磁気粒子画像法（MPG）は、2005年に登場した新しい画像法です。 さまざまな方法（血管アクセス、呼吸、局所注射など）で身体に投与できる磁性ナノ粒子は、MPGを使用した磁場を使用して画像化できます。 MPGには、体に害を及ぼさない酸化鉄ベースのナノ粒子の使用、リアルタイムまたはほぼリアルタイムで高解像度の画像を取得できる、深さの制約なしに体の任意の部分を表示できる、電離放射線などの利点があります。使用されていない。 血管造影、腫瘍イメージング、体内出血のイメージング、幹細胞モニタリング、機能的脳イメージングなど、さまざまな医療アプリケーションでMPGを使用するための研究が進行中です。
磁気粒子画像法の基本的な動作原理
直径が 5 nm から 100 nm の範囲の磁性ナノ粒子は、通常、酸化鉄 (Fe304O2/Fe3OXNUMX) のコアと、このコアの周りをコーティングしたポリマーで構成されます。 これらの直径では、酸化鉄は超常磁性特性を示します。 言い換えれば、環境内に磁場がない場合、それらの平均磁化はゼロですが、磁場が印加されると、この磁場の方向に急速に磁化されます。 核のポリマーコーティングは粒子の結合を防ぎ、体の免疫システムによって粒子が検出され破壊されるのを防ぎます。 このようにして、体内のナノ粒子の循環時間が延長されます。 さらに、抗体、薬物、酵素、核酸などの分子をポリマーに結合させることで、ナノ粒子を機能化することが可能です。 したがって、粒子には、体外からの画像化、標的細胞（例えば腫瘍細胞）への結合、薬物の輸送および放出などの機能を提供することができる。
磁気粒子画像法は、その名前から、磁気共鳴画像法（MRI）と混同される可能性があります。 ただし、これらXNUMXつの方法は、動作原理と得られる画像の両方の点で完全に異なります。 組織はMRIで解剖学的に表示されますが、MPG画像では組織は表示されず、体に与えられた磁性ナノ粒子のみが表示されます。 したがって、解剖学的画像とナノ粒子画像は互いに干渉せず、絶対ナノ粒子密度に応じて画像化を行うことができる。
MPG法では、表示領域で磁場がゼロになるゾーン（無磁場ゾーン-MAB）が作成されます。 MABの周りの磁場密度が低いため、この領域のナノ粒子の磁化ベクトルはランダムな方向にあります。 MABから離れるほど、磁場の強度は大きくなります。 強磁場中のナノ粒子の磁化は、印加磁場（磁気飽和状態）と同じ方向に整列します。 時間変化する均一磁場が印加されると、MAB以外のナノ粒子は飽和状態にあるため、この磁場は反応できません。 MABの周りのナノ粒子は急速に反応し、磁化されます。 この磁化信号は、受信コイルを使用して受信されます。 ＭＡＢは、ナノ粒子密度に比例する画像を得るために、画像化領域内で電子的および／または機械的にスキャンされる。
アセルサンでの研究
世界にはまだ人間サイズの商用MPGデバイスはありません。 アセルサン研究センターでは、独自のプロトタイプMPGシステムが開発されました。 介入アプリケーションを考慮して、新しいオープンエッジシステムアーキテクチャが提案され、米国特許が取得されました。 このシステムでは、線形の無磁場領域が組織内でスキャンされるため、高い信号対雑音比が得られ、広い領域をより高速にスキャンすることが可能です。 ただし、オープンサイド構成は、クローズドシステムよりも患者にとってはるかに快適です。 直径60mmの領域をスキャンできるASELSANMPGプロトタイプシステムで小動物実験を行うことが可能になります。 システムで分解能と感度の測定が行われ、血管閉塞の検出の実現可能性を示すためにファントム実験が実行されました。
2020年XNUMX月に開始された自己資金プロジェクトにより、人間サイズのMPGスキャナーの開発作業が開始されました。 このスキャナーを磁気共鳴画像法に使用するための研究も計画されています。 このように、解剖学的情報はMR画像で取得でき、ナノ粒子はMPGで表示できます。
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