A novel hybrid magnetic particle imaging and low-field magnetic resonance imaging scanner

Manyetik parçacık görüntüleme (MPG), manyetik nanoparçacıkların (MNP) uzamsal dağılımının doğrusal olmayan manyetizasyon eğrileri kullanılarak görüntülendiği, görece yeni bir tıbbi görüntüleme tekniğidir. Biyolojik dokular bu tür bir manyetik davranış sergilemediği için, MNP'ler MPG sinyalinin tek kaynağıdır. Bu özellik MPG'yi yüksek kontrast ve hassasiyete sahip, umut verici bir in vivo görüntüleme yöntemi haline getirmekte; ancak, birçok uygulama için gerekli olan anatomik bilginin elde edilememesine sebep olmaktadır. Bu bilgiyi elde etmek için MPG, bilgisayarlı tomografi (BT) ve manyetik rezonans görüntüleme (MRG) gibi diğer görüntüleme teknikleriyle bağımsız veya hibrit sistemler kullanarak birleştirilmektedir. Hem MPG hem de MRG'nin iyonlaştırıcı radyasyon içermeyen yöntemler olmaları, bu iki tekniğin birleştirilmesini avantajlı kılmaktadır. Ayrıca, hem MPG hem de MRG yönteminde manyetik alanların kullanılması, bu yöntemlerin entegre edildiği hibrit bir sistemdeki donanımların ortak kullanımı sayesinde, sistem maliyetini azaltma potansiyeline sahiptir. Bu çalışmada, özgün bir preklinik boyutlu hibrit MPG ve düşük alanlı (DA) MRG sistemi sunulmaktadır. Önerilen sistem, 0.25 T/m seçim alanı gradyanı ile manyetik alansız çizgi (MAÇ) topolojisine sahip MPG modunu ve 50 mT B0 alan büyüklüğüne sahip DA-MRG modunu içermektedir. Bu sistemin başlıca avantajı, MPG ve MRG modları arasında bobin gruplarının ortak kullanımına olanak sağlamasıdır. Bu sayede, MPG modu ile MNP'lerin yüksek hassasiyet ve kontrast ile görüntülenmesine, MRG modu ile ise anatomik bilginin elde edilmesine imkan sağlamaktadır. Buna ek olarak, bu hibrit sistemin bobin konfigürasyonu, MRG deneysel çalışmaları için kullanılan solenoid şeklindeki alıcı/verici bobin dışında, açık kenarlı bir tasarıma sahiptir. MRG alıcı/verici bobininin yüzey bobini tasarımı ile değiştirilmesi, hibrit sistemin tamamen açık kenarlı hale getirilmesini sağlayacaktır. Öncelikle önerilen sistemin hibrit görüntülemeye uygulanabilirliğini değerlendirmek amacıyla sistem karakterizasyonu yapılmıştır. Sonrasında, sistem kaynaklı problemlerin MRG görüntü kalitesi üzerindeki etkileri, geliştirilen MRG simülatörü aracılığıyla incelenmiştir. Deneysel görüntüleme sonuçları, önerilen preklinik boyutlu hibrit MPG ve DA-MRG tarayıcısının başarılı bir şekilde multimodal görüntüleme gerçekleştirebildiğini göstermektedir.