Development of Ferrite-Based Temperature Sensors for Magnetic Resonance Imaging: A Study of Cu1−xZnxFe2

Abstract

We investigate the use of Cu1–xZnxFe2O4 ferrites (0.60 < x < 0.76) as potential sensors for magnetic- resonance-imaging thermometry. Samples are prepared by a standard ceramic technique. Their structural and magnetic properties are determined using x-ray diffraction, scanning electron microscopy, super-conducting quantum-interference device magnetometry, and Mossbauer and 3-T nuclear-magnetic-resonance spectroscopies. We use the mass magnetization of powdered ferrites and transverse relaxivity r*2 of water protons in Ringer’s-solution-based agar gels with embedded micron-sized particles to determine the best composition for magnetic-resonance-imaging (MRI) temperature sensors in the (280–323)-K range. A preclinical 3-T MRI scanner is employed to acquire T*2 weighted temperature-dependent images. The brightness of the MRI images is cross-correlated with the temperature of the phantoms, which allows for a temperature determination with approximately 1°C accuracy. We determine that the composition of 0.65 < x < 0.70 is the most suitable for MRI thermometry near human body temperature.

Study of statistical methods for texture analysis and their modern evolutions

“…This technique of data representation was developed by "Karl Pearson" it looks similar to bar plots but is completely different from the bar plot. [105][106][107] Histogram analysis is quite useful in medical irregularity detection, 108,109 privacy maintenance, 110 data interpretation 111 resonance imaging, 112 image processing, 113 and so on.…”

Towards Photoswitchable Contrast Agents for Absolute 3D Temperature MR Imaging

“…An obvious and straightforward approach towards this end is to combine an oninvasive 3D medical image modality such as magnetic resonance imaging (MRI) and at emperature sensitive contrast agent (CA). Such "smart" contrast agents were developed to report on metabolic processes [4][5][6][7] for example,o n physiological parameters such as temperature, [8][9][10][11][12][13][14][15][16][17][18][19][20][21][22][23][24] pH, [25][26][27][28][29][30][31][32][33][34] concentration of enzymes, [35][36][37][38][39][40][41] specific molecules [42,43] or cells, [44][45][46][47] carbohydrates [48,49] or ions. [50][51]…”

Структурные преобразования наночастиц Ni-=SUB=-1-x-=/SUB=-Cu-=SUB=-x-=/SUB=-Fe-=SUB=-2-=/SUB=-O-=SUB=-4-=/SUB=- в зависимости от количества ионов Сu

“…[5][6][7][8][9][10][11][12] и ссылки там). В результате установ-лено, что технологическими приемами и легированием ионами металлов (например, цинка, марганца или меди) можно изменять распределение ионов по неэквивалентным положениям кристаллической решетки (степень инверсии), структуру поверхностного слоя, типы огранки частицы и, таким образом, управлять специфичными свойствами МНЧ ФШ [10][11][12][13][14][15][16][17][18][19]. Такие преимущества делают МНЧ ФШ особенно привлекательными для биомедицины [18][19][20][21].…”

“…Перспективными материалами для практических применений являются наночастицы ФШ NiFe 2 O 4 и CuFe 2 O 4 из-за их способностей изменять, в зависимости от морфологии, свои физические свойства и адаптировать их для различных целей [2,8,[10][11][12][13][14][15][16][17][18]. МНЧ феррита NiFe 2 O 4 интересны для биомедицинских применений, т. к. обладают низкими значениями намагниченности насыщения, высокой коррозионной стойкостью, коэрцитивностью и магнитокристаллической анизотропией, а также стабильностью и коллоидной диспергируемостью в физиологических жидкостях [20,21], по сравнению с их объемными аналогами [22,23].…”

“…Для этих целей разрабатывались химические, физические и механохимические методы синтеза МНЧ Ni и Cu ферритовшпинелей, например, такие как, гидротермальный, соосаждение, цитратный, метод обратных мицелл, зольгель и измельчение в шаровой мельнице и др. [10][11][12][13][14][15][16][17][18][24][25][26][27][28][29][30][31][32][33][34]. Количество меди, введенной в NiFe 2 O 4 , приводит к структурному фазовому переходу, который сопровождается снижением симметрии кристалла вследствие кооперативного эффекта Яна−Теллера [27,28,[30][31][32][33].…”