酸化鉄ナノ粒子が低磁場 MRI スキャナーのコントラストを向上 – Physics World

専用の MRI スイートの外で安全にスキャンを実行できるポータブルな低磁場 (1 ～ 100 mT) MRI システムは、この画像診断モダリティの使用に革命をもたらす可能性があります。 低磁場スキャナは、高価な MRI 専用の画像処理室の必要性を軽減するだけでなく、極低温超電導磁石に依存する従来の MRI スキャナよりもコストがはるかに低く、必要なスペースと電力も少なくなります。 このようなコスト上の利点により、低磁場 MRI スキャナを経済的に困難な病院や診療所に導入することが可能になります。また、その可搬性により、遠隔地地域でサービスを提供する救急車やポータブル バンに設置できる可能性があります。

最初の商用ポイントオブケア低磁場 MRI スキャナーは Hyperfine の Swoop ポータブル MR イメージング システム、神経画像処理に関して CE マークおよび米国 FDA 510k の認可を取得しています。 Swoop は、重度の頭部外傷を負った患者や脳卒中の疑いのある患者を画像化するために病院の救急部門で使用されることが増えています。 このポータブル スキャナは、従来の MRI スキャナの磁場よりも少なくとも 64 倍低い 20 mT で動作します。

しかし、低磁場 MRI スキャナの臨床応用を拡大するには、画質を向上させるためにより優れた造影剤が必要です。 さらに、低磁場画像とそれが表す根底にある組織特性との関係を理解するには、さらなる研究が必要です。

造影剤としてのナノ粒子

の研究者 米国標準技術局 (NIST)、 コロラド大学ボールダー校 と フィレンツェ大学 らは、超常磁性酸化鉄ナノ粒子 (SPION) が、3 T MRI スキャナーでの検査に使用される市販のガドリニウムベースの造影剤 (ガドベン酸ジメグルミン、または Gd-BOPTA) よりも大幅に優れていることを確認しました。 書き込み中 科学的なレポート、彼らは、低磁場 MRI スキャンの取得中の酸化鉄ベースの造影剤の特性について説明しています。

臨床磁場強度でのすべての MRI 検査の約 25% では、造影剤が使用されます。造影剤は、画像のコントラストを高めるために患者に注入される磁性材料で、明るさや暗さのレベルによって解剖学的特徴を区別できるようにします。 造影剤は、放射線科医が腫瘍の MR 増強パターンに基づいて異常な組織を特定するのに役立ちます。 たとえば、腫瘍の血管系は健康な組織よりも多くのコントラストを蓄積する可能性があり、コントラストがなければ見えなかった腫瘍が見えるようになる可能性があります。

造影剤の有効性は、その物理的および磁気的特性に直接関係しています。 主著者 サミュエル・オバーディックNISTとコロラド大学ボルダー校の共同研究者らは、直径が4.9～15.7nmの範囲の単分散カルボン酸でコーティングされたSPIONの特性を調べた。 彼らの目的は、T のサイズ依存特性を理解することでした。₁ 低い磁場強度でのコントラスト (T1 強調 MR 画像は、組織の縦緩和時間の違いを示します)。 MRI ファントムを画像化することにより、Swoop システムを使用して 64 mT で、前臨床スキャナーを使用して 3 T で MRI コントラスト特性を測定しました。

研究者らは、SPION ベースの造影剤が T として好ましい品質を示すと判断しました。₁ 低磁場 MRI 用の造影剤。サイズ依存の縦緩和能を示し、Gd-BOPTA よりも室温で約 64 倍、生理的温度で約 3 倍優れた性能を発揮します。 彼らはまた、XNUMX mT での SPION の縦緩和能が、標準的な臨床磁場強度の XNUMX T よりもほぼ XNUMX 桁大きいことも観察しました。高い緩和能により、より少ない量のコントラストを使用して、MR 画像上に知覚可能な明るいマーカーを作成することができます。

ポータブルMRIは患者のベッドサイドで脳卒中を診断します

チームはまた、低磁場のTも測定しました。₁ 酸化鉄ナノ粒子ベースの鉄欠乏症治療薬フェルモキシトールの特性。 フェルモキシトールは、ガドリニウムベースの薬剤と比較してコントラストの向上も示しました。 フェルモキシトールはすでに FDA に承認されているため、T の評価に適応外ですぐに使用できます。₁ 臨床研究における酸化鉄ナノ粒子ベースの造影剤のコントラスト。

オバーディック氏は、チームは現在、SPION ベースの T の最適な特性を探索する予定であるとアドバイスしています。₁ 低磁場での造影剤。 将来の研究では、ナノ粒子のカスタム合成を使用して、T を増加させるために設計されたサイズと磁気特性を備えた SPION を作成する可能性があります。₁ 特定の低い電界強度でのコントラスト。

脳を画像化する

NIST の他の場所では、 カリーナ・ジョルダノバ と同僚は、より弱い磁場で画像を作成する方法の検証に取り組んできました。 彼らは最近、男性 XNUMX 名と女性 XNUMX 名のボランティアを対象とした研究で、低磁場強度における脳組織の特性を測定し、その結果を報告しました。 物理学、生物学、医学における磁気共鳴材料.

研究チームは脳全体の64mTのMR画像を収集し、灰白質、白質、脳脊髄液からデータを取得した。 これら XNUMX つの脳構成要素は、さまざまな方法で低磁場に反応し、それぞれの固有の特性を反映する独特の信号を生成します。 これにより、MRI システムは各成分に関する定量的な情報を含む画像を生成できるようになります。

「低磁場 MRI システムでは、画像のコントラストが異なるため、これらの低磁場強度で人間の組織がどのように見えるかを知る必要があります」とジョルダノバ氏は言います。 「組織の定量的特性を知ることで、この MRI システム用の新しい画像収集戦略を開発できるようになります」と共著者は付け加えます。 ケイティ・キーナン.

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• 情報源： https://physicsworld.com/a/iron-oxide-nanoparticles-boost-the-contrast-in-low-field-mri-scanners/