Forskere låser op for potentialet for næste generations medicinsk scanning

Forskere har udviklet en ny måde at magnetisere molekyler, der findes naturligt i menneskekroppen, bane vejen for en ny generation af lavpris magnetisk resonansbilleddannelse (MRI) teknologi, der vil transformere vores evne til at diagnosticere og behandle sygdomme, herunder kræft, diabetes og demens.

Mens det stadig er i de tidlige stadier, forskning rapporteret i dag i tidsskriftet Videnskab fremskridt har taget betydelige skridt i retning af en ny MR-metode med potentiale til at sætte læger i stand til at personliggøre livreddende medicinske behandlinger og muliggøre realtidsafbildning på steder som operationsstuer og praktiserende læger.

MR, som virker ved at detektere molekylers magnetisme for at skabe et billede, er et afgørende værktøj inden for medicinsk diagnostik. Imidlertid, nuværende teknologi er ikke særlig effektiv - en typisk hospitalsscanner vil effektivt kun opdage et molekyle ud af hver 200, 000, gør det svært at se det fulde billede af, hvad der sker i kroppen.

Forbedrede scannere bliver nu testet i forskellige lande, men fordi de fungerer på samme måde som almindelige MR -scannere - ved hjælp af en superledende magnet - forbliver disse nye modeller omfangsrige og koster millioner at købe.

Forskerholdet, baseret på University of York, har opdaget en måde at gøre molekyler mere magnetiske, og derfor mere synlig - en alternativ metode, der kunne producere en ny generation af billige og meget følsomme billedteknikker.

Professor Simon Duckett fra Center for Hyperpolarisation in Magnetic Resonance ved University of York sagde:"Hvad vi tror, ​​vi har potentialet til at opnå med MRI, hvad kan sammenlignes med forbedringer i computerkraft og ydeevne i løbet af de sidste 40 år. Mens de er et vigtigt diagnostisk værktøj, nuværende hospitalsscannere kan sammenlignes med abacus, den seneste udvikling af mere følsomme scannere fører os til Alan Turings computer, og vi forsøger nu at skabe noget skalerbart og billigt, der ville bringe os til tabletten eller smartphonen."

Forskergruppen har fundet en måde at overføre den "usynlige" magnetisme af parahydrogen - en magnetisk form for hydrogengas - til en række molekyler, der forekommer naturligt i kroppen, såsom glucose, urinstof og pyruvat. Brug af ammoniak som bærer, forskerne har været i stand til at "hyperpolarisere" stoffer som glucose uden at ændre deres kemiske sammensætning, hvilket ville risikere at de bliver giftige.

Det er nu teoretisk muligt, at disse magnetiserede, ikke-skadelige stoffer kan injiceres i kroppen og visualiseres. Fordi molekylerne er blevet hyperpolariseret, ville det ikke være nødvendigt at bruge en superledende magnet til at detektere dem - mindre, billigere magneter eller endda bare Jordens magnetfelt ville være tilstrækkeligt.

Hvis metoden blev udviklet med succes, kunne den muliggøre et molekylært respons i realtid og billige omkostninger, ikke -toksisk karakter af teknikken ville indføre muligheden for regelmæssige og gentagne scanninger efter patienter. Disse faktorer ville forbedre lægefagets evne til at overvåge og personliggøre behandlinger, muligvis resultere i mere vellykkede resultater for enkeltpersoner.

"I teorien, det ville give en billeddannelsesteknik, der kunne bruges i en operationsstue, "tilføjede Duckett." F.eks. når en kirurg udtrækker en hjernesvulst fra en patient, har de til formål at fjerne alt kræftvævet og samtidig fjerne så lidt sundt væv som muligt. Denne teknik kunne give dem mulighed for nøjagtigt at visualisere kræftvæv på en langt større dybde der og da. "

Forskningen har også potentiale til at bringe MR til lande i udviklingslandene, der ikke har uafbrudt strømforsyning eller infrastruktur til at betjene nuværende scannere.

Ud over dets anvendelser inden for medicin og generel sundhedspleje, Metoden kan også give fordele for den kemiske og farmaceutiske industri ud over miljø- og molekylær videnskab.

Dr. Peter Rayner, Research Associate ved University of York, sagde:"Vores metode afspejler en af ​​de mest betydningsfulde fremskridt inden for magnetisk resonans i det sidste årti".

Research Associate, Dr Wissam Iali tilføjede, "I betragtning af magnetisk resonansspektroskopi er af vital betydning for Storbritanniens kemiske og farmaceutiske industrier, Jeg ser betydelige muligheder for dem til at udnytte vores tilgang til at forbedre deres konkurrenceevne. "

Brug af parahydrogen til hyperpolarisering af aminer, amider, carboxylsyrer, alkoholer, fosfater og carbonater er offentliggjort i Videnskab fremskridt .