磁共振成像 (MRI) 长期以来一直是现代医学的基石，可提供内部器官和组织的高细节图像。MRI 机器是医院常见的大型管状磁铁，使用强大的磁铁绘制体内水和脂肪分子的密度图。
除了这些分子，其他物质(如代谢物)也可以被绘制，但它们的浓度通常太低，无法产生清晰的图像。为了克服这一限制，人们采用了一种称为超极化的技术来增强这些物质的磁共振信号，使它们在 MRI 扫描期间更加清晰可见。
超极化涉及在体外制备一种物质，使其磁化(创建 MRI 图像的关键)接近最大值。与自然状态相比，此过程可以将信号增强数千倍。一旦超极化，该物质就会被注射到患者体内并运送到目标器官或组织。然而，在此之前，必须通过严格的质量控制流程确认该物质已充分超极化。
目前的质量控制技术面临两大挑战。首先，这些方法通常会在读出过程中降低样品的磁化强度，从而削弱其增强 MRI 扫描的能力。其次，测量所需的时间可能很长，在此期间物质的磁化强度会自然衰减，从而限制了连续测量的机会。这导致缺乏关键数据，而这些数据原本可以帮助最大限度地提高超极化的效率。
此外，一旦样本超极化，在运送到 MRI 机器的过程中，可能会失去磁化。传统的质量控制技术由于耗时，可能无法及时检测到这种损失。
现在，IBEC 研究人员 James Eills 博士(现就职于德国于利希研究中心)和 Irene Marco Rius 博士以及 ICFO 研究人员 ICREA Morgan W. Mitchell 教授和 Michael CD Tayler 博士合作，展示了原子传感器技术在测量超极化材料磁化时如何克服传统采样的局限性。这一突破最近发表在《美国国家科学院院刊》上。
具体来说，该团队使用了光泵原子磁强计 (OPM)，其工作原理与传统传感器有根本区别，能够实时检测超极化分子产生的场。OPM 的特性使这些研究人员能够在整个实验过程中(包括超极化过程本身)进行连续、高分辨率和非破坏性的观察。
据作者说，如果超极化传感领域是电影，以前的方法就会像一系列静止的照片，而定格画面之间的情节则留给观众去猜测。