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光州科学技术研究所研究人员

导读 磁粉成像(MPI)是一种新兴的成像方式,基于检测已注射到体内的超顺磁性氧化铁纳米颗粒。磁性粒子的作用类似于示踪剂,并响应移动磁场自由点(...

磁粉成像(MPI)是一种新兴的成像方式,基于检测已注射到体内的超顺磁性氧化铁纳米颗粒。磁性粒子的作用类似于示踪剂,并响应移动磁场自由点(FFP)进行检测,从而改变其磁性方向。由于这些颗粒在人体中并不自然存在,因此使MPI高度敏感且没有背景噪音。MPI可能会改变医学成像。然而,目前可用的商用扫描仪通常会在覆盖范围和成像分辨率之间做出妥协。

在 2022 年 4 月 29 日在线发表在 IEEE 工业电子学报上的一项新研究中,韩国光州科学技术研究所 (GIST) 的研究人员现在已经解决了这个问题。他们开发了一种兔子规模的三维(3D)MPI系统,可以高分辨率扫描大体积。“对于大孔径的MPI,重要的是实现高磁梯度以获得高图像分辨率以及大视场(FOV),同时允许快速扫描和高灵敏度,”该研究的通讯作者Jungwon Yoon教授解释说。

这必须在不增加磁场强度或系统尺寸的情况下完成,因为高磁场会导致患者体内不良的周围神经刺激,并且大型系统会产生更高的冷却费用。为了实现这一壮举,研究人员转向了一种称为“幅度调制”(AM)的技术,该技术使用低振幅,高频激励场与低频,高振幅驱动场相结合,以快速扫描FFP并检测磁性纳米颗粒。“AM MPI可以实现大FOV和良好的分辨率,同时最大限度地减少周围神经刺激约束和硬件要求,”参与该研究的GIST博士后研究员Tuan-Anh Le说。

为此,他们开发了一个孔径为 90 mm 的 AM MPI 系统和七个线圈,其中包括选择线圈、驱动线圈(沿 x、y、z)、励磁线圈、接收器线圈、驱动 z 线圈的副本、励磁线圈的副本和消除线圈。在这种配置中,选择线圈产生产生FFP的磁场,而驱动和励磁线圈产生驱动和激励场,扫描FFP并从磁示踪器产生信号,然后由接收器线圈测量。通过使用AM技术将从扫描FFP获得的3D切片图像转换为MPI图像来创建3D图像。

通过用3D模型测试其系统的成像能力,研究人员证明它具有更高的磁性梯度扫描仪(4 T/m/μ0与 2.5 吨/米/μ0)和更大的覆盖体积(175,616 mm3尺寸为 117,440 毫米3) 比市售的 MPI 扫描仪。使用AM技术,他们开发了一种低成本的小型MPI扫描仪,以证明该方法在实现高分辨率3D人体扫描仪方面的潜力。

希望用不了多久,这种 MPI 扫描仪就会在实践中实现!