nyheter

For tiden utvikler magnetisk resonansavbildning (MR) seg fra tradisjonell strukturell avbildning og funksjonell avbildning til molekylær avbildning. Multinukleær MR kan innhente en rekke metabolittinformasjoner i menneskekroppen, samtidig som den opprettholder romlig oppløsning, forbedrer spesifisiteten til deteksjonen av fysiologiske og patologiske prosesser, og er for tiden den eneste teknologien som kan utføre ikke-invasiv kvantitativ analyse av menneskelig dynamisk molekylær metabolisme in vivo.

Med fordypningen av flerkjerne-MR-forskning har den brede anvendelsesmuligheter innen tidlig screening og diagnose av svulster, hjerte- og karsykdommer, nevrodegenerative sykdommer, sykdommer i det endokrine systemet, fordøyelsessystemet og luftveiene, og rask evaluering av behandlingsprosessen. Philips' nyeste flerkjerne-kliniske forskningsplattform vil hjelpe bildediagnostiske og kliniske leger med å utføre banebrytende klinisk forskning. Dr. Sun Peng og Dr. Wang Jiazheng fra Philips' kliniske og tekniske støtteavdeling ga en detaljert introduksjon til den banebrytende utviklingen av multi-NMR og forskningsretningen til Philips' nye flerkjerne-MR-plattform.

Magnetisk resonans har vunnet Nobelprisen fem ganger i sin historie, på tvers av fysikk, kjemi, biologi og medisin, og har oppnådd stor suksess innen grunnleggende fysikkprinsipper, organisk molekylær struktur, dynamikk i biologisk makromolekylær struktur og klinisk medisinsk avbildning. Blant disse har magnetisk resonansavbildning blitt en av de viktigste kliniske medisinske avbildningsteknologiene, mye brukt i diagnostisering av ulike sykdommer i ulike deler av menneskekroppen. Med den kontinuerlige forbedringen av helsevesenets behov, fremmer den enorme etterspørselen etter tidlig diagnose og rask effektvurdering utviklingen av magnetisk resonansavbildning fra tradisjonell strukturell avbildning (T1w, T2w, PDw, etc.), funksjonell avbildning (DWI, PWI, etc.) til molekylær avbildning (1H MRS og multi-core MRS/MRI).

Den komplekse bakgrunnen til 1H-basert MR-teknologi, overlappende spektre og vann/fett-kompresjon begrenser dens plass som molekylær avbildningsteknologi. Bare et begrenset antall molekyler (kolin, kreatin, NAA, etc.) kan detekteres, og det er vanskelig å oppnå dynamiske molekylære metabolske prosesser. Basert på en rekke nuklider (23Na, 31P, 13C, 129Xe, 17O, 7Li, 19F, 3H, 2H), kan multinukleær MR innhente en rekke metabolittinformasjoner fra menneskekroppen, med høy oppløsning og høy spesifisitet, og er for tiden den eneste ikke-invasive (stabil isotop, ingen radioaktivitet; merking av endogene metabolitter (glukose, aminosyrer, fettsyrer – ikke-giftig) for kvantitativ analyse av menneskelige dynamiske molekylære metabolske prosesser.

Med de kontinuerlige gjennombruddene innen magnetisk resonans-maskinvaresystemer, hurtigsekvensmetoden (Multi-Band, Spiral) og akselerasjonsalgoritme (komprimert sensor, dyp læring), modnes flerkjerne-MR-avbildning/spektroskopi gradvis: (1) det forventes å bli et viktig verktøy for banebrytende forskning på molekylærbiologi, biokjemi og menneskelig metabolisme; (2) Etter hvert som det går fra vitenskapelig forskning til klinisk praksis (en rekke kliniske studier basert på flerkjerne-MR pågår, FIG. 1), har det brede muligheter for tidlig screening og diagnostisering av kreft, hjerte- og karsykdommer, nevrodegenerative sykdommer, fordøyelses- og luftveissykdommer, og rask effektvurdering.

På grunn av de komplekse fysiske prinsippene og den høye tekniske vanskelighetsgraden innen MR-feltet, har flerkjerne-MR vært et unikt forskningsområde for noen få ledende ingeniørforskningsinstitusjoner. Selv om flerkjerne-MR har gjort betydelige fremskritt etter flere tiår med utvikling, er det fortsatt mangel på tilstrekkelige kliniske data til å fremme dette feltet for virkelig å hjelpe pasienter.

Basert på vedvarende innovasjon innen MR, har Philips endelig brutt utviklingsflaskehalsen til flerkjerne-MR og lansert en ny klinisk forskningsplattform med flest nuklider i bransjen. Plattformen er det eneste flerkjernesystemet i verden som har mottatt EUs sikkerhetssamsvarssertifisering (CE) og US Food and Drug Administration (FDA)-sertifisering, noe som muliggjør en fullstack flerkjerne-MR-løsning på produktnivå: FDA-godkjente spoler, full sekvensdekning og standardrekonstruksjon av operatørstasjonen. Brukere trenger ikke å være utstyrt med profesjonelle magnetiske resonansfysikere, kodeingeniører og RF-gradientdesignere, noe som er enklere enn tradisjonell 1H-spektroskopi/avbildning. Maksimer reduksjonen av driftskostnader ved flerkjerne-MR, fri bytte mellom vitenskapelig forskning og klinisk modus, raskest kostnadsgjenvinning, slik at flerkjerne-MR virkelig kommer inn i klinikken.

Flerkjernet MR er nå hovedretningen i den «14. femårige utviklingsplanen for medisinsk utstyrsindustri», og er en sentral kjerneteknologi for medisinsk avbildning for å bryte gjennom rutinene og kombinere med banebrytende biomedisin. Philips' kinesiske forskerteam, drevet av å forbedre kundenes vitenskapelige forsknings- og innovasjonskapasiteter, utførte systematisk forskning på flerkjernet MR. Dr. Sun Peng, Dr. Wang Jiazheng et al. var først ute med å foreslo konseptet MR-nukleomikk i NMR i biomedisin (øverst i Journal of the First Region of Spectroscopy of Chinese Academy of Sciences), som kan bruke MR basert på forskjellige nuklider for å observere en rekke cellefunksjoner og patologiske prosesser. Dermed kan det foretas omfattende vurderinger og evalueringer av sykdommer og behandlinger [1]. Konseptet MR med multinukleomikk vil være den fremtidige retningen for MR-utvikling. Denne artikkelen er den første systematiske oversikten over flerkjernet MR i verden, og dekker det teoretiske grunnlaget for flerkjernet MR, preklinisk forskning, klinisk transformasjon, maskinvareutvikling, algoritmefremgang, ingeniørpraksis og andre aspekter (figur 2). Samtidig samarbeidet forskerteamet med professor Song Bin ved West China Hospital for å fullføre den første oversiktsartikkelen om den kliniske transformasjonen av flerkjerne-MR i Kina, som ble publisert i tidsskriftet Insights into Imaging [2]. Publiseringen av en serie artikler om flerkjerne-MR viser at Philips virkelig bringer grensen innen flerkjerne-molekylær avbildning til Kina, til kinesiske kunder og til kinesiske pasienter. I tråd med kjernekonseptet «i Kina, for Kina» vil Philips bruke flerkjerne-MR for å fremme utviklingen av Kinas magnetiske resonans og bidra til et sunt Kina.

Multinukleær MR er en fremvoksende teknologi. Med utviklingen av MR-programvare og -maskinvare har multinukleær MR blitt brukt til grunnleggende og klinisk translasjonsforskning av menneskelige systemer. Den unike fordelen er at den kan vise dynamiske metabolske prosesser i sanntid i ulike patologiske prosesser, og dermed gi muligheter for tidlig diagnose av sykdommer, effektvurdering, behandlingsbeslutninger og legemiddelutvikling. Det kan til og med bidra til å utforske nye mekanismer for patogenese.

For å fremme videreutviklingen av dette feltet er aktiv deltakelse fra kliniske eksperter nødvendig. Klinisk utvikling av flerkjerneplattformer er avgjørende, inkludert konstruksjon av grunnleggende systemer, standardisering av teknologier, kvantifisering og standardisering av resultater, utforskning av nye sonder, integrering av multippel metabolsk informasjon, osv., i tillegg til utvikling av mer prospektive multisenterstudier, for ytterligere å fremme den kliniske transformasjonen av avansert flerkjerne-MR-teknologi. Vi tror bestemt at flerkjerne-MR vil gi en bred scene for bildediagnostiske og kliniske eksperter til å utføre klinisk forskning, og resultatene vil være til fordel for pasienter over hele verden.