MRI研究重点领域
我们目前的研究
30多年了, 核磁共振成像(MRI)研究为MRI技术的进步及其在疾病表征、诊断和治疗反应监测方面的应用做出了重大贡献. 下面列出了一些当前研究的重点领域. 如果您对这些或其他MRI研究领域感兴趣，请与我们联系.
改进和探索动脉自旋标记(ASL)的能力是该部门的主要重点. ASL利用MRI的空间选择性来改变流入动脉血液中水的核自旋(负责MRI信号)的符号. This “labeling” of arterial spins is achieved only with magnetic fields; no injection or radiation is required. 允许标记的血液进入组织后获得的图像反映灌注(血液流过组织的毛细血管). 使用这种技术可以很容易地产生灌注的定量图像. 因为灌注反映了组织的活性及其血液供应的健康, ASL灌注MRI在大脑研究中得到了广泛的应用, kidneys, and cancer. ASL还可用于生成高质量的动脉图像，也称为血管造影术. ASL独特的无创能力选择性地标记单个动脉，并创建动脉流入的高时间分辨率图像，现在正受到重视.
Dr. Alsop一直是临床研究和临床应用ASL技术和应用的先驱. 他的团队已经开发了改进的标记方法，并评估了其在从新生儿到阿尔茨海默病的应用中的敏感性, 从中风到癌症. 与MRI供应商合作, 他的团队影响了美国手语的商业化，使其得到更广泛的使用. 由美国国立卫生研究院和通用电气医疗集团资助, 他的团队目前正致力于提高美国手语在大脑中的可靠性和准确性，并将其应用于人体. 最近关注的一些领域包括
- 提高脑ASL灌注在不同时间和受试者中的可重复性，提高研究和临床应用的敏感性.
- 用ASL量化脑网络的相关波动，了解网络波动与时间平均网络灌注的关系.
- 用ASL表征衰老时血脑屏障的改变.
- 测量抗血管生成治疗对胶质瘤和肾癌灌注和血管供应的影响及其与治疗反应的关系.
- 研究老年人眼部血流量及其与年龄相关性黄斑变性的关系.
- 开发改进的方法来显示和分析血流图像，通过结合其他图像的信息，具有更高的解剖分辨率.
- 开发临床可靠的肾脏和其他腹部器官血流成像的三维成像方法.
- 经颅直流电刺激引起的灌注改变.
David Alsop博士，首席研究员
Gopal Varma博士， 首席研究员
Fanny Munsch，博士，博士后
我们的实验室目前正在积极研究一种新的髓磷脂体内定量成像技术. 髓磷脂是一种鞘, 位于神经周围, 什么是神经信号快速传递的关键. 在婴儿发育过程中，当孩子经历新的刺激时，髓鞘形成迅速发生. Even in adults, 髓鞘形成已被证明有助于长期技能习得和其他可能的长期记忆过程. 衰老过程中髓磷脂的丧失是认知能力随着年龄增长而减慢的主要原因. 许多疾病也特别影响髓磷脂，包括多发性硬化症, 进行性多灶性脑白质病, 甚至创伤性脑损伤.
髓磷脂的定量成像将是研究大脑发育的一个有价值的工具, aging, 还有很多疾病. 髓磷脂成像的几种技术, 包括磁化转移(MT)成像, T2弛豫组分的分离, 和扩散张量成像(DTI)已经在文献中进行了探讨. 这些通常受到其他因素的影响，这反过来又限制了它们对髓磷脂的特异性.
我们的工作建立在磁化转移(MT)成像的概念之上. MT是一种使MRI对组织中大的、缓慢移动的大分子更敏感的技术. 因为这些分子移动得很慢, 它们的信号衰减太快，无法用标准的核磁共振成像技术成像, 它们通常聚焦于来自水的信号. 衰减的信号, 或磁化, 从大分子可以与水交换信号, however, 因此在水成像上是可见的. 大分子信号的饱和可以通过施加远离水频率的射频磁场来实现. 非共振射频辐照对MRI水质子信号的MT衰减与髓鞘形成程度或髓鞘损伤程度有关. Unfortunately, 许多其他分子参与MT信号，因此对髓磷脂的特异性是有限的.
我们已经开发并报告了MT方法的改进，使信号对髓磷脂更具特异性. 通过从水频同时以相同的正负频率偏移饱和产生的MT图像减去在正负频率上应用所有功率产生的图像, 我们产生的MT图像是选择性的大分子有限制的运动，但仍然有足够的流动性，以削弱相邻原子之间的相互作用. 这种弱相互作用可以用偶极序弛豫时间(T1d)来量化. 髓鞘组织中的T1d比其他组织长得多. 因为T1d长的分子被认为是不均匀加宽的, 我们把这种技术称为 非均匀磁化转移.
我们继续致力于改进和表征ihMT方法. 我们已经证明对脑和脊柱的髓鞘组织有很强的特异性, 开发了量化T1d和其他ihMT相关参数的方法, 并且正在探索医学研究和临床应用. 仍然需要对组织学措施进行验证，以证明ihMT的髓磷脂特异性. 这项工作目前由内部基金和GE医疗集团提供支持, 但我们正在积极寻求额外的资金来加速这种有前途的成像方法的开发和表征.
我们现在正在优化方法，并在患者群体中使用髓磷脂成像技术进行一些首次研究. 模型系统的验证研究也在探索中. 具体主题包括:
- 通过射频功率的短暂集中应用增加髓磷脂信号.
- 实现运动不敏感的方法，以增加髓磷脂信号的鲁棒性.
- 比较我们的髓磷脂方法与其他提出的髓磷脂成像方法, 包括髓鞘水显像.
- 证明髓磷脂成像在多发性硬化症和其他潜在病理动物模型中的敏感性.
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Ercan E, Varma G, Dimitrov IE, Xi Y, Pinho MC, Yu FF, Zhang S, Wang X, Madhuranthakam AJ, Lenkinski RE, Alsop DC, Vinogradov E. 结合非均匀磁化转移和多点狄克逊采集:潜在的效用和评估. Magn Reson Med. 2021年4月,85 (4):2136 - 2144. doi: 10.1002/mrm.28571. Epub 2020 10月26日. PMID: 33107146
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艾伦·K·格兰特博士，首席研究员
在常规MRI中, 扫描仪的强磁场用于排列单个原子核的磁化强度. However, 与热能相比，磁场的相互作用是微弱的，因此净对齐只有百万分之几. 因为这种低对齐, 只有非常高浓度的分子, 尤其是体内的水分, 可以用核磁共振成像吗.
热极化的另一种选择是在体外使用特殊技术使原子核超极化，这样几乎所有的原子核都沿着磁场运动. 这使信号增加了10000倍或更多. 当注射到体内时，这些核可以作为分子示踪剂被观察到. In particular, 用稳定碳-13标记的分子可以用来探测膜运输, 体内酶活性和代谢. 金宝搏手机登录有幸拥有为数不多的动态核极化(DNP)系统之一，多年来一直致力于超极化的研究.
金宝搏手机登录团队由Dr. Aaron Grant一直在开发新的 技术及其在代谢疗法研究中的应用 cancer. 技术发展包括新的平衡SSFP采购 分离时高时空分辨率成像方法 超极化示踪剂的不同代谢产物 新型示踪剂的开发，如超极化丁醇，可以 使用优良的灌注示踪剂. Dr. 格兰特特别关注 癌症中的代谢, 包括糖酵解的研究，以及当糖代谢被酶靶药物阻断时，糖酵解与替代燃料对癌症代谢的抑制作用.
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Goodwin JS, Tsai LL, Mwin D, 库蒂尼奥·德·索萨P, Dialani S, Moon JT, Zhang Z, Grant AK, Ahmed M. 利用超极化13C MRI在乳腺癌模型中检测肝脏消融刺激的远端肿瘤糖酵解通量. 曼瑞森影像公司. 2021年7月,80:90 - 97. doi: 10.1016/j.mri.2021.04.004. Epub 2021年4月24日. PMID: 33901585
平衡SSFP中超极化丙酮酸及其代谢物的单回声可变相位推进法选择性光谱成像. Varma G, Wang X, Vinogradov E, Bhatt RS, Sukhatme VP, Seth P, Lenkinski RE, Alsop DC, Grant AK. Magn Reson Med. 2016年10月,76(4):1102 - 15所示. doi: 10.1002/mrm.26004. Epub 2015 10月28日. PMID: 26507361
Grant AK, Vinogradov E, Wang X, Lenkinski RE, Alsop DC. 使用可自由扩散的超偏振造影剂进行灌注成像. Magn Reson Med. 2011年9月,66 (3):746 - 55. doi: 10.1002/mrm.22860. 2011年3月22日. PMID: 21432901