伊利诺伊州尚佩恩——一种使用标准临床MRI系统的新型多路复用成像技术能够同时高分辨率映射超过20种生物标志物，通过单次扫描提供脑部的全面视图。
伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的研究人员通过表征脑肿瘤和多发性硬化症病变展示了这种多路复用MRI技术（或称MRx），揭示了疾病内部不同的结构、生理和分子变化。该团队由伊利诺伊大学电气与计算机工程学教授、贝克曼先进科学技术研究所成员梁志培（Zhi-Pei Liang）领导，其研究发现已发表在《自然》杂志上。
"MRx可以成为非侵入性组织特性描述的有力工具，有助于推动个性化、精准和预测性医疗的发展，"梁志培表示。"通过提供丰富的多维生物标志物来捕捉疾病进展和治疗反应，这一能力可以为更精确的诊断、个体化治疗计划和改善患者预后开辟新的机会。"
梁志培表示，传统MRI利用生物组织中水分子的磁共振信号生成高分辨率图像。这些图像主要用于临床实践中可视化和评估组织结构和病理。全球每年进行超过1亿次MRI扫描。
MRx通过实现对多种分子（如脑代谢物和神经递质）信号的同步成像，扩展了传统MRI的功能，而不仅仅局限于水分子。在先前高分辨率代谢成像工作的基础上，梁志培的团队开发了MRx技术，使临床MRI扫描仪能够一次性捕获超过20种生物标志物。
"MRx是一种新型人工智能驱动的成像框架，无需对比剂即可测量多种生物标志物，"研究合著者、梁志培团队前成员、现任西门子医疗资深科学家郭荣（Rong Guo）表示。
"通过将超快数据采集和基于物理的机器学习方法整合用于数据处理，MRx克服了快速、高分辨率多路复用成像的几个长期瓶颈，"郭荣表示。"这使临床医生和研究人员能够在单一成像框架内更好地理解大脑的结构，以及其生理和分子过程。"
研究人员表示，全脑MRx扫描可以在约14分钟内完成——远在临床可接受的时间范围内，且明显短于可能需要长达一小时的传统多对比临床MRI协议。
研究人员通过将MRx应用于脑肿瘤和多发性硬化症患者，展示了该技术提供更准确疾病表征的能力。通过捕获脑肿瘤中的结构、生理和分子变化，MRx为肿瘤微环境和潜在生理过程提供了多方面评估。研究人员观察到了代谢改变、水肿、轴突损伤和脱髓鞘现象。梁志培表示，这些信息可以让临床医生和研究人员更精确地区分肿瘤状态，即使它们在传统MRI上看起来相似。
对于多发性硬化症，组合的MRx生物标志物通过检测与炎症、脱髓鞘、胶质增生、轴突损伤和代谢活动相关的变化，使不同阶段的病变得以表征——无需对比剂。研究人员还发现，微妙的生物标志物模式可以揭示早期组织变化并帮助预测病变进展，这表明MRx可能同时改善该疾病的诊断和预后。
"诸如肿瘤、多发性硬化症和神经退行性疾病等疾病具有高度异质性。使用MRx获得的丰富生物标志物集有望提供对大脑功能和疾病过程的更深入了解，同时提高检测和诊断的敏感性和特异性，"该论文的第一作者、伊利诺伊大学生物工程学教授李宇都（Yudu Li）表示。
该研究得到了格兰杰工程学院和贝克曼研究所的支持。
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