By 케나 휴즈-캐슬베리 01년 2022월 XNUMX일 게시됨
암성 종양을 탐지하고 추적하는 데 사용되는 현재 기술은 제한적입니다. MRI (자기 공명 영상)은 일반적으로 다양한 유형의 암을 선별하는 데 사용되지만 항상 모든 것을 포착하지는 않습니다. 에 따르면 하나의 기사, 유방암 MRI 해석의 약 58%는 적어도 하나의 잠재적인 종양을 간과할 수 있습니다. 모든 스캔이 종양을 찾는 것은 아니지만 여전히 환자가 걱정할 수 있는 충분한 모호성과 오해를 유발하는 스캔입니다. 이 문제를 해결하기 위해 뮌헨 공과 대학의 연구원(TUM)은 과분극이라는 특수 양자 프로세스를 사용하여 MRI 영상을 개선하기 위해 노력하고 있습니다.
과분극이란 무엇입니까?
양자 규모에서 많은 원자와 분자는 특정 회전, 핵이나 전자가 특정 방식으로 움직일 수 있음을 의미합니다. 자기장을 사용하여 MRI 기계는 이미지를 만들기 위해 이러한 분자의 스핀을 포착할 수 있습니다. 과학자들은 이러한 스핀의 방향을 다음을 통해 제어할 수 있습니다. 편광, 자기장 또는 때로는 전기장이 원자를 특정 방식으로 회전시키는 곳입니다. 과분극에서 원자는 정상적인 양보다 훨씬 더 극단적인 방향으로 회전합니다. 모든 스핀이 한 방향으로 정렬되면 MRI는 더 강한 신호로 원자를 감지하여 더 정확하고 더 나은 해상도를 허용합니다.
종양 추적
실제로 모든 스핀을 정렬하고 분자를 과분극 어려울 수 있습니다. 이 과정을 더 쉽게 하기 위해 연구자들은 파라수소(parahydrogen)라고 불리는 특별한 자기 상태의 수소를 사용하여 MRI 기계에 더 강한 신호를 생성하려고 시도했습니다. 교수에 따르면 프란츠 실링 뮌헨 공과 대학의: "파라수소는 수소의 특별한 스핀 상태이며 오르토수소인 수소의 다른 스핀 상태보다 낮은 에너지 상태에 있습니다." 특별한 스핀 상태 때문에 파라수소는 액체 질소를 사용하여 매우 낮은 온도에서 생성됩니다.
그러나 파라수소는 양자 역학으로 인해 MRI 기계로 측정할 수 없습니다. 그러나 그것은 다른 분자의 과분극을 일으킬 수 있습니다. 감광도 MRI 스캔의. 연구자들은 파라수소를 사용하여 종양이 생성하는 대사 산물인 피루브산을 과분극시킬 수 있었습니다. 연구원들은 MRI 스캔에서 피루브산이 어디에 있는지 추적하여 암성 종양의 위치를 추정할 수 있었습니다. 파라수소와 자극을 라디오파와 결합하여 연구자들은 피루브산의 탄소 원자를 과분극시킬 수 있었고 MRI 스캔에서 더 강한 신호를 볼 수 있었습니다.
암성 종양에 대한 기술
결과는 암성 종양 스크리닝을 위한 더 효과적인 방법을 제안했기 때문에 연구자들은 이 방법이 미래에 사용될 수 있기를 희망합니다. "임상 파라수소 편광자는 잠재적으로 안전하고 강력하며 광범위하게 적용 가능한 기술을 제공하여 핵 스핀의 신호를 향상시켜 대사 영상을 허용합니다." 쉴링 박사 추가했습니다. "대사 영상은 암 치료에 대한 조기 반응 평가와 전악성 암 병변의 조기 발견을 약속합니다." 이러한 결과를 바탕으로 연구팀은 과분극기의 프로토타입을 만들기 위해 노력하고 있으며, 이는 더 많은 생명을 구할 수 있는 보다 효과적인 스크리닝을 위한 길을 닦는 데 도움이 됩니다.
Kenna Hughes-Castleberry는 Inside Quantum Technology의 전속 작가이자 JILA(University of Colorado Boulder와 NIST 간의 파트너십)의 과학 커뮤니케이터입니다. 그녀의 글쓰기 비트에는 심층 기술, 메타버스 및 양자 기술이 포함됩니다.
