Magnetic Particle Imaging (MPG) é um novo método de imagem que surgiu em 2005. Nanopartículas magnéticas que podem ser administradas ao corpo de diferentes maneiras (acesso vascular, respiração, injeção local, etc.) podem ser visualizadas usando campos magnéticos com MPG. MPG tem vantagens como o uso de nanopartículas à base de óxido de ferro que não prejudicam o corpo, imagens de alta resolução podem ser obtidas em tempo real ou quase em tempo real, qualquer parte do corpo pode ser visualizada sem restrições de profundidade e a radiação ionizante não é usava. Estudos de pesquisa estão em andamento para o uso de MPG em uma ampla variedade de aplicações médicas, como angiografia, imagens de tumor, imagens de hemorragias intracorporais, monitoramento de células-tronco e imagens cerebrais funcionais.
Princípios operacionais básicos do método de geração de imagens de partículas magnéticas
Nanopartículas magnéticas, com diâmetro variando de 5 nm a 100 nm, geralmente consistem em um núcleo de óxido de ferro (Fe304 / Fe2O3) e um polímero revestido em torno desse núcleo. O óxido de ferro apresenta propriedades superparamagnéticas nesses diâmetros. Em outras palavras, embora sua magnetização média seja zero quando não há campo magnético no ambiente, eles são magnetizados rapidamente na direção desse campo quando o campo magnético é aplicado. Revestir os núcleos com polímero evita que as partículas se aglutinem e evita a destruição pelo sistema imunológico do corpo. Dessa forma, o tempo de circulação das nanopartículas no corpo é estendido. Além disso, é possível funcionalizar nanopartículas ligando moléculas como anticorpos, drogas, enzimas, ácidos nucléicos a polímeros. Assim, as partículas podem receber propriedades como exibição externa, ligação a células-alvo (por exemplo, células tumorais), transporte e liberação de drogas.
A imagem de partículas magnéticas, devido ao seu nome, pode ser confundida com a imagem por ressonância magnética (IRM). No entanto, esses dois métodos são completamente diferentes um do outro em termos de princípio de funcionamento e das imagens obtidas. Enquanto os tecidos são vistos anatomicamente na ressonância magnética, os tecidos não são visíveis nas imagens MPG, apenas nanopartículas magnéticas dadas ao corpo são exibidas. Assim, a imagem anatômica e a imagem da nanopartícula não interferem uma na outra e a imagem pode ser realizada dependendo da densidade absoluta das nanopartículas.
No método MPG, é criada uma zona (zona livre de campo magnético - MAB) onde o campo magnético é zerado na região de imagem. Como a densidade do campo magnético ao redor do MAB é baixa, os vetores de magnetização de nanopartículas nesta região estão em direções aleatórias. Quanto mais longe do MAB, maior será a intensidade do campo magnético. A magnetização de nanopartículas no campo magnético intenso é alinhada na mesma direção do campo magnético aplicado (estado de saturação magnética). Quando um campo magnético homogêneo variável com o tempo é aplicado, esse campo magnético não pode reagir porque as nanopartículas diferentes do MAB estão em um estado saturado. As nanopartículas em torno do MAB reagem rapidamente e tornam-se magnetizadas. Este sinal de magnetização é recebido usando bobinas receptoras. O MAB é varrido eletronicamente e / ou mecanicamente dentro da região de imagem para obter uma imagem proporcional à densidade das nanopartículas.
Estudos em ASELSAN
Não há nenhum dispositivo MPG comercial de tamanho humano no mundo ainda. Um protótipo de sistema MPG exclusivo foi desenvolvido no ASELSAN Research Center. Considerando as aplicações intervencionais, uma nova arquitetura de sistema de ponta aberta foi proposta e uma patente nos Estados Unidos foi obtida. Neste sistema, uma região livre de campo magnético linear é escaneada no tecido, assim uma alta relação sinal / ruído é obtida, e é possível escanear grandes áreas mais rapidamente. No entanto, as configurações abertas são muito mais confortáveis para os pacientes do que os sistemas fechados. Será possível realizar experimentos em pequenos animais no sistema protótipo ASELSAN MPG, que pode escanear uma área com diâmetro de 60 mm. Medidas de resolução e sensibilidade foram feitas no sistema, e experimentos fantasma foram realizados para mostrar a viabilidade de detecção de oclusão vascular.
Com um projeto autofinanciado lançado em agosto de 2020, o trabalho para desenvolver um scanner MPG de tamanho humano foi iniciado. A pesquisa também está planejada para o uso deste scanner para imagens de ressonância magnética. Desta forma, as informações anatômicas podem ser obtidas com imagens de RM e as nanopartículas podem ser visualizadas com MPG.
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