Nanopartículas de óxido de ferro aumentam o contraste em scanners de ressonância magnética de baixo campo – Physics World

Sistemas de ressonância magnética portáteis de baixo campo (1–100 mT) que podem realizar exames com segurança fora de um conjunto dedicado de ressonância magnética podem revolucionar o uso desta modalidade de diagnóstico por imagem. Além de aliviar a necessidade de uma sala de imagem cara e dedicada à ressonância magnética, os scanners de baixo campo custam muito menos e exigem menos espaço e energia do que os scanners de ressonância magnética tradicionais que dependem de ímãs supercondutores criogênicos. Essas vantagens de custo tornam viável a implantação de scanners de ressonância magnética de baixo campo em hospitais e clínicas com dificuldades econômicas, enquanto sua portabilidade pode permitir a instalação em ambulâncias ou vans portáteis que atendem comunidades remotas.

O primeiro scanner comercial de ressonância magnética de baixo campo no local de atendimento é o Hyperfine Sistema portátil de imagem por ressonância magnética Swoop, que possui marcação CE e autorização US FDA 510k para neuroimagem. O Swoop é cada vez mais usado em departamentos de emergência de hospitais para obter imagens de pacientes com traumatismo cranioencefálico grave ou com suspeita de acidente vascular cerebral. Este scanner portátil opera a 64 mT – pelo menos 20 vezes menor que o campo magnético dos scanners de ressonância magnética convencionais.

Para expandir a aplicação clínica de scanners de ressonância magnética de baixo campo, no entanto, são necessários melhores agentes de contraste para melhorar a qualidade da imagem. Além disso, são necessárias mais pesquisas para compreender a relação entre as imagens de baixo campo e as propriedades subjacentes dos tecidos que elas representam.

Nanopartículas como agentes de contraste

Pesquisadores da Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia (NIST), o Universidade de Colorado Boulder e os votos de Universidade de Florença determinaram que as nanopartículas superparamagnéticas de óxido de ferro (SPIONs) superam significativamente um agente de contraste comercial à base de gadolínio (gadobenato dimeglumina, ou Gd-BOPTA) usado para exames em scanners de ressonância magnética 3 T. Escrevendo em Relatórios Científicos, eles descrevem as propriedades dos agentes de contraste à base de óxido de ferro durante a aquisição de exames de ressonância magnética de baixo campo.

Aproximadamente 25% de todos os exames de ressonância magnética em intensidades de campo clínico utilizam agentes de contraste – materiais magnéticos que são injetados nos pacientes para melhorar o contraste da imagem, permitindo que as características anatômicas sejam distinguidas pelo seu nível de brilho ou escuridão. Os agentes de contraste podem ajudar os radiologistas a identificar tecidos não saudáveis ​​com base nos padrões de realce de um tumor por RM. Por exemplo, a vasculatura tumoral pode acumular mais contraste do que o tecido saudável, e um tumor que pode não ser visível sem contraste pode tornar-se visível.

A eficácia de um agente de contraste está diretamente relacionada às suas propriedades físicas e magnéticas. Autor principal Samuel Oberdick, do NIST e da Universidade do Colorado Boulder, e os coautores caracterizaram SPIONs monodispersas revestidas com ácido carboxílico com diâmetros variando de 4.9 a 15.7 nm. Seu objetivo era compreender as propriedades dependentes do tamanho de T₁ contraste em baixas intensidades de campo (uma imagem de RM ponderada em T1 demonstra diferenças nos tempos de relaxamento longitudinal dos tecidos). Ao obter imagens de um fantasma de ressonância magnética, eles determinaram as propriedades de contraste da ressonância magnética em 64 mT usando o sistema Swoop e em 3 T usando um scanner pré-clínico.

Os pesquisadores determinaram que os agentes de contraste baseados em SPION apresentam qualidades favoráveis ​​como T₁ agentes de contraste para ressonância magnética de baixo campo, exibindo relaxividades longitudinais dependentes do tamanho e superando o Gd-BOPTA em quase nove vezes em temperatura ambiente e oito vezes em temperaturas fisiológicas. Eles também observaram que as relaxividades longitudinais das SPIONs a 64 mT eram quase uma ordem de grandeza maiores do que na intensidade de campo clínico padrão de 3 T. Uma alta relaxividade permite o uso de menores quantidades de contraste para criar marcadores brilhantes perceptíveis em uma imagem de RM.

Ressonância magnética portátil diagnostica acidente vascular cerebral à beira do leito do paciente

A equipe também mediu o campo baixo T₁ propriedades do ferumoxitol, um tratamento à base de nanopartículas de óxido de ferro para a deficiência de ferro. O ferumoxitol também apresentou contraste melhorado em comparação com o agente à base de gadolínio. Por já ter sido aprovado pela FDA, o ferumoxitol poderia ser imediatamente usado off-label para avaliar o T₁ contraste de agentes de contraste à base de nanopartículas de óxido de ferro em estudos clínicos.

Oberdick informa que a equipe agora planeja explorar as propriedades ideais para T baseado em SPION₁ agentes de contraste em campos baixos. Trabalhos futuros podem usar síntese personalizada de nanopartículas para criar SPIONs com tamanhos projetados e propriedades magnéticas para aumentar T₁ contraste em intensidades de campo baixas específicas.

Imaginando o cérebro

Em outro lugar no NIST, Kalina Jordanova e colegas têm trabalhado para validar métodos de criação de imagens com campos magnéticos mais fracos. Recentemente, eles mediram as propriedades do tecido cerebral com baixa intensidade de campo magnético em um estudo com cinco voluntários do sexo masculino e cinco do sexo feminino, relatando suas descobertas em Materiais de Ressonância Magnética em Física, Biologia e Medicina.

A equipe coletou imagens de RM de 64 mT de todo o cérebro e obteve dados da substância cinzenta, substância branca e líquido cefalorraquidiano. Estes três constituintes cerebrais respondem ao campo magnético baixo de maneiras diferentes e produzem sinais distintos que refletem as suas propriedades únicas. Isto permite que o sistema de ressonância magnética produza imagens contendo informações quantitativas sobre cada constituinte.

“Com sistemas de ressonância magnética de baixo campo, o contraste das imagens é diferente, por isso precisamos saber como é o tecido humano nessas intensidades de campo mais baixas”, diz Jordanova. “Conhecer as propriedades quantitativas do tecido permite-nos desenvolver novas estratégias de recolha de imagens para este sistema de ressonância magnética”, acrescenta o coautor Kate Keenan.

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