor Katy Keenan.

• SEO-põhise sisu ja PR-levi. Võimenduge juba täna.
• PlatoData.Network Vertikaalne generatiivne Ai. Jõustage ennast. Juurdepääs siia.
• PlatoAiStream. Web3 luure. Täiustatud teadmised. Juurdepääs siia.
• PlatoESG. Autod/elektrisõidukid, Süsinik, CleanTech, Energia, Keskkond päikeseenergia, Jäätmekäitluse. Juurdepääs siia.
• PlatoTervis. Biotehnoloogia ja kliiniliste uuringute luureandmed. Juurdepääs siia.
• ChartPrime. Tõsta oma kauplemismängu ChartPrime'iga kõrgemale. Juurdepääs siia.
• BlockOffsets. Keskkonnakompensatsiooni omandi ajakohastamine. Juurdepääs siia.
• Allikas: https://physicsworld.com/a/iron-oxide-nanoparticles-boost-the-contrast-in-low-field-mri-scanners/