基于质子MRSI的肌细胞内脂测量技术的原理、现状及展望

胰岛素抵抗作为诱发糖尿病的主要原因可能早在糖尿病发病十多年前就已经出现.及早发现胰岛素抵抗对于糖尿病的早期预防、诊断、治疗有着至关重要的意义.研究发现,人类小腿肌肉细胞内脂质(intramyocellular lipid, IMCL)的含量与胰岛素抵抗和代谢障碍有着密切而又复杂的关联.因此,准确测量IMCL对于Ⅱ型糖尿病乃至多种精神疾病具有重要的研究意义.然而,目前测量IMCL的"金标准"是创伤性的活检技术,不适于大规模的基础研究和长期的临床应用.基于质子磁共振波谱成像(1H magnetic resonance spectrosocpic imaging,1H MRSI)的IMCL测量技术提供了一种无辐射、无创伤、高精度的检测方法,有望成为明晰IMCL含量与胰岛素抵抗,以及胰岛素抵抗与Ⅱ型糖尿病关系的重要技术并在临床上应用.本文基于1H MRSI的IMCL含量测量技术,阐述并总结了其发展历程,从小腿内部生理结构特征、肌纤维方向、脂肪分布、精确量化IMCL含量等方面指出目前该技术面临的挑战和最新的解决思路.本文特别探讨了多模态磁共振成像(magnetic resonance imaging, MRI)技术以及面向参数估计的磁共振指纹技术MRF(magnetic resonance fingerprinting)等新技术与质子磁共振波谱成像技术的结合,希望为IMCL高精度测量提供更加多样化、多维度、多尺度的可能和途径.     

MRI技术发展十年回顾

2003年在MRI研发领域发生了一件大事,这年11月,诺贝尔医学奖评委会宣布,本年度的诺贝尔生理或医学奖授予了美国的保罗.C.劳特伯(Paul CLauterbur)和英国的皮特.曼斯菲尔德(Peter Mans-field),表彰他们对磁共振成像技术做出的杰出贡献。30年前Paul Lauterbur揭示了利用磁场叠加的方式精确激发不同的组织并对相应的核磁共振信号进行精确的定位,稍后的1976年,英格兰诺丁汉大学的Peter Mansfield首次成功地对活体进行了手指的核磁共振成像。1980年,第一台可以用于临床的全身MRI在Fonar公司诞生,在美国,第一台医用磁共振于1984年获得FDA…     

磁共振造影剂的研究进展

随着磁共振影像技术的快速发展,MRI在医学领域得到广泛应用,已成为目前临床常规影像诊断方法和手段之一.但MRI对信号探测的敏感性较低,因此需要某些介质在靶组织内大量聚集以达到信号扩增的目的,于是磁共振成像对比剂应用而生.磁共振造影剂(对比剂)可以提高成像分辨率,增加正常与病变组织的成像对比度,从而提高磁共振诊断疾病的敏感性和特异性,目前逐日成为众多学者研究关注的焦点之一.超顺磁性氧化铁纳米粒是一种新型的磁共振对比剂,它的有效成份为纳米级的Fe3O4或Fe2O3晶体核心,主要通过缩短组织中成像水质子的弛豫时间从而加快组织弛豫速率,得以提高正常组织和病灶组织的成像信号对比度,对肝、脾、淋巴结病变的成像效果好,安全性高,能够显著提高小病灶的检出,从而达到早期诊断发现疾病的目的.本文主要就磁共振造影剂的原理、分类及研究进展,尤其是超顺磁性氧化铁在肝脏疾病诊断中的应用进行了综述,并且对磁共振造影剂的未来发展趋势进行了展望.     

高时空分辨的脑功能光学成像研究进展

脑功能成像技术对深入分析脑的信息加工过程,揭示脑的高级功能至关重要,是目前国际研究热点,已经在神经科学研究和神经系统疾病的临床诊断方面取得了很大的进展.已有脑功能成像技术如:功能磁共振成像(fMRI)、正电子断层成像(PET)、脑电图(EEG)、脑磁图(MEG)等等,虽然已被成功用于脑功能研究,但是目前这些方法也存在着时间或空间分辨率不够的局限.比较而言,光学成像方法表现出其独特魅力.激光散斑衬比成像和内源信号光学成像由于能提供空间取样、时间分辨率及空间分辨率三者的最佳组合和不需加入外源性标记物等特点,与其他脑功能成像技术相比其优势可能更为突出.具有较高的时间和空间分辨率的这两种脑功能光学成像技术及其应用都取得了重大发展,成为研究脑皮层功能构筑和脑病理生理的有力工具.但是目前这两种成像方法也面临着一些挑战.     

fMRI与DTI在神经科学研究中的联合应用

功能磁共振成像(fMRI)和扩散张量成像(DTI)是近年来磁共振成像领域出现的两种新的成像技术,它们各具特色。功能磁共振成像能对人脑相关任务激活区进行准确的功能定位并提供相关皮层区域的磁共振信号改变特征信息,但时于脑白质相关改变则不能提供任何信息;扩散张量成像则是目前能够在体呈现人脑解剖连接的唯一手段,采用它能对人脑组织,包括灰质和白质的扩散特性进行定量研究,并且能够形象显示人脑生理或病理状态下的纤维束形态、走行等,但扩散张量成像不能提供皮层功能情况信息。功能磁共振成像和扩散张量成像技术具有很强的互补性,二者联合在神经科学研究中具有广阔的应用前景。目前也正成为神经科学研究领域的热点之一。本文从功能磁共振成像和扩散张量成像的原理、特点,二者结合应用的具体方法以及目前二者在神经科学各基础及临床学科结合应用的研究进展进行了综述。     

宫颈癌磁共振灌注成像的研究进展

随着医学影像学成像技术的发展,医学影像学逐渐从形态成像向功能成像转变,并广泛应用于临床.磁共振灌注成像(Per-fusion weightedmagnetic resonance imaging,PWI)作为主要功能成像的一种,能在无创条件下准确的评估器官、组织的血流灌注状态.从而评估组织的功能情况,因此具有广阔的临床应用前景.现就宫颈癌磁共振灌注成像的基本原理、扫描技术以及临床应用等方面进行综述.     

前列腺癌MRI灌注指标与ADC值的相关性研究

目的:探讨前列腺癌磁共振灌注加权成像和弥散加权成像参数的相关性,从影像学角度上间接反映前列腺癌微循环灌注水平与癌组织增殖的内在关系.方法:对前列腺癌病例49例,均使用GE Echo-speed1.5T超导成像仪行PWI和DWI.在工作站应用functool软件.获得PWI信号-时间曲线(signal intensity-time curve,SI-TC)图和各灌注参数相对值,并计算ADC值.结果:前列腺癌、良性前列腺增生、正常前列腺外周组织的相对负增强积分(rNEI)依次降低且具有统计学差异(P<0.05)前列腺癌的rNEI与Gleason分级、TNM、PSA分期均呈正相关关系(P<0.05)前列腺癌、良性前列腺增生和正常前列腺组织的ADC值依次升高(P<0.05).前列腺癌的rNEI与ADC呈负相关关系(P<0.05).结论:联合应用PWI和DWI可以从影像学的角度上间接提示血流供应与前列腺癌组织增殖的关系.     

影像学方法在淋巴瘤疗效评估中的应用

淋巴瘤通过放化疗可获得很高的治愈率。治疗过程中,疗效评估对于评价或调整治疗方案至关重要。基于病灶形态学改变的传统影像学技术如计算机断层扫描(computed tomography,CT)与磁共振成像(magnetic resonance imaging,MRI)技术在评估淋巴瘤疗效时存在一定的局限性;磁共振加权成像(diffusion-weighted imaging,DWI)结合水分子表观弥散系数(apparent diffusion coefficient,ADC)从分子水平反映疾病的病理生理状态,是一种功能成像新技术;而正电子发射断层显像/X线计算机体层成像(Positron emission tomography/computed tomography,PET/CT)将肿瘤的代谢与形态相结合,是一种新型的功能成像技术,已广泛应用于淋巴瘤患者的分期、疗效监测和预后评估中,可较其他影像学技术更准确的评估疗效;PET/MRI技术在淋巴瘤方面的临床应用研究目前尚处于初步阶段,其临床价值尚需进一步探讨。     

OCT于大鼠脱水组织中光散射特性的分析研究

目的:探讨活体组织液体含量的改变对OCT成像的影响,以期提高OCT在诊断组织病理性质方面的能力。方法:实验中复制脱水大鼠病理模型,应用光学相干层析成像设备,进行大鼠舌浅表组织在体显微成像检测,并对图像中组织的信号衰减特性进行量化分析。结果:正常对照组大鼠体重明显增加,病理模型组显著下降,病理模型组于脱水3天和5天后组织的平均OCT信号衰减系数明显高于正常对照组(P<0.01),且5天较3天的病理模型组组织的信号衰减系数变化尤其显著(P<0.01)。结论:改变组织含液量,可显著改变OCT成像效果,且通过对OCT图像中信号的衰减系数分析,可获得组织细微的散射变化,从而有望提高OCT技术在组织性质方面的诊断能力。     

磁共振波谱成像结合扩散加权成像在脑胶质瘤及脑转移瘤鉴别诊断中的意义

目的:评估磁共振波谱成像(Proton Magnetic Resonance Spectroscopy,1H-MRS)联合磁共振扩散加权成像(Diffusion Weighted Imaging,DWI)在鉴别脑胶质瘤及孤立的脑转移瘤中的作用。方法:应用3.0T磁共振扫描仪,对临床手术确诊及组织病理学诊断证实的49例脑肿瘤患者(35例多形性胶质母细胞瘤,14例脑转移瘤)进行常规磁共振成像、磁共振波谱成像及磁共振扩散加权成像,并并对获得的数据进一步测量瘤内及瘤周区的代谢比、N-乙酰天门冬氨酸(NAA)、胆碱(Cho)、肌酸(Cr)值以及表观弥散系数(ADC值),分析两肿瘤组之间不同参数的统计学差异。此外,我们研究了感兴趣区域(ROI)的大小对肿瘤区域的病变扩散性能潜在影响。结果:胶质母细胞瘤瘤周N-乙酰天门冬氨酸(NAA)、肌酸(Cr),胆碱(Cho)/Cr,Cho/NAA和r CBV显著高于颅内转移瘤(P0.05);ADC值在两肿瘤组之间无显著差异(P0.05)。结论:在瘤周区1H-MRS有助于鉴别胶质母细胞瘤与单发的脑转移瘤。在瘤内扩散性的定量特性依赖ROI大小的设置。     

一种新的医学成像技术——电阻抗体层成像

目前,许多技术都可应用于人体组织的图像产生。其中X线放射成像是应用最古老且最广泛的技术,它根据人体吸收的X线的分布情况产生图像。测量X线吸收系数的X线计算机体层成像术(CT扫描)是一项可产生更多信息量的较新技术。其它技术有测量人体组织声阻抗变化的超声显像技术、放射性同位素显像技术、磁共振显像技术(MRI)和自动热摄影成像技术。电阻抗显像利用了电阻率作为测量参数,它通常称作电阻抗体层成像术(EIT)。 EIT(Electrical Impedance Imaging)是将组织的电阻作为测量参数,通过测量外     

光学相干断层成像在临床医学中的应用

光学相干断层成像(OCT)是一种基于弱相干光学断层成像技术,可以对生物组织活体断层成像,是继计算机X射线摄影(CR)和数字X射线摄影(DR)、超声、电子计算机断层扫描(CT)、磁共振成像(MRI)之后又一新的生物组织成像方法。OCT在眼科、皮肤科、心血管科、肿瘤科、骨科、口腔科、妇科等对组织病变的早期光学诊断和实时动态监测方面具有广泛的应用及重要的临床价值。本文就OCT的基本原理、研究现状、主要的临床应用和应用过程中存在的问题进行综述并展望未来相关的发展趋势。     

光声结构与功能成像技术研究进展

光声成像技术利用短脉冲激光激发产生光声信号,可重建出组织的光吸收分布图像,它结合了纯光学成像的高对比度和纯声学成像的高分辨率特性.光声成像技术不仅能够有效的刻画生物组织结构,还能够精确实现无损功能成像,为研究生物组织的形态结构,生理、病理特征,代谢功能等提供了全新手段.本文简要分析了光声信号产生的机理,总结报道了目前实验室几套典型的成像系统及其最新应用进展,指出光声成像作为一种新型的生物医学成像方法,可望引发生物医学影像领域的一次革新.     

从原子核物理到磁共振成像 ———2003年诺贝尔生理或医学奖简介

今年10月6日,由50名卡罗琳斯卡医学院(Karolinska Institutet)教授组成的诺贝尔奖评选工作组(The Nobel.Assembly)决定,2003年度的诺贝尔生理、医学奖授予美国伊利诺大学的化学、生物物理学和计算生物及生物工程学教授Paul C.Lauterbur和英国诺丁汉大学物理学教授:PeterMansfield爵士,以表彰他们对建立磁共振成像(magnetic resonance imaging,MRI)技术所做出的杰出贡献。MRI的发明是医学科学研究和临床诊断的一个重要突破。该技术不但可以显示活体组织     

脊髓磁共振成像技术：方法与应用

脊髓磁共振成像是将磁共振成像应用于脊髓部分(主要是颈髓)的先进研究技术,在人体感觉、运动等基础科学研究,以及脊髓损伤、脊髓炎、慢性疼痛等疾病的临床应用中均已逐渐得到使用。脊髓磁共振成像的发展相比脑成像而言仍处于起步阶段,这主要受限于目前的磁共振成像技术和数据分析方法。本文以认知神经科学和医学领域的基础研究为主,聚焦于脊髓磁共振成像技术的方法与应用。首先介绍了常用多模态脊髓磁共振成像技术的成像原理、成像方法、测量指标及其应用现状,具体包括脊髓定量磁共振成像(结构成像、弥散成像、波谱成像、髓磷脂水分数成像、磁化转移成像和化学交换饱和转移成像等)和脊髓功能磁共振成像等;其次从噪声控制、数据处理流程优化以及可重复性与可信度三个维度介绍了脊髓磁共振成像在数据分析上所面临的技术挑战以及应对策略;最后对脊髓磁共振成像的应用现状和发展前景进行了总结与展望。     

西门子最新3T VerioTim磁共振设备落户上海

西门子最新的一款磁共振设备MAGNETOM(R)Verio 3.0T+70 cm大孔径+Tim(tm)(全景矩阵成像)磁共振成像系统落户中国科学院上海临床中心(徐汇区中心医院),近日举行开机典礼。该款磁共振设备是超导3.0T场强,32通道头部线圈可用于脑功能成像和中枢神经细微成像量,Tim平台能快速获得优良的图像质量,双通道射频阵列技术消除射频场不均匀性伪影。可用于对神经系统早期或     

抗人精子蛋白17磁性纳米探针靶向的卵巢癌体内外磁共振成像

用MRI(magnetic resonance imaging)技术探索连接抗人精子蛋白17单克隆抗体(anti-Sp17 mAb)的磁性纳米探针对体外培养及动物体内Sp17+卵巢癌的靶向性。将anti-Sp17mAb连接到表面包覆壳聚糖的超顺磁性氧化铁纳米颗粒上,制成磁性纳米探针anti-Sp17-MNP,用作MRI阴性对比剂。将磁性纳米探针与Sp17+和Sp17-培养的肿瘤细胞共育,进行一系列体外磁共振成像实验。荷瘤小鼠尾静脉注射磁性纳米颗粒,用7T磁共振仪在体成像,观察肿瘤部位的信号变化,并用普鲁士蓝染色肿瘤组织切片,观察有无铁粒子聚集。体外MRI数据显示,anti-Sp17-MNP与细胞靶向结合,并与细胞共育2 h后,Sp17+HO-8910的T2*信号强度比Sp17-HepG2低2倍;anti-Sp17-MNP对肿瘤细胞的靶向作用可被重组人Sp17阻断。7T磁共振仪对动物在体肿瘤成像结果显示,感兴趣区因磁性纳米探针靶向聚集而导致信号降低,并经组织切片普鲁士蓝染色证实。本研究结果表明,用anti-Sp17抗体和新的合成路线制备的纳米探针具有用作MR对比剂进行分子成像的潜能。     

针对脑内源光学信号的自适应中值滤波处理

具有高空间分辨率的脑内源性信号光学成像术是研究大脑皮层功能构筑的有力工具.针对非常微弱的内源性光学信号的提取,本文首先讨论了其噪声来源和基于生理结构原因的信号特征:然后根据由标准化处理得到的功能图像的二阶统计量分析结果,提出了自适应滤波窗口设计:使用非线性中值空域滤波,对含有不同特征的图像区域,分别采取不同的滤波窗口进...     

兔VX2肝癌模型微波消融后磁共振灌注成像的可行性与应用价值

目的通过兔VX2模型探讨肿瘤消融治疗后动态变化过程中,磁共振灌注成像动态量化研究的可行性及其价值。方法16只新西兰大白兔分为实验组12只,对照组4只。实验组在兔肝脏种植VX2肿瘤后,观察肿瘤直径超过2.0 cm时行微波消融治疗。对比术后当天7、d、14 d及28 d实验组与对照组磁共振灌注成像量化指标—最大增强斜率（MSI）的动态变化差异,并与病理结果对照分析。结果对照组兔及实验组兔术后当天肝实质灌注MSI差异无显著性;实验组兔术前肿瘤与术后当天残留肿瘤的平均MSI差异无显著性;实验组兔残留肿瘤与良性强化组织的MSI差异有显著性。残留肿瘤的时间-信号强度曲线表现为快速上升型;良性强化组织的时间-信号强度曲线表现为缓慢上升型。结论磁共振灌注成像的动态量化研究是可行的,量化指标MSI与消融治疗后各种组织的病理结果相吻合,可更为准确地量化表达病变组织的病理状态的改变。     

MRI的临床应用进展

磁共振成像(magnatic resonance imaging.MRI)是现代影像医学的重要组成部分之一。随着硬件和软件方面的不断改进和发展,MRI日益得到广泛的临床应用。MRI的临床应用主要有五个方面:磁共振水成像、磁共振血管成像、磁共振功能成像、磁共振波谱以及磁共振造影介入技术。MRI可提供病变组织在形态学改变和生理功能方面的信息,因此MRI已成为进行疾病诊断和鉴别诊断的重要工具,亦是介入技术导引的手段。由于MRI具有无创性和信息容量多等点,使其能在生物学医学领域内作深入的研究。MRI将提供生物化学的信息。总之,MRI是现代医学的新领域,代表着影像医学的发展方向。