磁共振成像技术新进展

正作为一种临床诊断技术,磁共振成像为人体内部疾病诊断提供了无与伦比的灵活性。1977年,雷蒙德·达马迪安(Raymond Damadian)、迈克尔·戈德史密斯(Michael Goldsmith)和劳伦斯·明科夫(Lawrence Minkoff)观察到癌变组织和健康组织会产生不同的核磁共振(nuclear magnetic resonance,NMR)信号,受到这一现象的启发,他们对人体进行了首次     

Functional Magnetic Resonance Imaging's Research Progress in the Motion Control

近30年来,医学影像学技术飞速发展,特别是功能磁共振成像(functional magnetic resonance imaging,fMRI)等新技术的涌现,将神经机制的活体研究进一步深入化,也为运动控制研究提供了一条新的途径.fMRI以其高分辨成像技术适时反应脑神经活动时的功能变化,藉以了解在生命状态下大脑不同区域的主要功能和疾病时的功能改变.运动的中枢控制机制不仅在神经科学基础研究中,在神经病学临床实践中也有重要的意义.文章对功能磁共振的原理以及其在运动控制研究中的应用进行综述.     

MRI兼容的石墨烯电极及脑深部电刺激与fMRI联用

正脑深部电刺激(deep brain stimulation,DBS)和功能磁共振成像(functional magnetic resonance imaging,fMRI)联用对理解复杂的大脑网络连接,解析DBS治疗各类神经疾病的机理和效果都有重要意义.由于磁化率与脑组织的巨大差异,传统DBS电极通常会导致电极周围磁场的严重扭曲,使得大面积的脑区被电极伪影遮挡从而不可见,严重     

纳米探针在分子影像领域的研究进展

随着人们对医学诊断要求的提高, 现有的影像诊断技术已经不能满足疾病高效超前诊断的需求. 而分子影像诊断技术从分子水平对疾病的异常结构和功能进行生理、生化水平显像, 能为疾病的诊治提供更为精确的信息. 分子影像学的发展除了需要先进的成像设备外, 最关键的是要发展新型而高效的成像探针. 目前常规的造影剂和分子探针因为信噪比较低、不具备靶向性等缺点而无法满足成像要求, 而在各种纳米材料基础上发展起来的纳米影像探针显示出较好的显像效果. 本文主要综述光学成像(optical imaging)、磁共振成像(magnetic resonance imaging, RI)、正电子发射断层成像(positron emission tomography, PET)、电子计算机X线断层扫描(computed tomography, CT)、单光子衍射成像技术(single-photonemission computed tomography, SPECT)、光声成像(photoacoustic imaging, PA)、多模态成像(multi-modality imaging)等各类分子影像中纳米探针的种类、应用及发展前景.     

小脑在手指序列运动学习中作用的功能磁共振成像

小脑究竟参与随意运动的学习过程(motor learning)还是操作过程(motor performance)最近引起了新的争议. 采用功能磁共振成像技术, 观察了8名被试长时程学习前后小脑激活体积的变化. 结果发现, 在相同运动频率条件下, 学习后小脑激活体积明显减少. 更为重要的是, 尽管学习序列在41 d训练后成绩明显好于对照序列, 但两种序列的激活位置和激活体积几乎相同. 这些结果提示, 小脑参与运动学习过程而不是运动操作本身, 训练导致的小脑激活变化可能与学习有关而与运动操作性质的改变无关.     

MRI定域波谱及其抑制水峰新方法的应用

磁共振成象(Magnetic resonance imaging,MRI)在过去20年里取得了巨大进展,在医学、生物、材料科学等领域有着广泛的应用.随着MRI方法的日益发展,其应用的深度和广度必将会进一步扩大.用MRI方法获得空间定域和空间分辨,进一步获取感兴趣区域(Volume of interest,VOI)的波谱,即磁共振波谱(Magnetic resonance spectroscopy,MRS)方法,是目前MRI非常活跃的领域.MRS方法能够无损害地在整个活体内(in vivo)获得不同区域内各种化合物的高分辨波谱,并由此得到生物组织的新陈代谢信息,特别在人脑功能的研究中有着巨大的     

干细胞的磁性标记研究进展

干细胞在组织修复与再生医学中具有广阔的前景,但是干细胞体内移植后分布、活性、分化方向、作用机制等认知的缺乏成为制约干细胞治疗发展的主要瓶颈,因此,干细胞体内示踪技术的发展对于解决上述问题将起到至关重要的作用.目前利用磁性物质对干细胞进行标记后,结合磁共振成像技术(magnetic resonance imaging,MRI)可以实现体外无创、安全、持续、动态的示踪观察,示踪的效果取决于细胞内所携带磁性物质的含量、不同的磁性标记方式、细胞活性的维持.本文将对干细胞磁性标记的不同方式、磁性物质的胞内代谢及对干细胞的影响等研究进展进行系统综述,并结合现有的标记技术对如何提高干细胞磁性标记效率进行展望.     

儿童观看卡通片激活内侧前额皮层

成人的内侧前额叶皮层(medial prefrontal cortex, MPFC)参与加工真实人物而非虚拟人造角色的心理活动. 与成人相比, 儿童更加迷恋卡通形象, 本文研究儿童的MPFC活动是否也能区分加工真实人物和虚拟人造角色的心理活动. 通过功能磁共振成像(functional magnetic resonance imaging, fMRI)测量10岁儿童观看电影和卡通片段时候的大脑激活情况, 其中电影和卡通分别代表真实和虚拟生活场景. 结果发现, 与成人不同, 儿童的MPFC在观看描述类似事件的真实人物和虚拟角色的时候都会被激活. 这些结果表明, 10岁左右的儿童观看虚拟现实中的人造角色时, 其MPFC可以被自动激活, 这与成人的MPFC活动不同.     

用于中子俘获治疗的钆携带剂

钆中子俘获治疗(gadolinium neutron capture therapy, Gd-NCT)是硼中子俘获治疗(boron neutron capture therapy, BNCT)的替代和补充方法.该疗法在杀伤肿瘤细胞的同时,还可以利用磁共振成像(magnetic resonance imaging, MRI)实现肿瘤的诊疗一体化. Gd-NCT成功的关键因素之一是钆携带剂具有良好的肿瘤靶向性、特异性、亲和性和稳定性.目前的钆携带剂可分为三类:钆的小分子螯合物,螯合剂一般为多胺多羧酸;纳米携带剂,包括用脂质体等纳米载体负载的钆小分子螯合物及新型含钆纳米材料;将Gd-NCT和BNCT结合的Gd-B双携带剂.本文综述了各种钆携带剂的优缺点,总结了有望进一步提高Gd-NCT治疗效果的新型钆携带剂的发展方向.     

短时练习对序列运动脑功能偏侧化的影响

采用事件相关功能磁共振成像技术结合延迟序列运动任务, 观察了12名被试短时练习过程中随意运动脑激活模式和脑功能偏侧化的变化. 结果显示, 序列运动准备和执行任务都激活双侧运动区和后顶叶皮层, 脑功能轻度左侧化; 短时练习后上述脑区的激活体积减小, 而且右脑激活体积减小更为显著, 从而加大了脑功能左侧化.     

MRI:获奖及其风波

2003年诺贝尔生理学或医学奖授予两位物理学家--美国的劳特布(P.C.Lauterbur)和英国的曼斯菲尔德(P.Mansfield),以表彰他们"在磁共振成像(MRI)方面的发现"."磁共振"是"核磁共振"(NMR)的简称,MRI成像技术作为一种重要的医学诊断手段,在医院里已经相当普及.     

磁共振成像技术可捕获瞬间即逝的思想

最近美国明尼苏达大学和AT&T贝尔实验室用磁共振成像(MRI)技术得到了精确度小于5毫米的大脑活动图像。其方法是把受试者暴露于闪光灯与黑暗更替的环境中,同时每10秒扫描大脑一次。他们将8个连续静态扫描与动态扫描相比较,以显示大脑是如何变化的。在2%背景波动的对照下,6个志愿者发出的视皮质信号平均改变了8%。磁共振成像技术与其他技术不同的是,它不用放射性同位素。工     

仿人机器人双臂/躯干运动规划研究

<正>仿人机器人是具有类人的外貌特征和运动功能的一种先进智能体,是未来家用化机器人的主流发展方向,其研究的重点之一就是如何模仿人类行为的同时提高系统运动的稳定性.最近的一项研究从机器人系统的角度出发,研究上、下肢的运动协调问题,上身运动对整个身体运动模式的影响,以及如何设计上身的运动使得既能模仿人类的行为又能提高系统的运动稳定性.     

微波致热超声成像原型系统

相对微波和超声成像系统, 微波致热超声扫描成像(MITAT, microwave-induced thermo-acoustic tomography)技术在对比度和分辨率方面具有明显优势, 因此该技术在生物组织成像领域受到了越来越多的关注. 介绍了一个完整的MITAT原型系统, 并利用该系统对埋入脂肪中的高含水量生物组织目标进行了一些基础性的实验. 在这些实验中, 通过由截面为毫米尺度的猪肌肉组织样条所产生的热超声波信号, 获得了同时具有高对比度和高分辨率的MITAT图像. 为了验证MITAT的优势, 一个商用的超声线阵成像系统也对同一实验目标进行了超声成像对比实验研究; 两种系统的成像结果表明所搭建的MITAT原型系统在对类肿瘤的高含水目标探测方面具有良好的性能.     

P300电位中p3b成分的脑电同步功能磁共振研究

采用脑电同步功能磁共振成像技术研究P300事件相关电位中与P3b成分相关的BOLD信号及其脑源定位. 11个受试者在1.5T功能磁共振扫描仪中进行一项Landot圆环作业, 测试过程中每隔4 s采用回波平面成像法对全脑进行一次扫描, 扫描时间为2 s, 扫描间歇2 s, 同时采用与功能磁共振扫描仪兼容的64导脑电采集系统记录受试者脑电信号, 并使用磁共振伪迹清除软件对信号去伪迹得到连续EEG波形. 另外, 设计了P300匹配滤波器检查每次靶刺激出现后的脑电信号段, 筛查出能够诱发产生P300波的靶刺激, 分析这些靶刺激发生前后的磁共振扫描图像序列, 建立磁共振统计参数图并进行校正, 最后完成多参数比较. 其中通过Random effects group方法发现双侧下顶叶和右上顶叶显著激活(P<0.001, 未校正). 研究表明以上区域是记忆比较P300任务中P3b成分的脑激活源, 它们参与这一任务的目标判断过程.     

核酸适配体功能化的脂质体负载上转换颗粒用于肿瘤靶向成像

核酸适配体是一类能够与靶标物高特异性地结合的寡核苷酸序列,可作用于金属离子、小分子化合物、蛋白质及细胞等.由于对靶标物具有高选择性,核酸适配体可赋予递送体系靶向特异性,同时增加递送药物及成像试剂在肿瘤组织内的富集,在分子诊断和体内靶向治疗等生物医学领域具有很大的应用潜能.本文基于聚丙烯酸(PAA)修饰的NaYF4:Yb/Er/Nd@NaYF4:Nd上转换纳米颗粒(UCNPs-PAA),将其封装于AS1411核酸适配体修饰的脂质体(Apt-Lip)中,构建了一种近红外(NIR)光激发的光学成像及靶向识别的UCNPs@Apt-Lip多功能纳米平台.透射电子显微镜、水合粒径、Zeta电势及共聚焦实验图表明成功制备了具有独特的核@空腔@壳构造的纳米体系.流式细胞仪和靶向细胞荧光共聚焦成像实验结果表明UCNPs@Apt-Lip材料对人乳腺癌细胞具有很强的靶向识别及荧光成像的能力.该多功能纳米平台具有上转换发光成像的可动核心,中空内腔和靶向壳层等独特性能,有望推动其在光催化纳米反应器、药物输送、肿瘤治疗等领域的发展.     

生物复杂环境下的核磁共振技术和应用:机遇与挑战并存

核磁共振(nuclear magnetic resonance, NMR)技术是研究生物大分子结构、动力学和相互作用最理想的工具之一.近年来,高场NMR波谱仪的使用和NMR实验方法的不断创新,在很大程度上提高了NMR技术检测的灵敏度和分辨率,使NMR技术得到快速发展和广泛应用.目前,生命科学与物质科学的交叉融合使生命科学研究从观察、描述性科学转向定量、可预测性科学,多种学科交叉渗透发展已成为科学研究领域十分普遍的现象.在这种趋势下,生物复杂环境下的磁共振谱学研究体系日趋成熟,本文重点回顾和讨论了多学科交叉研究趋势下NMR技术在生物复杂体系中的应用和发展,主要包括复杂膜环境下的膜蛋白研究、复杂细胞环境下的细胞内NMR(in-cell NMR)研究以及骨组织的固体NMR研究等.     

彼得·曼斯菲尔德(1933-2017)

<正>彼得·曼斯菲尔德发明了革命性的医疗技术——磁共振成像技术(MRI)。英国著名物理学家彼得·曼斯菲尔德在1972年的发现推动了磁共振成像技术(MRI)的发展,造福了数以百万计的人。曼斯菲尔德是一位受过传统训练的物理学家,他意识到可以利用核磁共振(NMR)技术获得活体组织的横截面影像。他开发的安全、无侵袭技术可以对组织切片的软组织和器官清晰成像,革新了医疗诊断,改变了人脑的研究。仰赖这项工     

陕西洛川黄土中Mn~(2 )的电子顺磁共振特征与古季风变迁

我国的黄土-古土壤序列蕴藏着丰富的古气候变化信息。近几年的研究揭示出其中磁化率变化是较好的指示东亚夏季风演化的标志,可与深海沉积物氧同位素组成变化进行对比,为重建东亚古气候空间格局提供了重要的线索和数据。然而,由于人们对磁化率的成因和气候意义的理解仍在深化,因此,从黄土和古土壤序列中继续寻找比较确切的和更为敏感的古气候代用指标仍是当前黄土与古环境研究中的一项基本任务。电子顺磁共振(EPR)方法对于揭示天然体系中过渡族金属阳离子如Fe~(3 ),Mn~(2 ),V~(4 )等的分布特征具有独特的功效,并被成功地用于研究成壤和化学风化过程。本文通过分析陕西洛川黄土和古土壤中Mn~(2 )的电子顺磁共振谱发现,黄土中Mn~(2 )的EPR信号可能是一种对东亚夏季风变化响应比较敏感的气候代用指标。     

HLA中数据分发管理的研究

在基于HLA(High Level Architecture)/RTI(Run Time Infrastructure)的分布式交互仿真中,DDM(Data Distribution Management)之所以关键就是能在联邦间建立有效的信息交互和传送机制以满足系统可扩缩性的要求.在已有的一些区域重叠算法应用中,其性能依路径空间中区域的不同分布有着很大的波动.所以,我们需要一种初始的估计机制来计算路径空间中的区域的不同分布,从而以此为根据来选取最适合区域具体分布的DDM算法.