Магнитно-резонансная микроскопия - Magnetic resonance microscopy

Вверху: MRM-изображение мышечных волокон мыши, окрашенных цитрат аммония железа, масштабная линейка 200 мкм. Внизу: обычная микрофотография, показывающая катушку MRM.[1]

Магнитно-резонансная микроскопия (MRM, μMRI) - это магнитно-резонансная томография (МРТ) на микроскопическом уровне вплоть до микрон.[2] Первым определением MRM была МРТ с воксель разрешение лучше 100 мкм.[3]

Номенклатура

Магнитно-резонансная микроскопия относится к МРТ с очень высоким разрешением (вплоть до нанометрового масштаба, в некоторых случаях сравнимого с гистопатологией). Термин МРТ-микроскопия наиболее широко используется отделом магнитно-резонансной томографии высокого разрешения в Университете Дьюка, возглавляемым доктором Дж. Алланом Джонсоном, и группой Национальной лаборатории сильного магнитного поля в AMRIS Университета Флориды / Университета штата Флорида.[4]

Различия между МРТ и МРМ

  • Разрешение: Разрешение медицинской МРТ обычно составляет около 1 мм; желаемое разрешение MRM составляет от 100 мкм или меньше до 10 мкм, что сопоставимо с гистологией.
  • Размер образца: медицинские аппараты МРТ сконструированы таким образом, чтобы пациент мог поместиться внутри. Камеры MRM обычно небольшие, обычно менее 1 см.3 для визуализации крыс, мышей и грызунов. Компания BrukerBio Spin, Биллерика, Массачусетс, специализируется на поставках различных зондов для микровизуализации (5–75 мм) для визуализации ex vivo / in vivo вырезанных биологических образцов.[5]

Текущее состояние MRM

Хотя МРТ широко используется в медицине, MRM все еще разрабатывается в лабораториях до резонансных частот до 1000 МГц.[1] (для ядерного магнитного резонанса; электронный магнитный резонанс обычно работает на гораздо более высоких частотах). Основные препятствия для практического MRM включают:

  • Магнитное поле градиент: Высокая градиентная фокусировка магнитного резонанса в меньшем объеме (меньший функция разброса точки ), приводит к лучшему пространственному разрешению. Градиенты MRM обычно в 50-100 раз превышают градиенты клинических систем. Однако строительство радиочастота (RF) катушки, используемые в MRM, не допускают сверхвысоких градиентов.
  • Чувствительность: Поскольку количество вокселей для MRM может составлять 1/100 000 от вокселей в MRI, сигнал пропорционально слабее.[6][7][8]

Альтернативный MRM

Магнитно-резонансная силовая микроскопия (MRFM) имеет разрешение в нм. Это улучшает проблему чувствительности за счет внедрения микропроцессорных консоли для измерения крошечных сигналов. Магнитный градиент создается микрометр -масштабный магнитный наконечник, дающий типичный градиент в 10 миллионов раз больше, чем у клинических систем. Этот метод все еще находится на ранней стадии разработки. Поскольку образец должен быть в высоком вакуум в криогенный температуры, MRFM можно использовать только для твердотельных материалов.

Рекомендации

  1. ^ Ли, Чунг Х .; Бенгтссон, Никлас; Chrzanowski, Stephen M .; Флинт, Джереми Дж .; Уолтер, Гленн А .; Блэкбэнд, Стивен Дж. (2017). «Магнитно-резонансная микроскопия (MRM) одиночных миофибр и миоядер млекопитающих». Научные отчеты. 7: 39496. Bibcode:2017НатСР ... 739496Л. Дои:10.1038 / srep39496. ЧВК  5206738. PMID  28045071.
  2. ^ Шарма, Р. (2009). «Микровизуализация голой кожи крысы методом магнитного резонанса на частоте 900 МГц» (PDF). Магнитно-резонансная томография. 27 (2): 240–55. Дои:10.1016 / j.mri.2008.06.013. PMID  18775619.
  3. ^ Гловер, Пол; Мэнсфилд, сэр Питер (2002). «Пределы магнитно-резонансной микроскопии». Отчеты о достижениях физики. 65 (10): 1489. Bibcode:2002RPPh ... 65.1489G. Дои:10.1088/0034-4885/65/10/203.
  4. ^ Шарма, Ракеш; Шарма, Авдеш (2011). «Аппарат магнитно-резонансной томографии 21.1 Тесла и интерпретация изображений: первый отчет о научных достижениях». Последние патенты на медицинские изображения. 1 (2): 89. Дои:10.2174/1877613211101020089.
  5. ^ Шарма, Р. Локк, Б. Р. (2010). «Токсичность реактивного топлива: повреждение кожи измерено с помощью МРТ-микроскопии кожи 900 МГц и визуализация с помощью обработки 3D-МР-изображений». Магнитно-резонансная томография. 28 (7): 1030–48. Дои:10.1016 / j.mri.2010.03.045. PMID  20663627.
  6. ^ Маронпот, Роберт Р .; Подоконники, Роберт С .; Джонсон, Г. Аллан (2004). «Применение магнитно-резонансной микроскопии» (PDF). Токсикологическая патология. 32 (5): 42–8. CiteSeerX  10.1.1.1029.6047. Дои:10.1080/01926230490451707. PMID  15503663.
  7. ^ Шарма, Р. Физическая основа нефрофиброза кожи, индуцированного гадолинием: тестирование с помощью анализа нацеливания на белок гадолиний и магнитно-резонансной микроскопии на основе наночастиц оксида железа. ISRN Дерматология. 1
  8. ^ Шарма, Р. (2010). «Критерии тестирования возраста кожи: характеристика структур кожи человека с помощью многоконтрастной МРТ 500 МГц и обработки изображений». Физика в медицине и биологии. 55 (14): 3959–79. Bibcode:2010PMB .... 55.3959S. Дои:10.1088/0031-9155/55/14/002. PMID  20577039.

внешняя ссылка