临床功能磁共振成像跨学科研究团队合影

现代社会，人们经常遭受慢性疼痛的困扰。外伤、感染、肿瘤等都可引起疼痛，去除这些原因后，通常病人的疼痛可以缓解。但有一种“神经病理性疼痛”，即使去除原因后，疼痛仍然会存在。带状疱疹后遗神经痛就是一种常见的神经病理性疼痛，它是由病毒感染引起，表现为皮肤损伤伴剧烈疼痛。经常有患者在皮肤损伤治愈后，疼痛的感觉仍长期存在，医生往往束手无策，只能对症治疗。这种症状可能的原因是脑组织出现了功能异常。如能发现究竟是哪部分的脑组织发生了功能异常，就有可能针对这种疼痛进行治疗，如药物的靶向治疗或伽马刀的微创手术等，从而有望解决这一医学难题。为了揭示带状疱疹后遗神经疼痛的中枢病理机制，北京大学第一医院影像科主任王霄英教授与北京大学工学院张珏副教授组织的跨学科研究团队将磁共振功能影像中的动脉自旋标记技术（Arterial Spin Labeling, ASL）应用于带状疱疹后遗神经痛患者的脑功能成像，无创地获取疼痛患者脑血流定量分布，实现了对脑血流信号的静态与动态特征的结合定量分析，研究发现纹状体、丘脑、岛叶和中央后回可能是带状疱疹后遗神经痛主要影响的脑区，这些脑区的血流随着疼痛程度的加剧呈显著上升；此外纹状体在疼痛病人的脑网络连接系统中可能起着枢纽的作用，这对带状疱疹后遗神经痛患者的治疗将具有积极的指导意义。该合作研究成果近期在线发表于国际疼痛学高影响力杂志Pain(DOI：10.1016/j.pain.2012.09.016）。该文并列第一作者为北京大学第一医院影像科博士研究生刘婧与北京大学前沿交叉学科研究院博士研究生郝瑛，共同通信作者为王霄英教授和张珏副教授。其他作者还包括北京大学第一医院影像科蒋学祥教授以及麻醉科教授杜敏逸、房文学、王东信。该研究工作是在北京大学前沿交叉学科研究院跨学科研究平台上完成的, 充分体现了学科交叉的特点。

图1.患者脑血流异常脑区（橙色为升高区，蓝色为降低区）

图2.患者脑功能连接度改变示意图

借助于北京大学前沿交叉学科研究院的合作平台，近5年来，该研究团队开展了深入的核磁共振功能成像的合作研究，涉及无创定量灌注(Perfusion)、组织氧摄取率(OEF)、高分辨率血管壁三维成像(Vessel Wall Imaging)、以及扩散加权波谱(DW-MRS) 相关的脉冲序列设计、射频线圈设计以及医学影像功能参数分析，取得了一系列可喜成果。在临床问题上，他们一方面针对脑部疾病开展无创定量的脑区代谢功能研究，发展了脑部扩散波谱成像，血管编码ASL, 单血管ASL及脑部ASE-EPI等磁共振序列及后处理算法，为中风患者、颈动脉狭窄患者及罕见线粒体病变MELAS病人的临床病情分级提供了重要的评价方法。相关工作发表在AJNR、 JMRI、 MRM等杂志。另一方面，他们还针对肾脏、乳腺、前列腺等腹部脏器等临床问题攻克了成像伪影和信号丢失严重等难题，成功推出了可测得包含肾脏造影、血流灌注及氧代谢功能在内的一整套核磁共振肾脏功能成像解决方案，相关研究成果已先后发表在NMB in Medicine、 JMRI、 Contrast Media、Acta Radiology等杂志。这个具有鲜明特色的学科交叉研究团队，近年来有超过20篇的合作文章发表在具有高影响力的国际杂志上；有超过30个会议摘要被ISMRM、 OHBM及RSNA等核磁共振国际学术会议接收，得到了国内外影像学同行专家的广泛认可与好评。其中口头报告“Serial effects of iodinated contrast media on the renal hemodynamics and oxygenation as evaluated by ASL and BOLD MRI” 获得2012年ISMRM Summa Cum Laude Merit Award 奖。

图3. 右颈动脉狭窄支架手术前后颅外侧枝循环向颅内灌注的定量成像 (黄色区域, B为手术前, C为手术后)

Yi Dang, Wenchao Cai, et.al, Quantitative Assessment of External Carotid Artery Territory Supply with Modified Vessel Encoded Arterial Spin Labeling, American Journal of Neuroradiology, 2012,33(7):1380-6 (DOI: 10.3174/ajnr.A2978)

图4.新研制的足底力学刺激控制装置用于研究平衡控制的中枢神经机制

Ying Hao, Brad Manor, et.al, A Novel MRI-compatible Tactile Stimulator for Cortical Mapping of Foot Sole Pressure Stimuli with fMRI, Magnetic Resonance in Medicine, 2012 (DOI: 10.1002/mrm.24330)

图5. 利用改进的ASEPI成像序列得到的肾脏皮髓质氧代谢水平(R2’分布)

Xiaodong Zhang, Yudong Zhang, et.al, Feasibility of Non-invasive Quantitative Measurements of Intrarenal R2' in Human Using an Asymmetric Spin Echo EPI Sequence, NMR in Biomedicine, 2012 (DOI:10.1002/nbm.2823)

图6. 利用FAIR-ASL灌注成像技术分析得到碘造影剂随时间对肾血流量定量分析结果 (白色箭头为肾髓质)

Yudong Zhang, Jing Wang, et.al, Serial effects of iodinated contrast medium (CM) on renal perfusion and oxygenation with FAIR-ASL and BOLD MRI: a rabbit model. Contrast Media and Molecular Imaging, 2012 (in press)

图7. 结合压缩感知和运动敏感驱动平衡技术得到的高时间/空间分辨率颈动脉血管壁三维成像

Bo Li, Li Dong, et.al, Turbo Fast Three-Dimensional Carotid Artery Black-Blood MRI by Combining 3D MERGE Sequence with Compressed Sensing, Magnetic Resonance in Medicine, 2012 (in press)

图8. 利用新研制的血管内柔性射频天线得到的兔腹主动脉血管壁影像 (红色是腹主动脉，绿色是动脉壁，橙色是血管内导丝位置)

Hongyang Yuan, et.al, An Intravascular Loopless Monopole Antenna for Vessel Wall MR Imaging at 3.0T, Magnetic Resonance Imaging, 2012 (DOI: 10.1016/j.mri.2012.06.032 )

这些研究工作得到中央高校自主科研基金及北京大学985计划的大力支持。

编辑：知远