设计,建造和验证用于人类大脑成像的磁粒子成像 (MPI) 系统

科学领域:

• 医疗成像医学成像
• 生物物理学的生物物理.
• 神经科学是一个神经科学.

背景情况:

• 磁粒子成像 (MPI) 是一种基于追踪器的成像模式,于2005年推出,以其高灵敏度和空间分辨率而闻名.
• 虽然临床前的MPI设备很常见,但人体规模的系统,特别是功能神经成像,仍然不发达.
• 现有的人类血液动力学成像方法缺乏详细的大脑激活研究所需的灵敏度.

研究的目的:

• 为了研究扩展MPI技术用于人类功能神经成像的可行性.
• 开发一个人类大脑规模的MPI系统,能够以高的时空分辨率检测出血液动力学变化.
• 评估用于神经成像应用的开发系统的灵敏度和分辨率.

主要方法:

• 构建一个人脑规模的MPI系统,使用机械旋转的,基于永久磁铁的无电场线 (FFL).
• 采用26kHz驱动线圈和与头相容的接收线圈进行数据采集.
• 使用稀释系列,平行线幻影和"G"形幻影进行系统校准和性能评估.

主要成果:

• 开发的MPI系统在5秒的采集时间内达到大约1μgFe的灵敏度.
• 2D成像视野 (FOV) 的直径为181毫米,空间分辨率为5-7毫米.
• 证明了基于FFL的MPI架构的成功过渡到人类规模.

结论:

• 概念验证系统为人类MPI功能神经成像建立了一个可行的途径.
• 与现有的人类血液动力学成像技术相比,该系统具有潜在的灵敏度增加数量级.
• 确定了未来发展的领域,以进一步增强MPI神经成像能力.