光州科学技术研究所研究人员提高用于医学成像的磁粉成像系统的扫描能力

磁粒子成像(MPI)是一种新兴的成像方式，基于对注入体内的超顺磁性氧化铁纳米颗粒的检测。磁性粒子的作用类似于示踪剂，并响应于移动的磁场自由点(FFP)进行检测，该点会改变其磁性方向。由于这些颗粒自然存在于人体内，因此它使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在覆盖范围和成像分辨率之间做出折衷。

在2022年4月29日在线发表在IEEE Transactions on Industrial Electronics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级三维(3D)MPI系统，可以以高分辨率扫描大体积。“对于MPI的大孔径尺寸，重要的是要实现高磁梯度以实现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，因为高磁场会在患者体内引起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，高频激发场与低频，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可以实现大视场和良好的分辨率，同时最大限度地减少周围神经刺激限制和硬件要求，”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，并开发了七个线圈，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，激励线圈的副本和取消线圈。在这种配置中，选择线圈产生产生FFP的磁场，而驱动和激励线圈产生驱动和激励场，这些驱动和激励场扫描FFP并从磁示踪剂产生信号，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，可以创建 3D 图像。

通过使用3D幻像测试其系统的成像能力，研究人员证明它具有更高的磁梯度扫描仪(4 T / m / μ0与 2.5 吨/米/μ0)和更大的覆盖范围(175，616 mm)3与 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，以展示该方法在实现高分辨率3D人体规模扫描仪方面的潜力。

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