計算機斷層掃描、磁共振成像、正電子發射斷層掃描和超聲波等技術現已成為醫學領域不可或缺的組成部分，為人體解剖學提供了獨到的見解。這些技術不僅能提供人體的詳細成像，還能幫助醫生識別異常或分析內部的功能過程。

由維爾茨堡朱利葉斯-馬克西米利安大學（JMU）的物理學家和醫學專家組成的研究小組成功開發出一種適合人體使用的創新型無輻射成像技術–磁粉成像（MPI）。他們新發明的便攜式掃描儀除其他功能外，還能將人體的動態過程（如血液流動）可視化。

該大學物理研究所的Volker Behr 教授和Patrick Vogel 博士負責這項研究，他們現已將研究結果發表在《自然-科學報告》雜誌上。

磁粉成像技術，顧名思義，是一種基於直接觀察磁性納米粒子的技術。這種納米粒子不會自然存在於人體內，必須作為標記物進行施用。沃爾克-貝洱（Volker Behr）解釋說：”正電子發射斷層掃描依賴於放射性物質作為標記物，而這種方法的最大優點是靈敏、快速，不會’看到’來自組織或骨骼的干擾背景信號。”

iMPI 掃描儀小巧輕便，幾乎可以隨身攜帶，在任何地方使用。這是向無輻射干預邁出的重要一步。圖片來源：Patrick Vogel / Stefan Herz

MPI 並不像正電子發射斷層掃描那樣基於放射性標記的伽馬射線檢測，而是基於磁性納米粒子對隨時間變化的磁場的響應信號。

“在這一過程中，納米粒子的磁化在外部磁場的幫助下被特別操縱，因此不僅可以檢測到它們的存在，還可以檢測到它們在人體內的空間位置，”該出版物的第一作者、物理學家帕特里克-沃格爾（Patrick Vogel）說。

MPI 理念並不新鮮。早在2005 年，飛利浦公司就在一台小型演示器上展示了這種新方法的首批圖像，但該演示器只能採集幾厘米大小的樣本。而事實證明，開發適用於人體檢查的設備比想像的要困難得多，這讓設備變得龐大、笨重和昂貴。

2018 年，沃爾克-貝洱（Volker Behr）教授和帕特里克-沃格爾（Patrick Vogel）領導的團隊找到了一種新方法，可以在更小的設計中實現成像所需的複雜磁場。在一項由德國研究基金會（DFG）資助的多年研究項目中，科學家們成功地在專為介入治療而設計的MPI 掃描儀（介入磁粉成像- iMPI）中實現了這一新理念。

“我們的iMPI 掃描儀非常小巧輕便，幾乎可以隨身攜帶，”Vogel 解釋說。與大學醫院血管造影的標准設備–一種特殊的X 射線設備相比，作者在一次同步實時測量中展示了掃描儀的這種移動性，給人留下了深刻印象。維爾茨堡大學醫院介入放射科的Thorsten Bley 教授和Stefan Herz 博士領導的團隊從一開始就參與了這個項目，他們在一個逼真的血管模型上進行了測量，並對首批圖像進行了評估。

“這是向無輻射介入邁出的重要一步。MPI 有可能徹底改變這一領域”，該出版物的資深作者Stefan Herz 博士說。

除了利用iMPI 設備進行更多令人興奮的測量外，兩位物理學家目前正在努力進一步開發他們的掃描儀。主要目標是進一步提高圖像質量。