计算机断层扫描、磁共振成像、正电子发射断层扫描和超声波等技术现已成为医学领域不可或缺的组成部分，为人体解剖学提供了独到的见解。这些技术不仅能提供人体的详细成像，还能帮助医生识别异常或分析内部的功能过程。

由维尔茨堡朱利叶斯-马克西米利安大学（JMU）的物理学家和医学专家组成的研究小组成功开发出一种适合人体使用的创新型无辐射成像技术--磁粉成像（MPI）。他们新发明的便携式扫描仪除其他功能外，还能将人体的动态过程（如血液流动）可视化。

该大学物理研究所的 Volker Behr 教授和 Patrick Vogel 博士负责这项研究，他们现已将研究结果发表在《自然-科学报告》杂志上。

磁粉成像技术，顾名思义，是一种基于直接观察磁性纳米粒子的技术。这种纳米粒子不会自然存在于人体内，必须作为标记物进行施用。沃尔克-贝洱（Volker Behr）解释说："正电子发射断层扫描依赖于放射性物质作为标记物，而这种方法的最大优点是灵敏、快速，不会'看到'来自组织或骨骼的干扰背景信号。"

iMPI 扫描仪小巧轻便，几乎可以随身携带，在任何地方使用。这是向无辐射干预迈出的重要一步。图片来源：Patrick Vogel / Stefan Herz

MPI 并不像正电子发射断层扫描那样基于放射性标记的伽马射线检测，而是基于磁性纳米粒子对随时间变化的磁场的响应信号。

"在这一过程中，纳米粒子的磁化在外部磁场的帮助下被特别操纵，因此不仅可以检测到它们的存在，还可以检测到它们在人体内的空间位置，"该出版物的第一作者、物理学家帕特里克-沃格尔（Patrick Vogel）说。

MPI 理念并不新鲜。早在 2005 年，飞利浦公司就在一台小型演示器上展示了这种新方法的首批图像，但该演示器只能采集几厘米大小的样本。而事实证明，开发适用于人体检查的设备比想象的要困难得多，这让设备变得庞大、笨重和昂贵。

2018 年，沃尔克-贝洱（Volker Behr）教授和帕特里克-沃格尔（Patrick Vogel）领导的团队找到了一种新方法，可以在更小的设计中实现成像所需的复杂磁场。在一项由德国研究基金会（DFG）资助的多年研究项目中，科学家们成功地在专为介入治疗而设计的 MPI 扫描仪（介入磁粉成像 - iMPI）中实现了这一新理念。

"我们的 iMPI 扫描仪非常小巧轻便，几乎可以随身携带，"Vogel 解释说。与大学医院血管造影的标准设备--一种特殊的 X 射线设备相比，作者在一次同步实时测量中展示了扫描仪的这种移动性，给人留下了深刻印象。维尔茨堡大学医院介入放射科的 Thorsten Bley 教授和 Stefan Herz 博士领导的团队从一开始就参与了这个项目，他们在一个逼真的血管模型上进行了测量，并对首批图像进行了评估。

"这是向无辐射介入迈出的重要一步。MPI 有可能彻底改变这一领域"，该出版物的资深作者 Stefan Herz 博士说。

除了利用 iMPI 设备进行更多令人兴奋的测量外，两位物理学家目前正在努力进一步开发他们的扫描仪。主要目标是进一步提高图像质量。