Non-resonance Electron Spin Imaging

非共振电子自旋成像

基本信息

  • 批准号:
    10448504
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 18.48万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2021
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2021-07-15 至 2024-05-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Project Summary /Abstract Traditional magnetic resonance imaging methods, such as MRI, use radiofrequency (RF) waves to manipulate the spin, a quantum-mechanical property of subatomic particles. These particles include various types of nuclei and the electron. Constant magnetic fields are used in experiments, the strength of which must match the RF to observe resonance phenomena. The spins are very sensitive reporters of their local molecular environment. They can report the concentration, dynamics, and interactions of the surrounding molecules. However, the current resonance approach has its limitations that stem from the use of radio waves. When RF propagates through the sample, only an infinitesimally small amount of power contributes to the observable signals. Most of the energy is absorbed by the imaged object. RF energy dissipates as heat. Associated with this very inefficient use of power are multiple problems such as sample heating, limited penetration depth, power saturation of signal amplifiers, spin system saturation (distorts data), and increased noise. These problems are especially critical for electron-based paramagnetic resonance imaging. An alternative to traditional EPR, RF-free non-resonance electron spin imaging (NESI) method is proposed. This technology overcomes the limitations associated with the use of RF power. The key concept behind NESI is relatively simple. In the traditional methods, RF is used to rotate spin magnetization relative to the constant magnetic field. In NESI, the magnetic field is rotated with respect to the magnetization vector. Both experiments measure the precession of the magnetization vector around the constant magnetic field. Several innovative mathematical and engineering solutions are proposed to transform the described above concept into a fully functional imaging system. The NESI instrument will be built and rigorously tested using a wide range of samples (phantoms) with pre-determined geometry. A several-fold increase in sensitivity is expected compared to the standard EPR imaging method when traditional classical detection methods are used. Recent developments of quantum sensing promise unprecedented sensitivity for the detection of electron spin signals. These novel technologies are incompatible with the traditional EPR. Several standard types of spin probes will be used to image oxygen partial pressure (pO2) and acidity (pH) distribution in these phantoms. In future studies, NESI will be used in pre-clinical and clinical studies. Imaging of chemical microenvironment in bio-printed tissue and organ models is another important application of this technology.
项目摘要 /摘要 传统的磁共振成像方法(例如MRI)使用射频(RF)波进行操纵 自旋,亚原子颗粒的量子力学特性。这些颗粒包括各种类型的核 和电子。实验中使用恒定磁场,其强度必须与RF相匹配 观察共振现象。旋转是其本地分子环境的非常敏感的记者。 他们可以报告周围分子的浓度,动力学和相互作用。但是, 当前的共振方法的局限性源于无线电波的使用。当RF传播时 通过样品,只有少量的功率造成了可观察的信号。大多数 能量被成像的物体吸收。 RF能量作为热量消散。与这个非常低效的 功率的使用是多个问题,例如样品加热,渗透深度有限,信号的功率饱和 放大器,自旋系统饱和(扭曲数据)和增加噪声。这些问题对于 基于电子的顺磁共振成像。替代传统EPR,无RF的非共鸣 提出了电子自旋成像(NESI)方法。该技术克服了与 使用RF功率。 NESI背后的关键概念相对简单。在传统方法中,RF习惯 相对于恒定磁场,旋转自旋磁化。在NESI中,磁场与 尊重磁化载体。两个实验都测量了磁化载体的进动 围绕恒定磁场。提出了几种创新的数学和工程解决方案 将上述概念转换为功能齐全的成像系统。 NESI乐器将建造 并使用具有预定几何形状的各种样品(幻象)进行了严格的测试。一个倍 与标准EPR成像方法相比,预计灵敏度会提高 使用检测方法。量子传感的最新发展有望前所未有的灵敏度 电子自旋信号的检测。这些新型技术与传统EPR不相容。 几种标准类型的自旋探针将用于成像氧部分压(PO2)和酸度(pH) 在这些幻象中的分布。在未来的研究中,NESI将用于临床前和临床研究。成像 生物印刷组织和器官模型中的化学微环境是此的另一个重要应用 技术。

项目成果

期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

Mark Tseytlin其他文献

Mark Tseytlin的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('Mark Tseytlin', 18)}}的其他基金

Non-resonance Electron Spin Imaging
非共振电子自旋成像
  • 批准号:
    10303578
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 18.48万
  • 项目类别:
Multifunctional in Vivo EPR Imaging of Tumor Microenvironment
肿瘤微环境的多功能体内 EPR 成像
  • 批准号:
    9165285
  • 财政年份:
    2016
  • 资助金额:
    $ 18.48万
  • 项目类别:
Multifunctional in Vivo EPR Imaging of Tumor Microenvironment
肿瘤微环境的多功能体内 EPR 成像
  • 批准号:
    9281733
  • 财政年份:
    2016
  • 资助金额:
    $ 18.48万
  • 项目类别:
Enhancing in vivo EPR imaging using spin probes with short relaxation times
使用弛豫时间短的自旋探针增强体内 EPR 成像
  • 批准号:
    8577463
  • 财政年份:
    2013
  • 资助金额:
    $ 18.48万
  • 项目类别:
Enhancing in vivo EPR imaging using spin probes with short relaxation times
使用弛豫时间短的自旋探针增强体内 EPR 成像
  • 批准号:
    8929594
  • 财政年份:
    2013
  • 资助金额:
    $ 18.48万
  • 项目类别:

相似国自然基金

时空序列驱动的神经形态视觉目标识别算法研究
  • 批准号:
    61906126
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    24.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
本体驱动的地址数据空间语义建模与地址匹配方法
  • 批准号:
    41901325
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    22.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
大容量固态硬盘地址映射表优化设计与访存优化研究
  • 批准号:
    61802133
  • 批准年份:
    2018
  • 资助金额:
    23.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
IP地址驱动的多径路由及流量传输控制研究
  • 批准号:
    61872252
  • 批准年份:
    2018
  • 资助金额:
    64.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
针对内存攻击对象的内存安全防御技术研究
  • 批准号:
    61802432
  • 批准年份:
    2018
  • 资助金额:
    25.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似海外基金

Non-resonance Electron Spin Imaging
非共振电子自旋成像
  • 批准号:
    10303578
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 18.48万
  • 项目类别:
Multifunctional in Vivo EPR Imaging of Tumor Microenvironment
肿瘤微环境的多功能体内 EPR 成像
  • 批准号:
    9165285
  • 财政年份:
    2016
  • 资助金额:
    $ 18.48万
  • 项目类别:
Multifunctional in Vivo EPR Imaging of Tumor Microenvironment
肿瘤微环境的多功能体内 EPR 成像
  • 批准号:
    9281733
  • 财政年份:
    2016
  • 资助金额:
    $ 18.48万
  • 项目类别:
GOLDILOKs: Project 2: Translational
GOLDILOKs:项目 2:转化
  • 批准号:
    9976569
  • 财政年份:
  • 资助金额:
    $ 18.48万
  • 项目类别:
GOLDILOKs: Project 2: Translational
GOLDILOKs:项目 2:转化
  • 批准号:
    9229381
  • 财政年份:
  • 资助金额:
    $ 18.48万
  • 项目类别:
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了