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小動(dòng)物自由基成像系統(tǒng)ERI TM 600采用突破性的新代高速電子順磁共振（EPR）成像技術(shù)，能夠?qū)π?dòng)物體內(nèi)的自由基、氧分壓等指標(biāo)進(jìn)行活體成像。小動(dòng)物自由基成像系統(tǒng)具有分辨率高、高敏感度、高采集速度等點(diǎn)。非常適合監(jiān)測生物體內(nèi)的氧分壓，氧化還原態(tài)，氧化應(yīng)激和pH等參數(shù)，并能夠重構(gòu)出三維圖像。
應(yīng)用域
+ 腫瘤實(shí)時(shí)監(jiān)測成像
+ 神經(jīng)退行性疾病診斷
+ 腦神經(jīng)系統(tǒng)疾病氧化還原狀態(tài)成像
+ 腫瘤氧分壓成像
+ 缺氧區(qū)域氧濃度監(jiān)測與缺氧機(jī)制研究
+ 活性氧成像和氧化應(yīng)激
ERI TM 600工作原理
向小動(dòng)物體內(nèi)注射含未成對電子的自旋探針，小鼠內(nèi)的生理環(huán)境會(huì)影響自旋探針的波譜性，當(dāng)施加個(gè)磁場時(shí)，儀器可檢測未成對電子在外加磁場中的躍遷，進(jìn)而獲得探針在每個(gè)位置的含量，攝取及排出速率和轉(zhuǎn)化速率等數(shù)據(jù)并構(gòu)建圖像。
為活體動(dòng)物所開發(fā)的樣品池。 具備溫度控制、換氣和鼠腦固定裝置。
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高精度位移臺控制裝置， 保證測量位置的準(zhǔn)確。 |
ERI TM 600設(shè)備參數(shù)
靈敏度 (25g小鼠樣本體內(nèi)測量OXO63) | 標(biāo)記物濃度：70 μl（ 90 mM, 劑量 0.25 μM/g） 信噪比：112（100 ms 測量時(shí)間） |
分辨率 | 數(shù)字分辨率：16 bit 磁體分辨率：10 mG |
穩(wěn)定性 | 磁場噪音：5 mG 磁場穩(wěn)定性：20 mG |
波源 | 工作頻率：575 MHz 大校準(zhǔn)輸出功率：500 mW |
共鳴器 | 大調(diào)制幅度: 50 G 調(diào)制頻率: 1 kHz 相位分辨率：數(shù)字 0.01 q因子：可達(dá)800 樣品腔孔徑：34 mm 測量體積: 20 cm3 |
磁體性能 | 大磁場強(qiáng)度：500 G 磁場均勻性: 20 ppm 梯度強(qiáng)度:13 G/cm 磁體和磁體電源有自己的冷卻系統(tǒng) |
磁場控制器性能 | 磁場設(shè)定分辨率：10 mG 掃描速度：可達(dá) 300 000 G / s 磁場范圍: 0.01 G – 500 G for CW and 0.01 G – 50 G for rapid scan |
信號通道性能 | 掃描方法: CW, multiharmonics, rapid scan 光譜測量時(shí)間: 1 ms – 10 s 3D圖像測量時(shí)間: 快達(dá) 4.5 s (225 projections) |
測試數(shù)據(jù)
■ 監(jiān)測自由基在體內(nèi)隨時(shí)間的分布與藥代動(dòng)力學(xué)
■ 與CT聯(lián)用實(shí)現(xiàn)對自由基在顱骨表面的共定位
■ 小鼠整體3D動(dòng)態(tài)電子共振成像
向小鼠體內(nèi)注射自旋探針后，儀器檢測探針信號強(qiáng)度：探針散布至全身，隨著時(shí)間推移在膀胱中聚集。每張三維圖像成像間隔4.5 s，由225張投射圖像組合而成。
圖1 自旋探針在小鼠體內(nèi)的 空間分布 |
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■ 腫瘤氧分壓成像
裸鼠植入LNCap（人前列腺癌）12天后，注射自旋探針，整體檢測氧分壓。腫瘤病灶區(qū)域相比其他區(qū)域氧分壓顯著降低。三維圖像成像間隔8 min，由8000張投射圖像組合而成。
發(fā)表文章
1. Elas, Martyna, et al. "Electron Paramagnetic Resonance Imaging-Solo and Orchestra." Medical Imaging Methods. Springer, Singapore, 2019. 1-42.
2. Gonet, Michal, Boris Epel, and Martyna Elas. "Data processing of 3D and 4D in-vivo electron paramagnetic resonance imaging co-registered with ultrasound. 3D printing as a registration tool." Computers & Electrical Engineering 74 (2019): 130-137.
3. Elas, M. "Martyna Elas, Martyna Krzykawska-Serda, Micha? Gonet, Anna Kozińska, and Przemys?aw M. P?onka." Medical Imaging Methods: Recent Trends (2019): 1
4. Czechowski, T., et al. "Adaptive Modulation Amplitude in 2D Spectral-Spatial EPR Imaging." Acta Physica Polonica A 133.3 (2018): 710-712.
5. Penkala, Krzysztof, et al. "Graphene-based electrochemical biosensing system for medical diagnostics." 2017 IEEE 37th International Conference on Electronics and Nanotechnology (ELNANO). IEEE, 2017.
6. Chlewicki, Wojciech, et al. "Performance of image reconstrucion algorithms in electron paramagnetic resonance tomography with multiharmonic analysis." 2017 IEEE 37th International Conference on Electronics and Nanotechnology (ELNANO). IEEE, 2017.
