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中国仪器仪表学会一项目亮相首届“科交会”获高度肯定

2015-05-28 科普动态

中国仪器仪表学会“高灵敏磁共振血管斑块成像技术”项目

亮相首届“科交会”获高度肯定

 

    522日,由中国科协举办的首届创新科技成果交流会(简称科交会)在广州白云国际会议中心举行。由中国仪器仪表学会推荐的中国科学院深圳先进技术研究院劳特伯生物医学成像研究中心高灵敏磁共振血管斑块成像技术研究课题组携一体化缺血性脑卒中磁共振检测方案项目参加科交会,受到广泛关注与好评。


中国仪器仪表学会常务副理事长吴幼华(前排左二)和项目组成员(前排左一)向李源潮副主席(前排右一)介绍项目情况

 

此次中国仪器仪表学会参展项目十一项,本参展项目在交流会的1100余个项目中脱颖而出,成为11个重点汇报项目之一。中国仪器仪表学会吴幼华常务副理事长和项目组成员李烨博士向中共中央政治局委员、国家副主席李源潮和全国政协副主席、中国科协主席韩启德等就中国仪器仪表学会参展项目和本项目的具体情况做了汇报。李源潮副主席详细了解了一体化缺血性脑卒中磁共振检测方案的成果,并鼓励项目组加快产业化步伐,尽快进入卫计委遴选目录,从而降低国民的检查和医疗成本。在523日第十七届中国科协年会上,李源潮副主席在致辞中还特别对一体化缺血性脑卒中磁共振检测方案加以肯定,表示成果“十分了不起”。

我国脑卒中的发病率以每年超过8%的速度增长,世界银行和卫生部的合作研究预测我国脑卒中患者在2020年将超过2000千万。在我国,脑卒中的死亡率超过150/十万人,是美国日本法国等发达国家的4-6倍。其中的主要原因之一是缺少早期、精准诊断的工具。在我国,脑卒中以缺血性脑卒中为主,有增加趋势。发展针对颅内和颈部血管病变精确诊断的先进影像方法,配合已有的诊断技术,将会极大地促进缺血性脑卒中的早期诊断和治疗效果,对降低缺血性脑卒中的发病率和死亡率具有非常重要的社会意义。

动脉斑块破裂引发血栓形成导致血管完全闭塞是急性心脑血管事件的主要发病机制。目前,人们已开始更多地关注斑块的诊断问题,尤其是斑块的生物稳定性或破裂风险。斑块是发生在动脉内膜和中膜之间由于脂质浸润和炎症细胞不断累积而形成的包块,主要由覆盖在斑块表面的纤维帽(fibrous cap)和斑块内的脂质核(lipid core)构成。有破裂倾向的斑块称为易损斑块或不稳定斑块(vulnerable plaque)。组织病理学研究证实,大脂质核、薄纤维帽、斑块内出血、异常血管增生等是反映斑块破裂倾向的重要形态特征。而反映动脉粥样硬化严重性的指标是斑块自身的生物稳定性,如斑块内出血、纤维帽破裂或溃疡、大量炎性细胞浸润等,而这些至关重要的信息是无法通过单纯测量管腔狭窄程度来获取的。由于颅骨的限制,超声目前尚无法对颅内的脑动脉斑块进行检测和诊断。而现有的CT和磁共振成像技术包括CT血管造影(CTA)和磁共振血管造影(MRA)也只能显示脑动脉的管腔形态及其狭窄程度。

高灵敏磁共振血管壁成像是目前唯一能够在体无创、全景显示脑动脉和颈动脉血管壁和斑块的手段,并可以分析斑块的组成和破裂的风险。然而脑动脉和颈动脉磁共振血管壁成像同时达到高分辨率,短扫描时间和足够的图像信噪比,是一个国际公认的难题。由于脑动脉的特殊解剖基础,导致颅内动脉血管壁成像面临着几个独有的技术挑战:第一,脑动脉细小,例如大脑中动脉直径只有3mm 左右,且位于深部脑组织的包埋之中,能检测到的磁共振信号强度有限;第二,脑动脉浸泡在脑脊液中,由于后者的磁共振信号远比前者强,导致动脉血管壁的分辨非常困难;第三,脑动脉走形迂曲,血管分支多且分布广泛,对扫描的覆盖范围提出了很高的要求。

研究团队针对目前主流3T MRI系统,开发了一套缺血性脑卒中磁共振成像解决方案,一次扫描在头部和颈部同时获得分辨率不低于0.6 mm的三维血管壁图像,成像时间不超过7分半钟。本方案在整体图像质量和临床应用研究上暂时领先于国际上其他团队,达到国际领先水平,研究成果被本领域顶尖的国际医学磁共振年会录用为口头报告。成果获得临床医生的肯定,与多家国家卫生计生委脑卒中筛查与防治基地医院和三甲医院建立了密切的合作关系,目前完成了超过100例临床扫描,极大地促进了缺血性脑卒中的病因认识、早期预防和精准治疗效果。

具体来说,方案包括三个部分:一、高信噪比32通道头颈联合血管壁成像线圈。该线圈针对头颈血管壁成像优化,和目前的商用产品相比,在更大范围内实现了高信噪比,是做到一次扫描同时得到高质量头部和颈部图像的基础。二、高对比度的脑动脉和颈动脉血管壁成像序列。采用DANTE-SPACE技术,并对其参数进行优化,能够显著抑制血流和脑脊液信号,从而获得高分辨率和对比度的血管壁图象。目前图像分辨率能够达到0.6 mm。三、基于稀疏成像理论的快速血管壁成像方法。采用国际上最新的欠采样稀疏成像理论,与并行成像技术巧妙结合,将扫描时间缩短到7分半钟以内,并正在开展更快速的成像方法的研究。团队申请/获得了十余项国家专利和PCT专利,涉及到磁共振硬件、成像方法、快速成像技术等全部主要技术领域,突破了跨国企业在该领域的专利技术壁垒,填补了我国的空白。

20062月,中国科学院、深圳市人民政府及香港中文大学友好协商,在深圳市共同建立中国科学院深圳先进技术研究院(以下简称“先进院”),实行理事会管理,探索体制机制创新。先进院目前已初步构建了以科研为主的集科研、教育、产业、资本为一体的微型协同创新生态系统,由六个研究所、一所特色学院、四个特色产业育成基地、一支天使基金和三支风投基金、多个具有独立法人资质的新型专业科研机构组成,设有学术委员会、学位委员会和工业委员会。

脑动脉和颈动脉血管壁联合成像。左侧图像为曲面后重建图像显示颈总动脉、颈内动脉和脑动脉血管壁全景。右侧为不同部位(①~④)的横断面图像显示颈内动脉近分叉处斑块形成以及③附近的早期动脉粥样硬化病变(血管壁增厚)。空间分辨率0.6 mm各向同性,扫描时间8分钟。