MANYETİK PARÇACIK GÖRÜNTÜLEME
Manyetik Parçacık Görüntüleme (MPG), 2005 yılında
ortaya çıkan yeni bir görüntüleme yöntemidir. MPG ile farklı yollarla vücuda
verilebilen (damar yolu, solunum, lokal enjeksiyon, vb.) manyetik
nanoparçacıklar manyetik alanlar kullanılarak görüntülenebilmektedir. MPG’nin,
vücuda zararı olmayan demir oksit tabanlı nanoparçacıkların kullanılması,
yüksek çözünürlüklü görüntülerin gerçek zamanlı veya gerçek zamana yakın olarak
elde edilebilmesi, derinlik kısıtı olmaksızın vücudun herhangi bir bölgesinin
görüntülenebilmesi ve iyonlaştırıcı radyasyon kullanılmaması gibi avantajları
bulunmaktadır. MPG’nin anjiyografi, tümör görüntüleme, vücut içi kanamaların
görüntülenmesi, kök hücre takibi, fonksiyonel beyin görüntülemesi gibi çok
çeşitli tıbbi uygulamalarda kullanımına yönelik araştırma çalışmaları devam
etmektedir.
Manyetik Parçacık
Görüntüleme Yönteminin Temel Çalışma Prensipleri
Çapları 5 nm ile 100 nm arasında değişen manyetik
nanoparçacıklar, genellikle demir oksit (Fe304/Fe2O3) bir çekirdek ile bu
çekirdeğin etrafına kaplanmış bir polimerden oluşur. Bu çaplarda demiroksit
süperparamanyetik özellik göstermektedir. Yani ortamda manyetik alan yokken
ortalama manyetizasyonları sıfır iken, manyetik alan uygulandığında bu alan
doğrultusunda hızlı bir şekilde mıknatıslanırlar. Çekirdeklerin polimer ile
kaplanması, parçacıkların birleşmesini önler ve vücudun bağışıklık sistemi
tarafından algılanarak yok edilmesi engeller. Bu sayede nanoparçacıkların vücut
içinde dolaşım süresi uzatılır. Ayrıca, polimerlere antikor, ilaç, enzim,
nükleik asit gibi moleküller bağlanarak nanoparçacıkların
fonksiyonelleştirilmesi mümkündür. Böylece, parçacıklara vücut dışından
görüntülenme, hedef hücrelere bağlanma (örn. tümör hücreleri), ilaç taşıma ve
salınımı gibi özellikler kazandırılabilmektedir.
Manyetik Parçacık Görüntüleme, isminden dolayı
Manyetik Rezonans Görüntüleme (MRG) ile karıştırılabilmektedir. Ancak bu iki
yöntem hem çalışma prensibi, hem de elde edilen görüntüler bakımından
birbirinden tamamen farklıdır. MRG’de dokular anatomik olarak görüntülenirken
MPG görüntülerinde dokular görünmez, sadece vücuda verilen manyetik
nanoparçacıklar görüntülenir. Böylece anatomik görüntü ile nanoparçacık
görüntüsü birbirine karışmaz ve mutlak nanoparçacık yoğunluğuna bağlı
görüntüleme yapılabilir.
MPG yönteminde, görüntülenen bölgede manyetik alanın
sıfırlandığı bir bölge (Manyetik alansız bölge - MAB) oluşturulur. MAB
civarında manyetik alan yoğunluğu düşük olduğundan, bu bölgede bulunan nanoparçacıkların
manyetizasyon vektörleri rastgele yönlerdedir. MAB’dan uzaklaştıkça manyetik
alan yoğunluğu artar. Yoğun manyetik alanda bulunan nanoparçacıkların
manyetizasyonu, uygulanan manyetik alan ile aynı yönde hizalanmış durumdadır
(manyetik doygunluk hali). Zamanla değişen bir homojen manyetik alan
uygulandığında MAB dışındaki nanoparçacıklar doygun durumda olduğundan bu
manyetik alan tepki veremez. MAB etrafındaki nanoparçacıklar ise hızlı bir
şekilde tepki vererek manyetize olur. Bu manyetizasyon sinyali alma bobinleri
kullanılarak alınır. MAB, görüntüleme bölgesi içinde elektronik ve/veya mekanik
olarak taranarak nanoparçacık yoğunluğu ile orantılı bir görüntü elde
edilir.
ASELSAN’da yapılan
çalışmalar
Dünyada henüz insan boyutunda ticari bir MPG cihazı
bulunmamaktadır. ASELSAN Araştırma Merkezi’nde özgün bir prototip MPG sistemi
geliştirilmiştir. Girişimsel uygulamalar da göz önüne alınarak yeni bir
kenarları açık sistem mimarisi önerilmiş ve ABD patenti alınmıştır. Bu sistemde
çizgisel bir manyetik alansız bölge doku içinde taranmaktadır, bu sayede yüksek
sinyal gürültü oranı elde edilmekte, ayrıca geniş bölgelerin daha hızlı
taranması mümkün olmaktadır. Bununla birlikte, kenarları açık konfigürasyonlar,
hastalar için kapalı sistemlere göre çok daha konforludur. 60 mm çaplı bir
bölgede tarama yapabilen ASELSAN MPG prototip sisteminde küçük hayvan
deneylerinin yapılmasına mümkün olabilecektir. Sistemde çözünürlük ve
hassasiyet ölçümleri yapılmış, damar tıkanıklığı tespitinin yapılabilirliğini
göstermek için fantom deneyleri gerçekleştirilmiştir.
Ağustos 2020’de başlatılan öz kaynaklı bir proje ile
insan boyutunda bir MPG tarayıcı geliştirmeye yönelik çalışmalara başlanmıştır.
Bu tarayıcının Manyetik Rezonans görüntüleme için kullanımına yönelik araştırmaların
da yapılması planlanmaktadır. Bu sayede, MR görüntüleri ile anatomik bilgi elde
edilirken MPG ile de nanoparçacıkların görüntülenmesi mümkün olabilecektir.
