2023年4月6日，浙江大学白瑞良团队联合山东省立医院刘英超团队在Journal of Magnetic Resonance Imaging杂志在线发表了最新研究成果：The Consistence of Dynamic Contrast-Enhanced MRI and Filter-Exchange Imaging in Measuring Water Exchange Across the Blood–Brain Barrier in High-Grade Glioma，该文比较了白瑞良团队发明的无创血管水交换磁共振成像技术和动态对比增强磁共振成像技术，验证了两种成像方法在测量跨血脑屏障水交换速率方面的一致性。
原文链接：http://doi.org/10.1002/jmri.28729
血脑屏障（BBB）由内皮细胞，紧密连接蛋白，周细胞和星形胶质细胞尾足上的水通道蛋白-4(AQP4)等组成，其在将溶质和必需营养物质转移到大脑的过程中起重要作用。研究表明，许多脑部疾病，如中风、阿尔兹海默症、脑肿瘤等都与血脑屏障功能障碍有关。血脑屏障通透性是评价血脑屏障功能的重要生物标志物，在动态对比增强磁共振成像(DCE-MRI)中，通常以造影剂的血管转移速率来评价血脑屏障通透性。而跨血脑屏障水交换速率(WEXBBB)是一种新型的、比造影剂更加敏感的血脑屏障评估方法。本研究以高级别胶质瘤病人为研究对象，旨在评估通过基于造影剂的DCE-MRI方法和完全无创的VEXI方法测得的WEXBBB的一致性，从而交叉验证磁共振在测量WEXBBB方面的可靠性。
图1. VEXI技术和DCE-MRI测量跨血脑屏障水交换原理图
本研究通过对DCE-MRI时间信号曲线定量建模计算血管内外水交换速率（kbo）,通过对VEXI交换时间(tm)-ADC曲线定量建模计算跨血脑屏障表观水交换速率（AXR BBB）。研究表明，相比于对侧正常脑白质区域（cNAWM），kbo和AXRBBB在肿瘤区域都有显著下降（图2），且相对kbo（肿瘤区域kbo除以cNAWM的kbo）和相对AXRBBB（肿瘤区域AXRBBB除以cNAWM的AXRBBB）之间没有显著相关性，表明这两个参数在测量跨血脑屏障水交换方面是类似的。
图2. 肿瘤区域和对侧正常脑白质区域不同参数的比较
除此之外，该研究在去除肿瘤影响区域后分割了正常脑白质区域（NAWM）和正常脑灰质区域（NAGM），研究发现，NAWM的kbo和AXRBBB都显著高于NAGM的对应数值。将肿瘤区域，正常脑白质区域和正常脑灰质区域的kbo与AXRBBB进行相关性分析，发现两者之间有显著的相关性（图3）。
图3. 肿瘤区域、正常脑白质区域和正常脑灰质区域的kbo与AXRBBB之间的相关性分析
该研究发现通过DCE-MRI测量的kbo与通过VEXI测量的AXRBBB是相似的且具有显著相关性，证明了两种方法在测量跨血脑屏障水交换方面一致性和可靠性。
浙江大学博士生王泽君为第一作者、山东齐鲁医院王宝为共同第一作者，浙江大学医学院、教育部脑与脑机融合前沿科学中心白瑞良教授为通讯作者，山东省立医院刘英超教授为共同通讯作者。本研究得到了国家自然科学基金、浙江省自然科学基金以及浙江大学教育部脑与脑机融合前沿科学中心等的资助。
白瑞良，浙江大学医学院教授、邵逸夫医院双聘教授、博士生导师。国家高层次青年人才、国家科技创新2030重点研发计划青年首席科学家、杭州市海外高层次人才。主要从事脑循环功能的磁共振成像技术及临床转化研究，已发表SCI论文40余篇，以第一作者/通讯作者发表在Nature Biomedical Engineering，PNAS，Medical Image Analysis，Neuroimage 等20余篇，申请发明专利10余项，荣获了首届中国生物物理学会生物磁共振分会青年创新奖、国际医学磁共振协会青年会士等学术荣誉。
白瑞良教授研究团队合影
网站链接：https://person.zju.edu.cn/Bai_Lab
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来源 | 白瑞良课题组
编辑 | 史佳鑫
