磁粒子光学（MagneticParticleImaging，MPI）是一种全新的定量功能性光学技术，其利用了流经血流中的纳米颗粒示踪剂的磁性质，需要分解动脉血东流和体积心脏运动的动态三维图像。2001年，德国汉堡飞利浦实验室科学家B．Gleich首次明确提出MPI的概念。2005年，B．Gleich和另一位科学家J．Weizenecker研制成功了首台MPI设备，其可行性论证于当年在《大自然》杂志上首次公开发表。MPI可以必要检测到机体内任何时间和空间的纳米颗粒示踪剂，符合临床对安全性、较慢的三维血管造影技术的市场需求，协助研究人员从器官、细胞和分子层面了解了解病程。

MPI具备低空间分辨率和低时间分辨率的优点。由于光学不表明解剖学结构和背景的组织，不产生干扰信号，因此示踪剂产于图像具备高对比度。同时，MPI光学时不不存在电离辐射，也需要用于毒性示踪剂，因为MPI的示踪剂由超顺磁氧化铁（SPIO）做成，比起用作CT的碘和用作磁共振的钆，SPIO要安全性得多。▲图1各种影像临床技术对比图虽然全球目前只有用作小型动物的MPI设备上市，但MPI正处于较慢发展时期，与20世纪80年代早期MRI的发展阶段类似于。

这种新的光学方式对医学科研及临床工作者都具有极大的吸引力。本文讲解了MPI工作原理、MPI与MRI的区别以及MPI设备制造商。MPI工作原理MPI光学必须用于示踪剂，只有示踪剂不存在于光学区域才能产生信号。

常用的示踪剂是氧化铁磁性纳米粒子（Fe3O4），也称作超强顺磁性氧化铁（SuperParamagneticIronOxide，SPIO）纳米粒子。示踪剂SPIO的性质相当大程度上要求了MPI的图像质量。由于机体内长时间情况下会不存在示踪剂，因此MPI图像具备极好的对比度和高灵敏度，使我们需要看见活的有机体中细胞（细胞追踪）、血液（灌入）和其他功能系统（靶向、药物传送系统）中的示踪剂。

磁粒子光学利用磁力学独有的几何结构创立一个磁场自由区（FieldFreeRegion，FFR），类似于将两块磁铁放到一起时的情况。由敏感点掌控纳米颗粒的方向。

这与MRI的物理原理截然不同，MRI的图像是由均匀分布的磁场产生的。较慢移动FFR不会使得SPIO纳米颗粒的磁性方位再次发生旋转，从而在接管线圈中产生信号。因为我们一直告诉敏感点在哪里，所以我们可以将信号分配到未知方位，产生定量的MPI图像。MPI的性能、分辨率和灵敏度主要不受纳米颗粒的影响。

用于更佳的或特定的SPIO可以提升设备的分辨率和／或灵敏度。▲图2利用MPI设备，一条灵敏磁场权利线（FFL）在整个样品上光栅化，用作绘制纳米粒子的分布图。▲图3扫瞄后，分解三维断层图像，可在肝脏和脾脏中检测到MPI信号（冷铁色）。MPIvs．MRI▲图4MRI的场强结构：用于很弱梯度（mT）和强劲场强（T）创立一个均匀分布的场来分解图像。

▲图5MPI的场强结构：两个互相指向的强劲磁体产生一个磁场梯度，中心是FFR。然后将FFR在样本中较慢移动，利用强劲梯度（T）和很弱场强（mT）来分解图像。

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