Magnetresonantstomograafia lahutusvõime paranes tuhandekordselt
Illinois' ülikooli ja Northwesterni ülikooli teadlaste töörühm leiutas uue põlvkonna magnetresonantstomograafia (MRT), mille nurklahutus on ligikaudu 10 nanomeetrit (10-9 m).
„Meie parendus lähendab MRT tehnoloogia lahutusvõime aatomi suurusjärgule,“ ütles Illinois' ülikooli füüsik ja töörühma juht Raffi Budakian.
MRT masinad on vahest enim tuntud haiglatest, kus neid kasutatakse patsientide siseelundkonna uurimiseks. Haigla MRT uuringu nurklahutus on millimeetri suurusjärgus. Laboris saab sama aparatuuriga kätte kuni 10-6 m resolutsiooni. Budakiani töörühma meetod parendab seega MRT lahutust tuhandekordselt.
MRT on mitteinvasiivne ning patsiendile ohutu, sest kasutab pildistamiseks magnetväljasid ning mitteioniseerivat raadiosagedusega elektromagnetkiirgust. Kompuutertomograafide ning röntgeniaparaatide väljastatud kiirgus on aga ioniseeriv ning sestap inimesele kahjuliku toimega.
MRT raadiolainetest tekitatud uuritava kehapiirkonna prootonite spinnresonantsist tekkiva raadiosignaali mõõtmiseks kasutatakse nii staatilisi kui ajas muutuvaid magnetväljasid. Magnetvälja tugevus on oluline lahutusvõimet määrav parameeter. Nanomeetrine täpsus eviks arstidele pea ülimat diagnostilist väärtust.
Töörühma saavutuseks on kahe olulise tõkke ületamine, mis on seni takistanud MRT kasutamist nanomõõtskaala süsteemide mõõtmiseks. Esiteks mõeldi välja uus spinnide manipuleerimise protokoll, mille järgi kasutatakse prootonite spinnide statistilise polarisatsiooni (statistical polarization) ajaliste korrelatsioonide loomiseks raadiosagedusega magnetimpulsse. Teiseks loodi peen metallist voolu võimendav antenn, mis magnetvälja impulsse vajalikul määral võimendab.
Meetodi töökindlust tõendavas katses loodi polüstüreenist katsetüki prootontiheduse kahemõõtmeline projektsioonkujutis. Selleks kasutati ülitundlikku magnetresonants-sensorit, mis tehtud räni-nanojuhe ostsillaatorist.
„Arvame, et meie meetod juurutab MRT ning spektroskoopia tehnoloogiasse uue paradigma,“ lisas Budakian. „Seda enam, et see on rakendatav juba olemasolevatele MRT masinatele.“
