磁共振成像(MRI)机器可以清晰地观察身体的非骨骼部分——大脑、肌肉和韧带等软组织——以及检测肿瘤，从而可以诊断许多疾病和其他病症。然而，传统 MRI 机器中的强力磁铁使其价格昂贵且体积庞大，主要局限于医院和其他大型设施。
作为替代解决方案，公司正在开发具有较低强度磁场的新型便携式版本。这些新模型有可能扩展 MRI 的使用方式。例如，低场 MRI 系统可以部署在救护车和其他移动环境中。它们的成本也可以低得多，承诺让 MRI 得到更广泛的应用，包括在服务不足的社区和发展中国家。
但为了让低场 MRI 扫描仪充分发挥其潜力，需要进行更多研究来了解低场图像与其所代表的底层组织特性之间的关系。国家标准与技术研究院 (NIST) 的研究人员一直在多个领域开展工作，以推进低场 MRI 技术并验证用较弱磁场创建图像的方法。
NIST 电气工程师 Kalina Jordanova 表示：“组织的磁共振图像因磁场强度而异。” “对于低场 MRI 系统，图像的对比度是不同的，因此我们需要知道人体组织如何看待这些较低的场强。”
为此，研究人员测量了低磁场强度下脑组织的特性。他们的研究结果发表在《物理学、生物学和医学中的磁共振材料》杂志上 。
研究人员使用商用便携式 MRI 机器对五名男性和五名女性志愿者的脑组织进行成像。这些图像是使用 64 毫特斯拉的磁场强度创建的，该磁场强度比传统 MRI 扫描仪中的磁场强度至少低 20 倍。
他们收集了整个大脑的图像，并获得了灰质(含有高浓度的神经细胞)、白质(容纳神经纤维的大脑深层组织)和脑脊液(大脑和脊髓周围的透明液体)的数据。绳索)。
这三种大脑成分以不同的方式对低磁场作出反应，并产生反映其独特特性的独特信号，使 MRI 系统能够生成包含每种成分定量信息的图像。“了解组织的定量特性使我们能够为该 MRI 系统开发新的图像收集策略，”NIST 生物医学工程师 Katy Keenan 说。
在另一项工作中，NIST 研究人员正在探索几种可以显着提高低场 MRI 扫描图像质量的候选材料。
MRI 造影剂是注射到患者体内并增强图像对比度的磁性材料，使放射科医生更容易识别解剖特征或疾病证据，并且通常在常规磁场强度下用于 MRI。然而，研究人员才刚刚开始了解如何将造影剂与新型低场 MRI 扫描仪一起使用。在这些扫描仪的较低场强下，造影剂的作用可能与在较高场强下不同，从而为使用新型磁性材料进行图像增强创造了机会。
NIST 科学家及其同事比较了几种磁性造影剂在低磁场中的灵敏度。研究人员发现，氧化铁纳米粒子的性能优于传统造影剂，传统造影剂由钆元素(一种稀土金属)制成。在低磁场强度下，纳米粒子的浓度仅为钆粒子的九分之一，可提供良好的对比度。
NIST 研究人员 Samuel Oberdick 指出，氧化铁纳米粒子还具有一个优点，即它们可以被人体分解，而不是潜在地积聚在组织中。相比之下，少量的钆可能会积聚在组织中，如果不考虑到这一点，可能会混淆未来 MRI 扫描的解释。
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