快速了解人类的内心

计算机断层扫描、磁共振成像、正电子发射断层扫描和超声波等成像技术已成为医学界不可或缺的一部分。每种方法不仅可以对人的内部进行独特的洞察，而且还可以让医生得出有关人体缺陷或功能过程的结论。

来自维尔茨堡朱利叶斯·马克西米利安大学 (JMU) 的物理学家和医生团队现已成功研制出另一种无辐射成像技术，可供人类使用。它的名称是：磁粒子成像(MPI)。通过他们开发的便携式扫描仪，可以实现人体动态过程的可视化，例如血流。

该大学物理研究所的Volker Behr教授和Patrick Vogel博士负责这项研究;他们现已将研究结果发表在《自然科学报告》杂志上。

灵敏且快速的替代方案

顾名思义，磁粒子成像是一种基于磁性纳米粒子直接可视化的技术。这种纳米颗粒不会在人体内自然产生，必须作为标记物施用。“与依赖于放射性物质作为标记物的正电子发射断层扫描一样，这种方法具有灵敏且快速的巨大优势，不会‘看到’来自组织或骨骼的干扰背景信号，”Volker Behr 解释道。

MPI 并非基于正电子发射断层扫描等放射性标记物对伽马射线的检测，而是基于磁性纳米颗粒对随时间变化的磁场的响应信号。该出版物的第一作者、物理学家帕特里克·沃格尔说：“在这个过程中，纳米粒子的磁化强度在外部磁场的帮助下被专门操纵，这样不仅可以检测到它们的存在，还可以检测到它们在人体内的空间位置。”

小型扫描仪带来大洞察

MPI 的想法并不新鲜。早在 2005 年，飞利浦公司就能够在小型演示器中展示这种新颖方法的第一张图像，但该演示器只能采集几厘米大小的样本。事实证明，开发适合人体检查的设备比预期更加困难，导致结构庞大、笨重且昂贵。

2018 年，Volker Behr 教授和 Patrick Vogel 教授领导的团队找到了一种新方法，可以在更小的设计中实现成像所需的复杂磁场。在德国研究基金会 (DFG) 资助的一项多年研究项目中，科学家们成功地在专为干预设计的 MPI 扫描仪(介入性磁粒子成像 - iMPI)中实施了这一新颖概念。

“我们的 iMPI 扫描仪又小又轻，您几乎可以随身携带它，”Vogel 解释道。作者在同步实时测量中令人印象深刻地展示了扫描仪的这种移动性，并与特殊的 X 射线设备(大学医院血管造影的标准设备)进行了比较。由维尔茨堡大学医院介入放射科的 Thorsten Bley 教授和 Stefan Herz 博士领导的团队从一开始就参与了该项目，对真实的血管模型进行了测量，并评估了第一批图像。

该出版物的资深作者 Stefan Herz 博士表示：“这是迈向无辐射干预的重要第一步。MPI 有潜力永远改变这一领域。”

下一步研究

除了使用 iMPI 设备进行进一步令人兴奋的测量之外，两位物理学家现在还致力于进一步开发他们的扫描仪。主要目标是进一步提高图像质量。