Tekst źródłowy strony Obrazowanie cząstek magnetycznych

'''Obrazowanie cząstek magnetycznych''' (ang. magnetic particle imaging, '''MPI''') – nowa, wciąż rozwijana [[tomografia|tomograficzna]] [[Diagnostyka obrazowa|technika diagnostyczna]], która pozwala na obrazowanie rozkładu przestrzennego nanocząstek [[Superparamagnetyzm|superparamagnetycznych]]. Metoda została opracowana w 2001 r. przez naukowców z Philips Research Laboratories w Hamburgu. Teorię działania pierwszego system do obrazowania nanocząstek magnetycznych opublikowano na łamach [[Nature]] w 2005 roku<ref>{{cytuj |autor=Bernhard Gleich, Jürgen Weizenecker |tytuł=Tomographic imaging using the nonlinear response of magnetic particles |czasopismo=[[Nature]] |wolumin=435 |numer=7046 |s=1214–1217 |data=czerwiec 2005 |doi=10.1038/nature03808 |język=en}}</ref>.

== Zasada działania ==
W detekcji wykorzystywana jest nieliniowa charakterystyka [[Magnetyzacja|magnetyzacji]] superparamagnetyków opisywana [[funkcja Langevina|funkcją Langevina]]<ref>{{cytuj |autor=T.M. Buzug, S. Biederer, T. Knopp, T.F. Sattel, K. Lüdtke-Buzug |tytuł=Magnetic Particle Imaging – Challenges and Promises of a New Modality |czasopismo=World Congress on Medical Physics and Biomedical Engineering |data=7-12 października 2009 |miejsce=Monachium, Niemcy |wolumin=25 |numer=4 |doi=10.1007/978-3-642-03882-2_390 |język=en |url=https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-3-642-03882-2_390}}</ref>. Wprowadzenie nanocząstek do badanej przestrzeni, pobudzanej sinusoidalnym polem magnetycznym <math>H,</math> powoduje niesinusoidalne zmiany pola <math>B.</math> Ośrodek pobudza się za pomocą cewki nadawczej, w której wymuszany jest prąd sinusoidalny. Sygnał odbierany w cewce odbiorczej ([[prawo indukcji elektromagnetycznej Faradaya]]) jest w przypadku ośrodka liniowego sinusoidalny, a w przypadku ośrodka nieliniowego (nanocząstki superparamagnetyczne) zawiera zniekształcenia harmoniczne. Amplituda składowych harmonicznych jest bardzo mała i wymaga specjalnych układów odbiorczych<ref>{{cytuj |autor=M. Midura, P. Wróblewski, D. Wanta, J. Kryszyn, W. T. Smolik, G. Domański, M. Wieteska, W. Obrębski, E. Piątkowska-Janko, P. Bogorodzki |tytuł=The Hybrid System for the Magnetic Characterization of Superparamagnetic Nanoparticles |czasopismo=Sensors |data=17 listopada 2022 |wolumin=22 |numer=22 |s=8879 |doi=10.3390/s22228879 |język=en |url=https://www.mdpi.com/1424-8220/22/22/8879}}</ref>.

Lokalizacja przestrzenna nanocząstek jest realizowana poprzez kodowanie przestrzeni silnym gradientowym [[Pole magnetyczne|polem magnetycznym]] generowanym przez dodatkowy zestaw cewek. Przy odpowiednio dobranej wielkości gradientu nanocząstki znajdujące się poza małym obszarem otaczającym punkt o zerowej wartości pola (tzw. punkt wolny od pola) znajdują się w stanie nasycenia. W takiej sytuacji zniekształcenia harmoniczne pochodzą tylko i wyłącznie od nanocząstek znajdujących się w obszarze otaczającym punkt wolny od pola. Za pomocą pary cewek dla każdej osi X,Y,Z można generować równomierne w przestrzeni pole magnetyczne o różnej amplitudzie i w ten sposób przesuwać punkt wolny od pola w każdej z osi. Przesuwając punkt wolny od pola w przestrzeni można uzyskać trójwymiarową mapę koncentracji nanocząstek. Istnieje również koncepcja skanowania przestrzeni za pomocą tak zwanej linii o zerowej wartości pola wymagająca rozwiązania [[Problem odwrotny|przekształcenia odwrotnego]]<ref>{{cytuj |autor=J. Weizenecker, B. Gleich, J. Borgert |tytuł=Magnetic particle imaging using a field free line |czasopismo=Journal of Physics D: Applied Physics |wolumin=41 |numer=10 |data=maj 2008 |doi=10.1088/0022-3727/41/10/105009 |język=en |url=https://iopscience.iop.org/article/10.1088/0022-3727/41/10/105009}}</ref>.

== Zastosowanie ==
Do obrazowania najczęściej używane są nanocząstki [[Tlenki żelaza|tlenku żelaza]] (SPION – super-paramagnetic iron oxide nanoparticle) o średnicach z zakresu 10–100&nbsp;nm, powlekane [[Biozgodność|biokompatybilnym]] polimerem. Łączenie nanocząstek z molekułami biologicznymi umożliwia tworzenie magnetofarmaceutyków, które mogą być wykorzystywane w badaniach procesów biologicznych i fizjologicznych. W tym celu powinno się wprowadzić magnetofarmaceutyk do organizmu i obserwować rozkład przestrzenny w funkcji czasu. Ocenia się, że ze względu na czułość pomiarów MPI może stać się jedną z technik obrazowania molekularnego obok [[Tomografia emisyjna pojedynczych fotonów|jednofotonowej tomografii emisyjnej]] i [[Pozytonowa tomografia emisyjna|tomografii pozytonowej]]<ref>{{cytuj |autor=P. Wróblewski, W. Smolik |tytuł=Rozwój tomografii nanocząstek magnetycznych w zakładzie elektroniki jądrowej i medycznej |czasopismo=Informatyka, Automatyka, Pomiary w Gospodarce i Ochronie Środowiska |wolumin=7 |numer=1 |s=125–129 |data=2017 |doi=10.5604/01.3001.0010.4600}}</ref>.

== Zobacz też ==
* [[obrazowanie metodą rezonansu magnetycznego]]

== Przypisy ==
{{Przypisy}}

[[Kategoria:Tomografia]]