Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Nghiên cứu thực nghiệm và mô phỏng về hành vi của các hài tín hiệu trong hình ảnh hạt từ
Tóm tắt
Mục đích của nghiên cứu này là để khảo sát hành vi của các hài tín hiệu trong hình ảnh hạt từ (MPI) thông qua các nghiên cứu thực nghiệm và mô phỏng. Trong các nghiên cứu thực nghiệm, chúng tôi đã chế tạo một thiết bị cho MPI, trong đó cả lĩnh vực từ điều khiển (DMF) và lĩnh vực từ lựa chọn (SMF) đều được tạo ra bằng một cặp cuộn Maxwell. Các tín hiệu MPI từ các hạt nano từ (MNPs) được phát hiện bằng một cuộn solenoid. Các hài số lẻ và chẵn được tính toán bằng biến đổi Fourier có hoặc không có loại bỏ nền. Kích thước hạt của các MNPs được đo bằng kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM), phương pháp tán xạ ánh sáng động và phương pháp nhiễu xạ tia X. Trong các nghiên cứu mô phỏng, sự nhiễm từ hóa và phân phối kích thước hạt của MNPs được giả định tuân theo lý thuyết Langevin về paramagnetism và phân phối log-normal, tương ứng. Các hài số lẻ và chẵn được tính toán bằng biến đổi Fourier dưới các điều kiện khác nhau của DMF và SMF và cho ba kích thước hạt khác nhau. Hành vi của các hài chủ yếu phụ thuộc vào kích thước của MNPs. Khi chúng tôi sử dụng kích thước hạt thu được từ hình ảnh TEM, kết quả mô phỏng tương tự nhất với kết quả thực nghiệm. Sự tương đồng giữa kết quả thực nghiệm và kết quả mô phỏng đối với các hài số chẵn tốt hơn so với hài số lẻ. Điều này được coi là do hài số lẻ nhạy cảm hơn với việc loại bỏ nền so với hài số chẵn. Nghiên cứu này sẽ hữu ích cho việc hiểu biết tốt hơn, tối ưu hóa và phát triển MPI và thiết kế các MNPs phù hợp cho MPI.
Từ khóa
#hình ảnh hạt từ #hài tín hiệu #hạt nano từ #biến đổi Fourier #kính hiển vi điện tử truyền qua #mô phỏngTài liệu tham khảo
Gleich B, Weizenecker J. Tomographic imaging using the nonlinear response of magnetic particles. Nature. 2005;435:1214–7.
Biederer S, Knopp T, Sattel TF, Ludtke-Buzug K, Gleich B, Weizenecker J, Borgert J, Buzug TM. Magnetization response spectroscopy of superparamagnetic nanoparticles for magnetic particle imaging. J Phys D Appl Phys. 2009;42:205007.
Rahmer J, Weizenecker J, Gleich B, Borgert J. Signal encoding in magnetic particle imaging: properties of the system function. BMC Med Imaging. 2009;4:1–21.
Chikazumi S, Charap SH. Physics of magnetism. New York: Wiley; 1964.
Kiss LB, Soderlund J, Niklasson GA, Granqvist CG. New approach to the origin of lognormal size distributions of nanoparticles. Nanotechnology. 1999;10:25–8.
Patterson AL. The Scherrer formula for X-ray particle size determination. Phys Rev. 1939;56:978–82.
Maenosono S, Saita S. Theoretical assessment of FePt nanoparticles as heating elements for magnetic hyperthermia. IEEE Trans Magn. 2006;42:1638–42.
Chen D-X, Sun N, Gu H-C. Size analysis of carboxydextran coated superparamagnetic iron oxide particles used as contrast agents of magnetic resonance imaging. J Appl Phys. 2009;106:063906.
Takahashi K, Kato H, Kinugasa S. Development of a standard method for nanoparticle sizing by using the angular dependence of dynamic light scattering. Anal Sci. 2011;27:751–6.
Goyal RN, Kaur D, Pandey AK. Substrate dependent structural and magnetic properties of pulsed laser deposited Fe3O4 thin films. J Nanosci Nanotechnol. 2010;10:8018–25.
Ferguson RM, Khandhar AP, Krishnan KM. Tracer design for magnetic particle imaging. J Appl Phys. 2012;111:07B318.
Weaver JB, Rauwerdink AM, Sullivan CR, Baker I. Frequency distribution of the nanoparticle magnetization in the presence of a static as well as a harmonic magnetic field. Med Phys. 2008;35:1988–94.
Li J-R, Lewandowski BR, Xu S, Garno JC. Detecting the magnetic response of iron oxide capped organosilane nanostructures using magnetic sample modulation and atomic force microscopy. Anal Chem. 2009;81:4792–802.
Murase K, Oonoki J, Takata H, Song R, Angraini A, Ausanai P, Matsushita T. Simulation and experimental studies on magnetic hyperthermia with use of superparamagnetic iron oxide nanoparticles. Radiol Phys Technol. 2011;4:194–202.