Magnetic Particle Imaging: Evaluation unterschiedlicher superparamagnetischer Eisenoxidpartikel für ein neues bildgebendes Verfahren

Ziele: Magnetic Particle Imaging (MPI) ist ein neuwertiges Verfahren zur direkten Visualisierung superparamagnetischer Eisenoxidpartikel (SPIOs) in Ausnutzung ihrer nichtlinearen Magnetisierungskurve. Ziel der Studie war die Untersuchung kommerziell und eigenständig synthetisierter SPIOs mittels Nanopartikel-Spektroskopie, um ihre Signaleigenschaften für MPI zu charakterisieren. Methode: Werden Nanopartikel in ein sinusförmiges Wechselfeld eingebracht erfahren sie eine nichtlineare Magnetisierung, welche mittels einer Spule gemessen werden kann. Das gemessene Signal enthält nicht nur die Anregungsfrequenz selbst, sondern auch Harmonische der Anregungsfrequenz. Deren Anzahl ist ein entscheidender Parameter für die Bildqualität mittels MPI. Die Abnahme über die Frequenz dieser Harmonischen wurde mittels Nanopartikel-Spektroskopie für vier kommerziell erhältliche (Resovist, Sinerem, Endorem, Lumirem) und ein selbstsynthetisiertes SPIO gemessen. Die Anregung erfolgte mittels eines sinusförmigen Magnetfeldes mit einer Feldstärke von 20 mT/µ0. Ergebnis: Unter den kommerziellen Kontrastmitteln hat Resovist die am langsamsten abfallenden Harmonischen. So fällt die gemessene Magnetisierung nur um ca. 0.13 Dekaden pro Harmonik. Bei Lumirem hingeben fällt die Magnetisierung um ca. 0.18 Dekaden pro Harmonik. Dazwischen liegen Sinerem und Endorem die mit etwa 0.15 Dekaden pro Harmonik fallen. Das selbst synthetisierte Kontrastmittel erreichte die langsamte Abnahme mit ca. 0.12 Dekaden pro Harmonik und somit die beste MPI Eigenschaft. Schlussfolgerung: Kommerzielle SPIOs sind für die Bildgebung mittels MRT synthetisiert und nicht optimiert für MPI. Die verbesserten magnetischen Eigenschaften des selbst synthetisierten SPIO zeigen die Möglichkeit einer weiteren Optimierung von SPIOs hinsichtlich geringerer notwendiger Konzentration, besserer Sensitivität oder höherer erreichbarer örtlicher Auflösung für die Bildgebung mit MPI auf.