Miljoenen magnetische resonantie beeldvorming (MRI) scans worden elk jaar uitgevoerd om gezondheidsproblemen te diagnosticeren en biomedisch onderzoek uit te voeren. De verschillende weefsels in ons lichaam reageren op verschillende manieren op magnetische velden, waardoor beelden van onze anatomie kunnen worden gegenereerd. Maar er zijn grenzen aan de resolutie van deze afbeeldingen - over het algemeen artsen kunnen details zien van organen die zo klein zijn als een halve millimeter, maar niet veel kleiner. Op basis van wat de artsen zien, ze proberen af ​​te leiden wat er met cellen in het weefsel gebeurt.

Michail Shapiro, assistent-professor chemische technologie, wil een verband leggen tussen MRI-beelden en wat er in weefsels gebeurt op schalen zo klein als een enkele micrometer - dat is ongeveer 500 keer kleiner dan wat nu mogelijk is.

"Als je naar een vlekkerig MRI-beeld kijkt, wil je misschien weten wat er op een bepaalde donkere plek gebeurt, " zegt Shapiro, die ook een Schlinger Scholar en Heritage Medical Research Institute Investigator is. "Direct, het is moeilijk te zeggen wat er aan de hand is op een schaal kleiner dan ongeveer een halve millimeter."

In een recente studie gepubliceerd in het tijdschrift Natuurcommunicatie , Shapiro en zijn collega's introduceerden een methode om magnetische veldpatronen in weefsel te correleren, die voorkomen op micrometerschalen, met de grotere, millimeterschaalkenmerken van MRI-beelden. uiteindelijk, de methode zou artsen in staat stellen om MRI-beelden te interpreteren en verschillende aandoeningen beter te diagnosticeren.

Bijvoorbeeld, medische onderzoekers kunnen de locaties van ontstoken weefsels in het lichaam van een patiënt visualiseren door MRI te gebruiken om afbeeldingen te maken van immuuncellen, macrofagen genaamd, die zijn gelabeld met magnetische ijzerdeeltjes. De macrofagen nemen ijzerdeeltjes op die in de bloedbaan van een patiënt worden geïnjecteerd en migreren vervolgens naar ontstekingsplaatsen. Omdat het MRI-signaal wordt beïnvloed door de aanwezigheid van deze ijzerdeeltjes, de resulterende afbeeldingen onthullen locaties van ongezond weefsel. Echter, het exacte niveau van MRI-contrast hangt af van hoe de cellen de ijzerdeeltjes precies opnemen en opslaan op micrometerschaal, die niet direct op de MRI-beelden te zien zijn.

De nieuwe techniek kan inzicht verschaffen in hoe verschillende ijzerverdelingen het MRI-contrast beïnvloeden, en dit, beurtelings, zou een beter idee geven van de omvang van de ontsteking. Het onderzoek werd geleid door Caltech-studenten Hunter Davis en Pradeep Ramesh.