인간 내부의 빠른 관찰 - ScienceDaily

컴퓨터 단층 촬영, 자기 공명 영상, 양전자 방출 단층 촬영 및 초음파와 같은 영상 기술은 의료계에서 없어서는 안 될 요소가 되었습니다. 각 방법은 사람의 내부에 대한 고유한 통찰력을 제공할 뿐만 아니라 의사가 인체의 결함 또는 기능적 과정에 대한 결론을 도출할 수 있도록 합니다.

JMU(Julius-Maximilians-Universität Würzburg)의 물리학자와 의사 팀은 이제 인간에게 사용할 준비가 된 또 다른 무방사선 이미징 기술을 만드는 데 성공했습니다. 그 이름은 MPI(Magnetic Particle Imaging)입니다. 그들이 개발한 휴대용 스캐너를 사용하면 무엇보다도 혈류와 같은 인체의 동적 프로세스를 시각화할 수 있습니다.

대학 물리학 연구소의 Volker Behr 교수와 Patrick Vogel 박사가 이 연구를 담당했습니다. 그들은 이제 Nature Scientific Reports 저널에 결과를 발표했습니다.

민감하고 빠른 대안

자기 입자 이미징은 이름에서 알 수 있듯이 자기 나노 입자의 직접 시각화를 기반으로 하는 기술입니다. 이러한 나노 입자는 인체에서 자연적으로 발생하지 않으며 마커로 투여되어야 합니다. “방사성 물질을 마커로 투여하는 양전자 방출 단층 촬영과 마찬가지로 이 방법은 조직이나 뼈의 배경 신호를 방해하지 않고 민감하고 빠르다는 큰 이점이 있습니다.”라고 Volker Behr는 설명합니다.

MPI는 양전자 방출 단층 촬영과 같은 방사성 마커에서 감마선을 감지하는 것이 아니라 시간에 따라 변화하는 자기장에 대한 자성 나노입자의 반응 신호를 기반으로 합니다. “이 과정에서 나노입자의 자화는 외부 자기장의 도움으로 특별히 조작되며, 이에 따라 나노입자의 존재뿐만 아니라 인체의 공간적 위치도 감지할 수 있습니다.”라고 출판물의 제1 저자인 물리학자 Patrick Vogel은 말합니다.

큰 통찰력을 위한 작은 스캐너

MPI 아이디어는 새로운 것이 아닙니다. 2005년 초에 Philips 회사는 작은 시연기로 이 새로운 접근 방식의 첫 번째 이미지를 보여줄 수 있었지만 몇 센티미터 크기의 샘플만 채취할 수 있었습니다. 그리고 인간을 검사하는 데 적합한 장치의 개발은 예상보다 더 어려웠고, 크고 무겁고 값비싼 구조물로 이어졌습니다.

2018년 Volker Behr 교수와 Patrick Vogel 교수가 이끄는 팀은 이미징에 필요한 복잡한 자기장을 훨씬 더 작은 디자인으로 구현하는 새로운 방법을 찾았습니다. 독일 연구 재단(DFG)이 자금을 지원하는 다년간의 연구 프로젝트에서 과학자들은 중재를 위해 특별히 설계된 MPI 스캐너(iMPI)에서 새로운 개념을 구현하는 데 성공했습니다.

“저희 iMPI 스캐너는 너무 작고 가벼워서 거의 어디든 가지고 다닐 수 있습니다.”라고 Vogel은 설명합니다. 저자는 대학병원 혈관 조영술의 표준 장치인 특수 X선 장치와 비교하여 동시 실시간 측정에서 이러한 스캐너의 이동성을 인상적으로 보여줍니다. 처음부터 이 프로젝트에 동행한 뷔르츠부르크 대학병원 중재방사선과의 Thorsten Bley 교수와 Stefan Herz 박사가 이끄는 팀은 실제와 같은 혈관 팬텀에서 측정을 수행하고 첫 번째 이미지를 평가했습니다.

“이것은 무방사선 개입을 향한 첫 번째 중요한 단계입니다. MPI는 이 분야를 영원히 변화시킬 잠재력이 있습니다.”라고 출판물의 수석 저자인 Stefan Herz 박사는 말했습니다.

연구의 다음 단계

iMPI 장치를 사용한 추가 흥미로운 측정 외에도 두 물리학자는 현재 스캐너를 추가로 개발하기 위해 노력하고 있습니다. 주요 목표는 이미지 품질을 더욱 향상시키는 것입니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2023/07/230726113102.htm