通过实时 fMRI 等推动脑成像的前沿
UNM 医学院 人体磁共振成像研究实验室与世界各地的科学家合作，在开发 MRI 技术方面开辟了新天地，以帮助了解大脑的工作原理并推进癌症患者的诊断成像。
我们的团队开发了先进的成像技术——例如实时功能 MRI——这将使神经外科医生能够在手术室中做出重要决策。 这些创新突破了现有 MRI 技术的界限，探索血流可以告诉我们什么有关大脑活动的信息。
该团队最近的工作建立在结构和功能 MRI 的基础上：
- 结构 MRI 是一种非侵入性成像技术，使用强磁场对齐核自旋、无线电波改变其方向并接收来自核自旋的信号来绘制大脑形态和循环活动图。 它可以生成高分辨率图像以显示脑组织之间的差异。
- 功能性 MRI (fMRI) 使医生能够通过测量与血流变化相关的图像强度变化来测量和绘制正常和疾病状态下的大脑活动。 它可以生成高分辨率图像，以显示流向大脑活跃区域的血流量增加，从而在 fMRI 中产生更强的信号。
为了开发和实施新的 MR 技术，我们的研究人员与国内外合作者合作，包括明尼苏达大学 磁共振研究中心 和丹麦哥本哈根大学，以及 心灵研究网络 在新墨西哥州。
我们还在新墨西哥大学培养了一些最聪明的物理学和工程学科学人才，并在 UNM健康科学中心. 来自不同学科的学员为正在进行的项目带来了新的视角，这些项目扩展了成像技术，旨在帮助更多患者克服神经系统挑战。
TurboFIRE：实时术中数据的静息态 fMRI
我们正在开发 TurboFIRE（Turbo 实时功能成像）来绘制正在进行的 fMRI 扫描期间的大脑活动图，让医生能够绘制出功能皮质（即具有特定功能的大脑区域）的精确位置，以指导脑癌手术。
传统的 fMRI 方法在患者参与任务时绘制大脑活动图，而静息态 fMRI 通过分析患者休息时的血流波动来绘制功能性大脑系统图。 通过使用 TurboFIRE 技术对大脑的静息状态进行实时成像，我们能够将 MRI 的优势扩展到无法按照说明进行传统 fMRI 的受伤、残疾或年轻患者。
此外，TurboFIRE 与最新的超高速 fMRI 数据采集方法兼容，与传统的 fMRI 数据采集方法相比，可提供数百毫秒的时间分辨率并显着提高灵敏度。
我们目前正在将这项技术转化为术中设置，以允许神经外科医生使用术中 MRI 扫描仪在手术前、手术中和手术后绘制功能皮质图。 我们在明尼苏达大学医学中心的同事正在使用移入手术室的 IMRIS 扫描仪获取 fMRI 数据，以监测手术是否成功。
使用 TurboFIRE，我们的专家可以在大脑处于静止状态时将语言、运动或视觉等特定功能映射到它们在毫米范围内的相应大脑活动区域。 我们当前工作的目标是确定静息态 fMRI 是否可以通过提供患者控制运动、言语和认知的雄辩结构的详细地图来帮助提高神经外科手术的精度。
这项激动人心的技术还有许多其他应用，从癫痫患者的术前映射到跟踪语言激活以及使用神经反馈来改变大脑状态。 TurboFIRE 目前正在磁共振研究中心和 MIND 研究网络中使用，我们渴望在 UNM Health 实施它。
高速代谢成像：PEPSI 及其他
我们实验室的另一个令人兴奋的 MRI 开发是称为 PEPSI（质子回波平面光谱成像）的高速 MR 光谱成像技术，它使我们能够在短扫描时间内绘制 3 个维度的大脑生化物质。 MR波谱学是一种生化分析方法，它根据单个生化物质的谱图来测量组织的生化成分。
光谱成像可以检测大脑中与肿瘤相关的生化变化，这些变化针对不同的肿瘤类型。 换句话说，PEPSI 使我们能够快速拍摄大脑的 3D 生化图像，帮助医生诊断、管理和监测脑癌的精确大小、位置和类型。
我们开发了这种高速技术，以实现更精确、更快速的扫描。 生成一张典型的光谱图像可能需要 20 分钟或更长时间，而 PEPSI 允许我们在短短三分钟内生成 3D 图像。 这种较短的扫描时间使我们能够将 PEPSI 集成到临床成像协议中。
脑成像的未来是敞开的。 更多例子 正在进行研究 请通过 WestEd 就业网页，在我们的 实验室 包括：
- 高速 fMRI 中的高频静息态连通性，以克服传统静息态 fMRI 的技术局限性。
- 绘制脑生化物质的扩散特性以探测脑肿瘤的细胞内环境。
- 结合功能和代谢 MRI 方法同时映射雄辩的皮层和大脑生物化学。
- 使用总胆碱的高速 3D MR 光谱成像监测乳腺癌的新辅助化疗反应。
- 开发基于实时静息状态 fMRI 的神经反馈方法来映射和改变大脑状态。
在人体 MR 成像研究实验室，我们每天都在突破技术的界限。 这就是令人兴奋的科学发生的地方，因为我们扩展了对大脑的了解，为未来医疗保健的进步奠定了基础，并扩展了人类知识的前沿。
实习生在实验室做出重要贡献
虽然了解大脑是一项严肃的工作，但您的创意实习生在实验室里玩得很开心。 他们来自核工程、电气工程、物理学、心理学和医学等广泛学科，为每个项目带来新的视角。
他们的贡献是有形的。 我们采用严格的科学方法，他们非凡的想法常常成为我们项目的一部分。 我们的实习生和受训人员不仅可以获得前沿技术的实践经验，他们还帮助构建这些技术。
作为科学家，重要的是我们要承认我们所知道的是有限的。 在人体 MR 成像研究实验室，我们每天都在突破技术的界限。 这就是令人兴奋的科学发生的地方，因为我们扩展了对大脑的了解，为未来医疗保健的进步奠定了基础，并扩展了人类知识的前沿。