Demir oksit nanopartikülleri düşük alanlı MRI tarayıcılarında kontrastı artırıyor - Fizik Dünyası

Demir oksit nanopartikülleri düşük alanlı MRI tarayıcılarında kontrastı artırıyor - Fizik Dünyası

Zaman Damgası: 7 Eylül 2023 5:00

NIST araştırmacısı Sam Oberdick
MRI kontrastlarını keşfetme NIST araştırmacısı Samuel Oberdick ve meslektaşları demir oksit nanoparçacıklarını düşük güçlü manyetik alanlarda test etti. Sıvı bir çözeltinin (burada resimde görülen) içindeki nanopartiküller, manyetik etkileşimler ve yüzey geriliminin bir kombinasyonu yoluyla mıknatısa doğru çekilir. (Nezaket: R Wilson/NIST)

Özel bir MRI odasının dışında güvenli bir şekilde tarama gerçekleştirebilen taşınabilir, düşük alanlı (1-100 mT) MRI sistemleri, bu tanısal görüntüleme yönteminin kullanımında devrim yaratabilir. Düşük alanlı tarayıcılar, pahalı, MRI için ayrılmış bir görüntüleme odasına olan ihtiyacı azaltmanın yanı sıra, kriyojenik süper iletken mıknatıslara dayanan geleneksel MRI tarayıcılarına göre çok daha az maliyetlidir ve daha az alan ve güç gerektirir. Bu tür maliyet avantajları, düşük alanlı MRI tarayıcılarının ekonomik olarak zorlu hastanelerde ve kliniklerde kullanılmasını mümkün kılarken, taşınabilirlikleri, uzak topluluklara hizmet veren ambulanslara veya portatif kamyonetlere kuruluma olanak sağlayabilir.

İlk ticari bakım noktası düşük alanlı MRI tarayıcısı Hyperfine'ın ürünüdür. Swoop Taşınabilir MR Görüntüleme SistemiNörogörüntüleme için CE İşareti ve ABD FDA 510k iznine sahiptir. Swoop, ciddi kafa travması geçiren veya felç geçirdiğinden şüphelenilen hastaları görüntülemek için hastanelerin acil servislerinde giderek daha fazla kullanılıyor. Bu taşınabilir tarayıcı, geleneksel MRI tarayıcılarındaki manyetik alandan en az 64 kat daha düşük olan 20 mT'de çalışır.

Ancak düşük alanlı MRI tarayıcılarının klinik uygulamasını genişletmek için görüntü kalitesini iyileştirecek daha iyi kontrast maddelerine ihtiyaç vardır. Ayrıca düşük alan görüntüleri ile bunların temsil ettiği temel doku özellikleri arasındaki ilişkiyi anlamak için daha fazla araştırmaya ihtiyaç vardır.

Kontrast madde olarak nanopartiküller

Araştırmacılar Ulusal Standartlar ve Teknoloji Enstitüsü (NIST), Colorado Boulder Üniversitesi ve Floransa Üniversitesi süperparamanyetik demir oksit nanopartiküllerinin (SPION'lar), 3 T MRI tarayıcılarındaki incelemelerde kullanılan ticari bir gadolinyum bazlı kontrast maddesinden (gadobenat dimeglumin veya Gd-BOPTA) önemli ölçüde daha iyi performans gösterdiğini belirlemiştir. Yazma Bilimsel Raporlar, düşük alanlı MRI taramalarının edinimi sırasında demir oksit bazlı kontrast maddelerinin özelliklerini açıklarlar.

Klinik alan güçlerindeki tüm MRI incelemelerinin yaklaşık %25'inde kontrast maddeleri (görüntü kontrastını artırmak için hastalara enjekte edilen manyetik materyaller) kullanılır ve anatomik özelliklerin parlaklık veya karanlık seviyelerine göre ayırt edilmesini sağlar. Kontrast maddeleri, radyologların bir tümörün MR geliştirme modellerine dayanarak sağlıksız dokuyu tanımlamasına yardımcı olabilir. Örneğin, tümör damar sistemi sağlıklı dokuya göre daha fazla kontrast biriktirebilir ve kontrast olmadan görülemeyen bir tümör görünür hale gelebilir.

Kontrast maddesinin etkinliği doğrudan onun fiziksel ve manyetik özellikleriyle ilgilidir. Baş yazar Samuel OberdickNIST ve Colorado Boulder Üniversitesi'nden ve ortak yazarlar, çapları 4.9 ila 15.7 nm arasında değişen monodispers karboksilik asit kaplı SPION'ları tanımladılar. Amaçları T'nin boyuta bağlı özelliklerini anlamaktı.1 düşük alan kuvvetlerinde kontrast (T1 ağırlıklı MR görüntüsü, dokuların uzunlamasına gevşeme sürelerindeki farklılıkları gösterir). Bir MRI fantomunu görüntüleyerek, Swoop sistemini kullanarak 64 mT'de ve klinik öncesi bir tarayıcı kullanarak 3 T'de MRI kontrast özelliklerini belirlediler.

Araştırmacılar SPION bazlı kontrast maddelerinin T olarak olumlu nitelikler gösterdiğini belirlediler.1 Düşük alanlı MRI için kontrast maddeleri, boyuta bağlı uzunlamasına gevşemeler sergiliyor ve Gd-BOPTA'dan oda sıcaklığında neredeyse dokuz kat ve fizyolojik sıcaklıklarda sekiz kat daha iyi performans gösteriyor. Ayrıca SPION'ların 64 mT'deki uzunlamasına gevşemelerinin, 3 T'lik standart klinik alan gücünden neredeyse bir kat daha büyük olduğunu gözlemlediler. Yüksek gevşeme, bir MR görüntüsünde algılanabilir parlak işaretler oluşturmak için daha küçük miktarlarda kontrastın kullanılmasına olanak tanır.

Ekip ayrıca düşük alan T değerini de ölçtü1 Demir eksikliği için demir oksit nanoparçacık bazlı bir tedavi olan ferumoksitolün özellikleri. Ferumoksitol ayrıca gadolinyum bazlı ajanla karşılaştırıldığında gelişmiş kontrast gösterdi. Halihazırda FDA onaylı olduğundan ferumoksitol, T değerini değerlendirmek için hemen endikasyon dışı kullanılabilir.1 Klinik çalışmalarda demir oksit nanopartikül bazlı kontrast maddelerinin kontrastı.

Oberdick, ekibin şimdi SPION tabanlı T için en uygun özellikleri keşfetmeyi planladığını tavsiye ediyor1 Düşük alanlarda kontrast maddeleri. Gelecekteki çalışmalar, T'yi artırmak için tasarlanmış boyutlara ve manyetik özelliklere sahip SPION'lar oluşturmak için nanopartiküllerin özel sentezini kullanabilir.1 belirli düşük alan güçlerinde kontrast.

Beynin görüntülenmesi

NIST'in başka bir yerinde, Kalina Jordanova ve meslektaşları, daha zayıf manyetik alanlara sahip görüntüler oluşturmaya yönelik yöntemleri doğrulamak için çalışıyorlar. Yakın zamanda beş erkek ve beş kadın gönüllü üzerinde yapılan bir çalışmada düşük manyetik alan kuvvetinde beyin dokusunun özelliklerini ölçtüler ve bulgularını şu şekilde bildirdiler: Fizik, Biyoloji ve Tıpta Manyetik Rezonans Malzemeleri.

Kalina Jordanova, Stephen Ogier ve Katy Keenan
Gelişen MRI teknolojisi Kalina Jordanova, Stephen Ogier ve Katy Keenan, düşük güçlü manyetik alanlar kullanarak MRI'yı ilerletmek için çalışan NIST araştırmacıları arasında yer alıyor. (Nezaket: R. Jacobson/NIST)

Ekip tüm beynin 64 mT MR görüntülerini topladı ve gri madde, beyaz madde ve beyin omurilik sıvısından veriler elde etti. Beynin bu üç bileşeni, düşük manyetik alana farklı şekillerde tepki verir ve kendilerine özgü özelliklerini yansıtan farklı sinyaller üretir. Bu, MRI sisteminin her bir bileşen hakkında niceliksel bilgi içeren görüntüler üretmesini sağlar.

Jordanova, "Düşük alanlı MRI sistemlerinde görüntülerin kontrastı farklıdır, dolayısıyla insan dokusunun bu düşük alan güçlerine nasıl baktığını bilmemiz gerekiyor" diyor. Ortak yazar şunu ekliyor: "Dokuların niceliksel özelliklerini bilmek, bu MRI sistemi için yeni görüntü toplama stratejileri geliştirmemize olanak sağlıyor." Katy Keenan.

Zaman Damgası:

Den fazla Fizik dünyası