光州科學技術研究所研究人員

磁粉成像(MPI)是一種新興的成像方式，基于檢測已注射到體內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，并響應移動磁場自由點(FFP)進行檢測，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可能會改變醫學成像。然而，目前可用的商用掃描儀通常會在覆蓋范圍和成像分辨率之間做出妥協。

在 2022 年 4 月 29 日在線發表在 IEEE 工業電子學報上的一項新研究中，韓國光州科學技術研究所 (GIST) 的研究人員現在已經解決了這個問題。他們開發了一種兔子規模的三維(3D)MPI系統，可以高分辨率掃描大體積。“對于大孔徑的MPI，重要的是實現高磁梯度以獲得高圖像分辨率以及大視場(FOV)，同時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度或系統尺寸的情況下完成，因為高磁場會導致患者體內不良的周圍神經刺激，并且大型系統會產生更高的冷卻費用。為了實現這一壯舉，研究人員轉向了一種稱為“幅度調制”(AM)的技術，該技術使用低振幅，高頻激勵場與低頻，高振幅驅動場相結合，以快速掃描FFP并檢測磁性納米顆粒。“AM MPI可以實現大FOV和良好的分辨率，同時最大限度地減少周圍神經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，他們開發了一個孔徑為 90 mm 的 AM MPI 系統和七個線圈，其中包括選擇線圈、驅動線圈(沿 x、y、z)、勵磁線圈、接收器線圈、驅動 z 線圈的副本、勵磁線圈的副本和消除線圈。在這種配置中，選擇線圈產生產生FFP的磁場，而驅動和勵磁線圈產生驅動和激勵場，掃描FFP并從磁示蹤器產生信號，然后由接收器線圈測量。通過使用AM技術將從掃描FFP獲得的3D切片圖像轉換為MPI圖像來創建3D圖像。

通過用3D模型測試其系統的成像能力，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，他們開發了一種低成本的小型MPI掃描儀，以證明該方法在實現高分辨率3D人體掃描儀方面的潛力。

希望用不了多久，這種 MPI 掃描儀就會在實踐中實現!