Miljontals magnetisk resonanstomografi (MRI) skanningar utförs varje år för att diagnostisera hälsotillstånd och utföra biomedicinsk forskning. De olika vävnaderna i våra kroppar reagerar på magnetfält på olika sätt, så att bilder av vår anatomi kan genereras. Men det finns gränser för upplösningen av dessa bilder – i allmänhet, läkare kan se detaljer om organ så små som en halv millimeter stora men inte mycket mindre. Baserat på vad läkarna ser, de försöker sluta sig till vad som händer med celler i vävnaden.

Mikhail Shapiro, biträdande professor i kemiteknik, vill skapa en koppling mellan MR-bilder och vad som händer i vävnader i skalor så små som en enda mikrometer – det är ungefär 500 gånger mindre än vad som är möjligt nu.

"När du tittar på en fläckig MRI-bild, du kanske vill veta vad som händer i en viss mörk fläck, säger Shapiro, som också är en Schlinger Scholar och Heritage Medical Research Institute Investigator. "Just nu, det är svårt att säga vad som händer på skalor mindre än ungefär en halv millimeter."

I en nyligen publicerad studie publicerad i tidskriften Naturkommunikation , Shapiro och hans kollegor introducerade en metod för att korrelera magnetfältsmönster i vävnad, som förekommer på mikrometerskalor, med den större, kännetecken i millimeterskala hos MRI-bilder. I sista hand, Metoden skulle göra det möjligt för läkare att tolka MRT-bilder och bättre diagnostisera olika tillstånd.

Till exempel, medicinska forskare kan visualisera placeringen av inflammerade vävnader i en patients kropp genom att använda MRT för att ta bilder av immunceller som kallas makrofager som har märkts med magnetiska järnpartiklar. Makrofagerna tar upp järnpartiklar som injiceras i en patients blodomlopp och vandrar sedan mot inflammationsställen. Eftersom MRT-signalen påverkas av närvaron av dessa järnpartiklar, de resulterande bilderna avslöjar platser med ohälsosam vävnad. Dock, den exakta nivån av MRT-kontrast beror på exakt hur cellerna tar upp och lagrar järnpartiklarna på mikrometerskalan, som inte kan ses direkt på MR-bilderna.

Den nya tekniken kan ge en förståelse för hur olika järnfördelningar påverkar MRT-kontrast, och detta, i tur och ordning, skulle ge en bättre uppfattning om omfattningen av inflammation. Forskningen leddes av Caltech-studenterna Hunter Davis och Pradeep Ramesh.