nyheder

I øjeblikket udvikler magnetisk resonansbilleddannelse (MRI) sig fra traditionel strukturel billeddannelse og funktionel billeddannelse til molekylær billeddannelse. Multinukleær MR kan indhente en række metabolitinformationer i menneskekroppen, samtidig med at den rumlige opløsning opretholdes, forbedrer specificiteten af ​​detektionen af ​​fysiologiske og patologiske processer og er i øjeblikket den eneste teknologi, der kan udføre ikke-invasiv kvantitativ analyse af menneskelig dynamisk molekylær metabolisme in vivo.

Med uddybningen af ​​multi-core MR-forskning har den brede anvendelsesmuligheder inden for tidlig screening og diagnose af tumorer, hjerte-kar-sygdomme, neurodegenerative sygdomme, sygdomme i det endokrine system, fordøjelsessystemet og luftvejene samt hurtig evaluering af behandlingsprocessen. Philips' nyeste multi-core kliniske forskningsplatform vil hjælpe billeddiagnostiske og kliniske læger med at udføre banebrydende klinisk forskning. Dr. Sun Peng og Dr. Wang Jiazheng fra Philips' kliniske og tekniske supportafdeling gav en detaljeret introduktion til den banebrydende udvikling af multi-NMR og forskningsretningen for Philips' nye multi-core MR-platform.

Magnetisk resonans har vundet Nobelprisen fem gange i sin historie, på tværs af fysik, kemi, biologi og medicin, og har opnået stor succes inden for grundlæggende fysikprincipper, organisk molekylær struktur, biologisk makromolekylær strukturdynamik og klinisk medicinsk billeddannelse. Blandt disse er magnetisk resonansbilleddannelse blevet en af ​​de vigtigste kliniske medicinske billeddannelsesteknologier, der er meget udbredt i diagnosticering af forskellige sygdomme i forskellige dele af menneskekroppen. Med den løbende forbedring af sundhedsbehovene fremmer den enorme efterspørgsel efter tidlig diagnose og hurtig effektivitetsevaluering udviklingen af ​​magnetisk resonansbilleddannelse fra traditionel strukturel billeddannelse (T1w, T2w, PDw osv.), funktionel billeddannelse (DWI, PWI osv.) til molekylær billeddannelse (1H MRS og multi-core MRS/MRI).

Den komplekse baggrund for 1H-baseret MR-teknologi, overlappende spektre og vand/fedt-kompression begrænser dens plads som molekylær billeddannelsesteknologi. Kun et begrænset antal molekyler (cholin, kreatin, NAA osv.) kan detekteres, og det er vanskeligt at opnå dynamiske molekylære metaboliske processer. Baseret på en række forskellige nuklider (23Na, 31P, 13C, 129Xe, 17O, 7Li, 19F, 3H, 2H) kan multinukleær MR opnå en række metabolitinformationer fra den menneskelige krop med høj opløsning og høj specificitet og er i øjeblikket den eneste ikke-invasive (stabil isotop, ingen radioaktivitet; mærkning af endogene metabolitter (glukose, aminosyrer, fedtsyrer - ikke-toksisk) til kvantitativ analyse af menneskelige dynamiske molekylære metaboliske processer.

Med de kontinuerlige gennembrud inden for magnetisk resonans-hardwaresystemer, hurtigsekvensmetoden (Multi-Band, Spiral) og accelerationsalgoritme (komprimeret registrering, deep learning), modnes multi-core MR-billeddannelse/spektroskopi gradvist: (1) det forventes at blive et vigtigt værktøj til banebrydende forskning i molekylærbiologi, biokemi og menneskelig metabolisme; (2) I takt med at det bevæger sig fra videnskabelig forskning til klinisk praksis (en række kliniske forsøg baseret på multi-core MR er i gang, FIG. 1), har det brede perspektiver inden for tidlig screening og diagnose af kræft, hjerte-kar-sygdomme, neurodegenerative sygdomme, fordøjelses- og luftvejssygdomme samt hurtig evaluering af effektivitet.

På grund af de komplekse fysiske principper og den høje tekniske sværhedsgrad inden for MR-området har multi-core MR været et unikt forskningsområde for nogle få førende ingeniørforskningsinstitutioner. Selvom multi-core MR har gjort betydelige fremskridt efter årtiers udvikling, mangler der stadig tilstrækkelige kliniske data til at fremme dette felt og virkelig tjene patienter.

Baseret på vedvarende innovation inden for MR har Philips endelig brudt udviklingsflaskehalsen for multi-core MR og lanceret en ny klinisk forskningsplatform med flest nuklider i branchen. Platformen er det eneste multi-core-system i verden, der har modtaget EU's sikkerhedsoverensstemmelsescertificering (CE) og den amerikanske fødevare- og lægemiddeladministration (FDA) certificering, hvilket muliggør en full-stack multi-core MR-løsning på produktniveau: FDA-godkendte spoler, fuld sekvensdækning og standardrekonstruktion af operatørstationen. Brugerne behøver ikke at være udstyret med professionelle magnetiske resonansfysikere, kodeingeniører og RF-gradientdesignere, hvilket er nemmere end traditionel 1H-spektroskopi/billeddannelse. Maksimer reduktionen af ​​driftsomkostninger ved multi-core MR, frit skift mellem videnskabelig forskning og klinisk tilstand, den hurtigste omkostningsdækning, så multi-core MR virkelig kan komme ind i klinikken.

Multi-core MR er nu den vigtigste retning for den "14. femårige udviklingsplan for medicinsk udstyrsindustri" og er en central kerneteknologi til medicinsk billeddannelse, der skal bryde igennem rutinen og kombineres med banebrydende biomedicin. Philips' kinesiske forskerteam, drevet af at forbedre kundernes videnskabelige forsknings- og innovationskapaciteter, udførte systematisk forskning i multi-core MR. Dr. Sun Peng, Dr. Wang Jiazheng et al. foreslog først konceptet med MR-nukleomik i NMR i biomedicin (øverst i Journal of the First Region of Spectroscopy of Chinese Academy of Sciences), som kan bruge MR baseret på forskellige nuklider til at observere en række cellefunktioner og patologiske processer. Således kan der foretages en omfattende vurdering og evaluering af sygdom og behandling [1]. Konceptet med MR multinukleomik vil være den fremtidige retning for MR-udvikling. Denne artikel er den første systematiske gennemgang af multi-core MR i verden og dækker det teoretiske grundlag for multi-core MR, præklinisk forskning, klinisk transformation, hardwareudvikling, algoritmefremskridt, ingeniørpraksis og andre aspekter (Figur 2). Samtidig samarbejdede forskerholdet med professor Song Bin fra West China Hospital for at færdiggøre den første oversigtsartikel om den kliniske transformation af multi-core MR i Kina, som blev offentliggjort i tidsskriftet Insights into Imaging [2]. Offentliggørelsen af ​​en artikelserie om multi-core MR viser, at Philips virkelig bringer grænsen inden for multicore molekylær billeddannelse til Kina, til kinesiske kunder og til kinesiske patienter. I overensstemmelse med kernekonceptet "i Kina, for Kina" vil Philips bruge multi-core MR til at fremme udviklingen af ​​Kinas magnetiske resonans og støtte sagen for et sundt Kina.

Multinukleær MRI er en fremadstormende teknologi. Med udviklingen af ​​MR-software og -hardware er multinukleær MRI blevet anvendt til grundlæggende og klinisk translationel forskning i menneskelige systemer. Dens unikke fordel er, at den kan vise dynamiske metaboliske processer i realtid i forskellige patologiske processer, hvilket giver muligheder for tidlig diagnose af sygdomme, evaluering af effekt, beslutningstagning om behandling og lægemiddeludvikling. Det kan endda hjælpe med at udforske nye mekanismer for patogenese.

For at fremme den videre udvikling af dette felt er aktiv deltagelse fra kliniske eksperter nødvendig. Klinisk udvikling af multicore-platforme er afgørende, herunder konstruktion af grundlæggende systemer, standardisering af teknologier, kvantificering og standardisering af resultater, udforskning af nye sonder, integration af flere metaboliske oplysninger osv., ud over udviklingen af ​​mere prospektive multicenterforsøg, for yderligere at fremme den kliniske transformation af avanceret multicore MR-teknologi. Vi er overbeviste om, at multicore MR vil give en bred platform for billeddiagnostiske og kliniske eksperter til at udføre klinisk forskning, og dens resultater vil gavne patienter over hele verden.