准确无损地测定脑代谢物浓度和pH值的1H和31P磁共振频谱成像研究

既往使用比率表达方法的1H和31P磁共振频谱检测结果缺乏客观性、准确性和可比性，因此定量检测代谢物浓度的研究更受重视。申请者创立了一种定量检测代谢物浓度的方法，通过动物实验验证了它的准确性，此项工作受到国际磁共振频谱学界的肯定。本项目旨在验证该技术的重复性和可推广性，特别是在多体素频谱中的可行性。多体素频谱明显优于既往的单体素频谱，它可同时检测组织众多体素的代谢信息，直观地重建各代谢物的空间分布并且成像，便利于微小结构的精细研究，然而目前多体素频谱的质量亟待改善，特别是31P多体素频谱尚待开发。本项目拟与加拿大多伦多大学合作，共同攻关，拟更新磁共振扫描序列，改善后处理程序，摈除磁共振频谱中不稳定因素，将准确定量检测代谢物浓度的技术应用于多体素频谱，达到即时准确报告各微小脑结构NAA、ATP等及pH值空间分布的效果。进而研究31P磁共振成像，以利于许多疾病发病机理的阐明和药物研发。

项目在研期间，本课题组遵循医学与理工科相结合，积极开展磁共振频谱技术及临床应用研究，并重点开发基于化学交换饱和传递（CEST）技术的在体磁共振pH值成像研究。在7T动物磁共振成像仪上，通过优化成像参数及修改脉冲序列，获得了基于GRE序列能稳定检测CEST效应的新技术，并将此技术应用在试管模型和动物模型上，获得高分辨磁共振pH值成像图。进一步基于GE公司磁共振脉冲序列编译平台（EPIC）上，开发临床的磁化传递序列，在临床1.5T磁共振扫描机上成功实现了基于GRE序列的CEST序列。使用磁共振技术检测在体脑pH值可实现更准确的早期诊断脑肿瘤与脑中风疾病，具有重要临床价值。 已发表SCI论文2篇，还有一篇已被Contrast Media and Molecular Imaging接受，待发表。并申请一项国家专利《基于pH值敏感的磁化传递在1.5T磁共振成像上的实验方法》（201310496838X），已通过初审。. 同时，在7T在体动物磁共振成像仪和9.4T离体高场磁共振谱仪下，开展干细胞、脑组织、肝脏、乳腺及大肠癌粪便等方面的磁共振频谱研究。已发表SCI论文3篇，有4篇SCI论文已经被接受，正在印刷。. 应用EPIC修改磁共振频谱扫描序列，在临床1.5T磁共振扫描仪上开发出用于检测检测γ-氨基丁酸的磁共振扫描程序，并通过模型实验验证了可行性，目前正申请一项《一种双量子滤波技术检测脑内γ-氨基丁酸》的专利。结合磁共振频谱多体素技术和LCModel软件的应用，获得了1H磁共振频谱对脑代谢物浓度进行绝对定量，并应用于对轻度认知障碍和儿童孤独症的研究。结合LCModel只局限于处理1H频谱的技术，制作能用于磁共振31P频谱定量检测的基础集。采用AMARES和QUEST算法定量检测在体大脑磁共振31P谱的代谢物浓度。已发表SCI论文2篇，有1篇SCI论文已经被PLoS One接受，正在印刷。. 在研期间，负责人多次前往多伦多大学短期访问。课题研究组多名成员也参与国际交流培养，已派遣一名硕士前往英国诺丁汉大学攻读博士学位，一名博士生前往美国耶鲁大学联合培养，一名博士生前往英国诺丁汉大学短期交流3个月，均已学成归国。已培养3名博士生和21名硕士生。同时，课题组成员还积极参加国内外重大学术会议交流，多次在国外会议做主持及大会发言。