Магнитно-резонансная микроскопия

Магнитно-резонансная микроскопия (МРМ, мкМРТ) — это магнитно-резонансная томография (МРТ) на микроскопическом уровне вплоть до микронного масштаба. ^[2] Первым определением MRM была МРТ с разрешением вокселей лучше 100 мкм. ^[3]

Номенклатура

Магнитно-резонансная микроскопия относится к МРТ-визуализации с очень высоким разрешением (вплоть до нанометрового масштаба, в некоторых случаях сравнимого с гистопатологией). Термин МР-микроскопия наиболее широко используется в отделе магнитно-резонансной томографии высокого разрешения Университета Дьюка, возглавляемом доктором Дж. Алланом Джонсоном, и в группе Национальной лаборатории сильных магнитных полей AMRIS Университета Флориды/Университета штата Флорида. ^[4]

Различия между МРТ и МРМ

МРМ представляет собой более высокую эволюцию МРТ.
MRM использует гораздо более сильное магнитное поле, которое проводится в гораздо меньшем масштабе. ^[5]
Разрешение : Разрешение медицинской МРТ обычно составляет около 1 мм; желаемое разрешение MRM составляет 100 мкм или менее 10 мкм, что сопоставимо с гистологией.
Размер образца: Медицинские аппараты МРТ сконструированы таким образом, чтобы внутри мог поместиться пациент. Камеры MRM обычно небольшие, обычно менее 1 см. ³ для визуализации крыс, мышей и грызунов. Компания BrukerBio Spin, Биллерика, Массачусетс, специализируется на поставке различных зондов для микровизуализации (5–75 мм) для визуализации ex vivo/in vivo вырезанных биологических образцов. ^[6]

Текущий статус MRM

Хотя МРТ очень распространена в медицинских целях, МРМ все еще развивается в лабораториях до резонансных частот до 1000 МГц. ^[1] (для ядерного магнитного резонанса; электронный магнитный резонанс обычно работает на гораздо более высоких частотах). К основным препятствиям для практического MRM относятся:

магнитного поля Градиент : высокий градиент фокуса магнитного резонанса в меньшем объеме (меньшая функция рассеяния точки ), приводит к лучшему пространственному разрешению. Градиенты MRM обычно в 50–100 раз выше, чем в клинических системах. Однако конструкция радиочастотных (РЧ) катушек, используемых в MRM, не допускает сверхвысоких градиентов.
Чувствительность : поскольку количество вокселей для МРМ может составлять 1/100 000 от количества вокселей для МРТ, сигнал пропорционально слабее. ^[7]^[8]^[9]

Альтернативный МРМ

Магнитно-резонансная силовая микроскопия (МРФМ) имеет разрешение в нанометровом масштабе. Это улучшает проблему чувствительности за счет использования микроизготовленных кантилеверов для измерения крошечных сигналов. Магнитный градиент генерируется магнитным наконечником микрометрового масштаба, что дает типичный градиент в 10 миллионов раз больше, чем у клинических систем. Эта технология все еще находится на ранней стадии разработки. Поскольку образец должен находиться в высоком вакууме при криогенных температурах, MRFM можно использовать только для твердотельных материалов.

Ссылки

^ Ли, Чунг Х.; Бенгтссон, Никлас; Хшановски, Стивен М.; Флинт, Джереми Дж.; Уолтер, Гленн А.; Блэкбэнд, Стивен Дж. (2017). «Магнитно-резонансная микроскопия (МРМ) одиночных миофибрилл и миоядер млекопитающих» . Научные отчеты . 7 : 39496. Бибкод : 2017NatSR...739496L . дои : 10.1038/srep39496 . ПМК 5206738 . ПМИД 28045071 .
^ Шарма, Р. (2009). «Микровизуализация кожи безволосой крысы методом магнитного резонанса на частоте 900 МГц» (PDF) . Магнитно-резонансная томография . 27 (2): 240–55. дои : 10.1016/j.mri.2008.06.013 . ПМИД 18775619 .
^ Гловер, Пол; Мэнсфилд, сэр Питер (2002). «Пределы магнитно-резонансной микроскопии». Отчеты о прогрессе в физике . 65 (10): 1489. Бибкод : 2002РПФ...65.1489Г . дои : 10.1088/0034-4885/65/10/203 . S2CID 250824265 .
^ Шарма, Ракеш; Шарма, Авдхеш (2011). «Аппарат магнитно-резонансной томографии 21,1 Тесла и интерпретация изображений: первый отчет о научных достижениях». Недавние патенты в области медицинской визуализации . 1 (2): 89. дои : 10.2174/1877613211101020089 .
^ «Магнитно-резонансная микроскопия (МРМ) | Энциклопедия проекта «Эмбрион»» . «эмбрион.asu.edu ». Энциклопедия проекта «Эмбрион» . Проверено 11 октября 2021 г.
^ Шарма, Р; Локк, БР (2010). «Токсичность реактивного топлива: повреждение кожи измерено с помощью МРТ-микроскопии кожи с частотой 900 МГц и визуализации с помощью обработки трехмерных МРТ-изображений». Магнитно-резонансная томография . 28 (7): 1030–48. дои : 10.1016/j.mri.2010.03.045 . ПМИД 20663627 .
^ Маронпот, Роберт Р.; Силлс, Роберт С.; Джонсон, Дж. Аллан (2004). «Применение магнитно-резонансной микроскопии» (PDF) . Токсикологическая патология . 32 (5): 42–8. CiteSeerX 10.1.1.1029.6047 . дои : 10.1080/01926230490451707 . ПМИД 15503663 . S2CID 233584 .
^ Шарма, Р. Физическая основа нефрофиброза кожи, индуцированного гадолинием: тестирование с помощью анализа нацеливания на белок гадолиния и магнитно-резонансной микроскопии на основе наночастиц оксида железа . ISRN Дерматология. 1
^ Шарма, Р. (2010). «Критерии тестирования возраста кожи: характеристика структур кожи человека с помощью многократного контрастирования МРТ с частотой 500 МГц и обработки изображений». Физика в медицине и биологии . 55 (14): 3959–79. Бибкод : 2010PMB....55.3959S . дои : 10.1088/0031-9155/55/14/002 . ПМИД 20577039 . S2CID 25447408 .

Внешние ссылки

Введение в магнитно-резонансную микроскопию Лаборатория слуховых исследований при Университете им. Северной Каролины.

[1] Ли, Чунг Х.; Бенгтссон, Никлас; Хшановски, Стивен М.; Флинт, Джереми Дж.; Уолтер, Гленн А.; Блэкбэнд, Стивен Дж. (2017). «Магнитно-резонансная микроскопия (МРМ) одиночных миофибрилл и миоядер млекопитающих» . Научные отчеты . 7 : 39496. Бибкод : 2017NatSR...739496L . дои : 10.1038/srep39496 . ПМК 5206738 . ПМИД 28045071 .

[2] Шарма, Р. (2009). «Микровизуализация кожи безволосой крысы методом магнитного резонанса на частоте 900 МГц» (PDF) . Магнитно-резонансная томография . 27 (2): 240–55. дои : 10.1016/j.mri.2008.06.013 . ПМИД 18775619 .

[3] Гловер, Пол; Мэнсфилд, сэр Питер (2002). «Пределы магнитно-резонансной микроскопии». Отчеты о прогрессе в физике . 65 (10): 1489. Бибкод : 2002РПФ...65.1489Г . дои : 10.1088/0034-4885/65/10/203 . S2CID 250824265 .

[4] Шарма, Ракеш; Шарма, Авдхеш (2011). «Аппарат магнитно-резонансной томографии 21,1 Тесла и интерпретация изображений: первый отчет о научных достижениях». Недавние патенты в области медицинской визуализации . 1 (2): 89. дои : 10.2174/1877613211101020089 .

[5] «Магнитно-резонансная микроскопия (МРМ) | Энциклопедия проекта «Эмбрион»» . «эмбрион.asu.edu ». Энциклопедия проекта «Эмбрион» . Проверено 11 октября 2021 г.

[6] Шарма, Р; Локк, БР (2010). «Токсичность реактивного топлива: повреждение кожи измерено с помощью МРТ-микроскопии кожи с частотой 900 МГц и визуализации с помощью обработки трехмерных МРТ-изображений». Магнитно-резонансная томография . 28 (7): 1030–48. дои : 10.1016/j.mri.2010.03.045 . ПМИД 20663627 .

[7] Маронпот, Роберт Р.; Силлс, Роберт С.; Джонсон, Дж. Аллан (2004). «Применение магнитно-резонансной микроскопии» (PDF) . Токсикологическая патология . 32 (5): 42–8. CiteSeerX 10.1.1.1029.6047 . дои : 10.1080/01926230490451707 . ПМИД 15503663 . S2CID 233584 .

[8] Шарма, Р. Физическая основа нефрофиброза кожи, индуцированного гадолинием: тестирование с помощью анализа нацеливания на белок гадолиния и магнитно-резонансной микроскопии на основе наночастиц оксида железа . ISRN Дерматология. 1

[9] Шарма, Р. (2010). «Критерии тестирования возраста кожи: характеристика структур кожи человека с помощью многократного контрастирования МРТ с частотой 500 МГц и обработки изображений». Физика в медицине и биологии . 55 (14): 3959–79. Бибкод : 2010PMB....55.3959S . дои : 10.1088/0031-9155/55/14/002 . ПМИД 20577039 . S2CID 25447408 .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]