MRI sistemlerinde uzaktan algılama, izleme ve görüntüleme

Teşhis ve tedavi amaçlı kullanımlara ek olarak, klinik manyetik rezonans görüntüleme (MRI) sistemleri girişimsel prosedürler için de kullanılır. Fakat, artan spesifik absorpsiyon oranı (SAR) ve doku aşırı ısınması ile ilişkili güvenlik riskleri, sürekli gözlemlenmeli ve bu tür prosedürler sırasında kontrol edilmelidir. Bu tezde, gerçek zamanlı MRI girişimsel operasyonlar sırasında yerinde sıcaklık değişikliklerinin görsel bir göstergesi olarak hizmet etmek üzere uzaktan sıcaklık algılama yeteneğine sahip, bir radyo frekansı (RF) sensörünü sunuyoruz. Elektriksel geçirgenliğin sıcaklık bağımlılığını ayar mekanizması olarak kullanan yeni bir sensör tasarımı öneriyoruz. 7 Tesla (7T) klinik öncesi MRI kullanarak, tıbbı olarak önemli 36-42°C sıcaklık aralığında ex vivo fizibilite ve uzaktan sıcaklık algılama yeteneklerini gösteriyoruz. Sensörün minyatür tasarımı hem ucuna yerleştirildiği kateteri izleme hem de sıcaklık algılama için kullanılmasına izin verir. RF sensörü, MR görüntülerinde sensör üzerinde yoğun sinyal sağlayan 7T MRI (298 MHz) rezonans frekansına ayarlı şekilde ayarlanmıştır. Bu nedenle, kateter gibi belirli bir girişimsel tıbbi cihazın yönlendirilmesi sırasında üç boyutlu konum takibi için kullanılabilir. Sıcaklık arttıkça, elektriksel geçirgenlikteki değişiklik nedeniyle sensörün rezonansı kayar, MR görüntüsünde yoğun sinyal kaybolur ve sonradan işlemeye gerek kalmadan gerçek zamanlı olarak sıcaklık değişiminin doğrudan görsel göstergesi olarak işlev görür. Bu teknik yaygın olarak kullanılan MR görüntüleme dizilerine dayandığından, elde edilen görüntü hem cihaz lokalizasyonu hem de sıcaklık ölçümü için kullanılabilir. 0.6°C doğruluk, 36°C ile 42°C arasındaki fizyolojik aralıkta elde edilir. Bu tür RF sensörü, potansiyel yerel doku ısınma durumlarına karşın gelecekteki MRI girişimsel prosedürlerinde daha güvenli operasyonlar sağlayabilir. MR aynı zamanda sıklıkla kullanılan bir tıbbi tanı aracıdır ve genellikle gelişmiş hassasiyet ve seçicilik için bir kontrast maddesi kullanır. Süperparamanyetik demir oksit nanoparçacıkları (SPION), literatürde güçlü MR kontrast maddesi olarak gösterilmiştir, ancak genellikle koyu (T2) kontrastlıdırlar. Ancak klinikte radyologlar tarafından parlak kontrast (T1 kontrast ajanı) tercih edilir, fakat elde edilmesi zordur. Burada, 7 Tesla MRI'da poliakrilik asit kaplı süperparamanyetik demir oksit nanoparçacıklarının (SPION-PAA) T1 kontrast üretimini gösteriyoruz. T1 kontrastının, ex vivo fare deneylerinde de elde edilebildiği gösterilmiştir. SPION'un UV veya görünür ışık ile etkileşimi, fotopolimerizayon ile hem MR kontrastı hem de MR robotiği alanında kullanılabilecek SPION-polimer nanokompozitleri üretmek için çok ilgi çeken bir yönüdür. Küçük boyutlu ve yüksek kararlılığa sahip SPION kullanılması, biyolojik uygulamalarda istenmeyen bir başlatıcı ihtiyacını ortadan kaldırır. Bu çalışmada, SPION-PAA'nın vinil monomerlerin fotopolimerizayonda başlatıcı olarak da kullanılabileceğini gösterdik. En yüksek ve en hızlı polimerleşme koşullarını sağlayan parametreleri bulmak için DSC deneyleri yapıldı. Ayrıca, sentezlenen SPION/polimer hibritleri/jeller, değişken manyetik alan altında hipertermi için etkili araçlar olarak gösterildi.