磁粉成像(MPI)是一種新興的成像方式，基于檢測(cè)已注射到體內(nèi)的超順磁性氧化鐵納米顆粒。磁性粒子的作用類似于示蹤劑，并響應(yīng)移動(dòng)磁場自由點(diǎn)(FFP)進(jìn)行檢測(cè)，從而改變其磁性方向。由于這些顆粒在人體中并不自然存在，因此使MPI高度敏感且沒有背景噪音。MPI可能會(huì)改變醫(yī)學(xué)成像。然而，目前可用的商用掃描儀通常會(huì)在覆蓋范圍和成像分辨率之間做出妥協(xié)。

在 2022 年 4 月 29 日在線發(fā)表在 IEEE 工業(yè)電子學(xué)報(bào)上的一項(xiàng)新研究中，韓國光州科學(xué)技術(shù)研究所 (GIST) 的研究人員現(xiàn)在已經(jīng)解決了這個(gè)問題。他們開發(fā)了一種兔子規(guī)模的三維(3D)MPI系統(tǒng)，可以高分辨率掃描大體積。“對(duì)于大孔徑的MPI，重要的是實(shí)現(xiàn)高磁梯度以獲得高圖像分辨率以及大視場(FOV)，同時(shí)允許快速掃描和高靈敏度，”該研究的通訊作者Jungwon Yoon教授解釋說。

這必須在不增加磁場強(qiáng)度或系統(tǒng)尺寸的情況下完成，因?yàn)楦叽艌鰰?huì)導(dǎo)致患者體內(nèi)不良的周圍神經(jīng)刺激，并且大型系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生更高的冷卻費(fèi)用。為了實(shí)現(xiàn)這一壯舉，研究人員轉(zhuǎn)向了一種稱為“幅度調(diào)制”(AM)的技術(shù)，該技術(shù)使用低振幅，高頻激勵(lì)場與低頻，高振幅驅(qū)動(dòng)場相結(jié)合，以快速掃描FFP并檢測(cè)磁性納米顆粒。“AM MPI可以實(shí)現(xiàn)大FOV和良好的分辨率，同時(shí)最大限度地減少周圍神經(jīng)刺激約束和硬件要求，”參與該研究的GIST博士后研究員Tuan-Anh Le說。

為此，他們開發(fā)了一個(gè)孔徑為 90 mm 的 AM MPI 系統(tǒng)和七個(gè)線圈，其中包括選擇線圈、驅(qū)動(dòng)線圈(沿 x、y、z)、勵(lì)磁線圈、接收器線圈、驅(qū)動(dòng) z 線圈的副本、勵(lì)磁線圈的副本和消除線圈。在這種配置中，選擇線圈產(chǎn)生產(chǎn)生FFP的磁場，而驅(qū)動(dòng)和勵(lì)磁線圈產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)和激勵(lì)場，掃描FFP并從磁示蹤器產(chǎn)生信號(hào)，然后由接收器線圈測(cè)量。通過使用AM技術(shù)將從掃描FFP獲得的3D切片圖像轉(zhuǎn)換為MPI圖像來創(chuàng)建3D圖像。

通過用3D模型測(cè)試其系統(tǒng)的成像能力，研究人員證明它具有更高的磁性梯度掃描儀(4 T/m/μ0與 2.5 噸/米/μ0)和更大的覆蓋體積(175，616 mm3尺寸為 117，440 毫米3) 比市售的 MPI 掃描儀。使用AM技術(shù)，他們開發(fā)了一種低成本的小型MPI掃描儀，以證明該方法在實(shí)現(xiàn)高分辨率3D人體掃描儀方面的潛力。

希望用不了多久，這種 MPI 掃描儀就會(huì)在實(shí)踐中實(shí)現(xiàn)!