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MRI

★MRI-HIFU

磁共振引导聚焦超声治疗监控成像
高强度聚焦超声(HIFU)治疗是一种能靶向性杀灭肿瘤,而对正常组织和机体影响非常小的微创治疗方法,代表了无创医学发展的重要方向。高强度聚焦超声治疗中靶组织的温度与活性监控对于安全和疗效至关重要。我们的研究兴趣集中在:
1、HIFU治疗中温度实时监控成像方法与系统
2、HIFU治疗中靶组织活性监控成像方法
3、磁共振引导HIFU在靶向药物释放等前沿领域的研究



三维温度成像技术及监控平台


磁共振引导HIFU血脑屏障开放


靶组织活性监控成像:开发PSIF序列用于实时监控的T2对比快速成像



★心血管和MRE

高分辨颅内血管壁成像
高分辨颅内血管壁成像是在一定的扫描时间内(e.g. 10min)利用高分辨(0.5mm)SPACE的序列对颅内血管壁进行成像。这种方法可以观察到许多重要动脉分支血管壁的厚度(例如:大脑中动脉,基底动脉,颈内动脉),这个方法对脑梗,中风的病人非常有帮助,且可以通过打药来分析颅内斑块的成份。我们的研究集中在以下几个方面:
1、高分辨血管壁成像
2、采用新的技术抑制脑脊液信号,增加图像对比度
3、多对比度成像(e.g. T1w, T2w)


★非增强磁共振血管成像
非增强磁共振血管成像(Noncontrast Enhanced Magnetic Resonance Angiography, NCE-MRA)近期已成为MRA领域的一个研究热点,推动NCE-MRA研究的主要原因是MR对比剂在肾功能不全患者的使用开始受到限制。这类对比剂对肾功能有潜在的损害,尤其是肾功能不全的患者可引起一种致命的并发症,称为肾源性系统纤维化(nephrogenic systemic fibrosis, NSF),其发生率为4.0%~22.3%。这个限制对外周血管疾病的患者显得更为突出,由于周围动脉闭塞性疾病主要是由动脉粥样硬化或糖尿病所致,而这类患者往往合并有肾动脉狭窄以及肾功能损害,他们因此而失去了外周动脉造影检查的机会。对于外周血管成像,除了对比剂的潜在危害,增强MRA(Contrast enhanced MRA, CE-MRA)本身在技术上还有一定的局限性,尤其是下肢及手部和足部的动脉成像,常常会出现明显的静脉污染。目前一种新的基于流动敏感散相和稳态自由进动的NCE-MRA技术已被开发用于周围动脉成像,下图为使用该技术和CE-MRA采集的一例糖尿病患者的下肢和组动脉图像。



一例71岁糖尿病女性患者的NCE-MRA和CE-MRA图像,a图为NCE-MRA的最大密度投影图,长箭头指示在足底外侧动脉的近端和中间可见弥漫性的严重管腔狭窄,短箭头指示在足背动脉可见一狭窄程度大于50%的局部管腔狭窄,这些病变得到CE-MRA(b图所示)的确认,由b图可见CE-MRA不能很好的描绘足底外侧动脉。c图为小腿NCE-MRA的最大密度投影图,可见在胫后动脉的末端血管闭塞。


★3D多对比磁共振血管壁成像
磁共振成像可以无创伤性地分析血管斑块的成份,包括脂质、出血、钙化以及附着的血栓等,为脑卒中的诊断和治疗提供了非常丰富的信息,被誉为是一种“活体病理检查”技术。然而,目前临床上使用的斑块成像技术均为2D成像,并且需要使用造影剂,成像时间也较长。本研究提出了不使用造影剂的3D多对比磁共振血管壁成像技术(包括3D T1w-和T2w-SPACE和3D MPRAGE),克服了2D成像覆盖范围小、容易受部分容积效应影响以及跟踪随访图像配准难的问题。下图为使用该3D多对比磁共振血管壁成像技术采集的两例缺血性脑卒中患者的颈动脉血管壁图像。


一例44岁缺血性脑卒中男性患者的颈动脉血管壁图像,3D冠状位图像可见一个正性重塑的成分复杂的斑块,2D横截面图像显示血管腔并无狭窄。


一例65岁缺血性脑卒中男性患者的颈动脉血管壁图像,左图可见一个成份复杂的大斑块,经治疗后,右图可见斑块明显减小。


★心脏磁共振功能成像

心脏磁共振功能成像是一种利用磁共振成像技术获取心脏解剖形态、微观结构、运动功能、活性及代谢等信息的前沿成像技术和方法,为心脏疾病的临床诊断提供了重要的信息。我们的研究主要集中在以下几个方面:
1、心脏电影成像
2、心脏血流成像
3、心脏弥散张量成像





★磁共振弹性成像
磁共振弹性成像是一种以利用磁共振成像技术来检测体内组织的弹性模量为目的的诊断成像技术,它通过检测体内组织在外部激励机械波作用下产生的质点位移,由此来推算被检测组织的(剪切)弹性系数分布图。在这个领域,我们主要研究如下方面:
1、剪切波激励装置的设计开发
2、与剪切波同步的磁共振弹性成像序列
3、弹性值的重建算法


★快速成像

快速成像主要研究基于快速扫描、并行成像和稀疏采样理论的磁共振图像重建方法,致力于改善各种临床应用的成像速度和图像质量,如动态对比度增强磁共振成像、心脏灌注成像、弥散张量成像等。



★神经影像

神经磁共振成像研究综合应用生物医学工程、心理学和高场功能磁共振技术,定量研究大脑的结构、功能、代谢等标志性生理参数,深入探讨神经精神疾病的机理、中医针灸原理,加深对大脑生理和病理机制的理解,为疾病的早期诊断和疗效监测提供灵敏、特异的生物标记。已开展以弥散张量、静息态脑功能、磁化率成像等方法为基础的阿尔兹海默氏病患者和健康人的大脑结构偏侧性、针灸的脑血液动力学效应、大脑昼夜节律等研究。


(1) 大脑结构偏侧性在阿尔茨海默氏症疾病过程中的特征性演化。
结构和功能偏侧性是有利于大脑实现高效、多任务功能活动的特性之一。正常衰老或神经、精神疾病的发生会不同程度地改变大脑偏侧性的指标,导致健忘、反应迟缓、认知能力下降等功能受损的征象。该研究利用大脑的高分辨率磁共振结构成像和基于沟回的图像分割等后处理技术,对全脑的皮层表面积、沟回指数、皮层厚度,以及皮层下白质等参数进行计算。基于以上各指标的联合效应,详尽分析了全脑34个区域的偏侧指数在正常青年组、正常老年组、轻度认知障碍组(MCI)和阿尔茨海默氏症(AD)组之间的差异,探索了正常衰老和认知障碍患者大脑退化路径的异同。该研究发现,在年龄增长导致的偏侧指数普遍降低的基础上,正常老年组呈现边缘系统区域偏侧性的左右逆转,而MCI和AD组则明显缺乏这一特征。该研究指出,部分边缘系统结构偏侧性的逆转可能是大脑有效平衡组织退化萎缩和机能衰退的代偿机制,这种机制的缺乏可能是轻度认知障碍和阿尔茨海默氏症的重要疾病过程,也是MCI和AD区别于正常衰老的生物标记之一,相关结果发表在Human Brain Mapping杂志。本研究为轻度认知障碍和阿尔茨海默氏症的鉴别提供了新的形态学证据,对于加深AD发病机理的认识及提高该疾病的临床诊疗有重要意义。



(2) 大脑衰老机制的基于体素的形态学分析
大脑的大部分灰质、白质在正常衰老过程中表现为局部沟回形态的改变和体积缩小,而海马的体积在40岁之前呈现随年龄轻度增加趋势,在50岁以后则呈现迅速下降过程。这一发现对老年医学及大脑发育衰老机制等领域的研究有重要意义。相关成果发表在Academic Radiology 2012.