锰离子增强磁共振成像在神经系统研究中的应用

由于锰离子特殊的生物学特性和缩短MR T1弛豫效应,锰离子已经作为MR对比剂广泛的用于MR动物实验中,用于研究神经系统结构、功能和纤维束传导。本文就锰离子的理化和生物学特性以及锰离子增强磁共振扫描在神经系统研究中的进展进行了综述。

锰离子增强磁共振成像在大鼠嗅球神经传导及早期确定脑缺血中心研究中的应用

以二价锰离子(Mn2+)为示踪剂的磁共振成像是近年来发展起来的可在体、动态地追踪神经传导通路和研究大脑功能的一种脑成像新技术. 利用这项技术对静息状态下Mn2+在大鼠嗅球层状结构间的传递过程以及大鼠急性脑缺血模型中的钙离子(Ca2+)超载过程进行了研究, 得到了大鼠嗅球高空间分辨率的层状结构图像, 并测得静息状态下Mn2+在嗅球层状结构间的表观传递速率大约为0.2 mm/h. 急性大鼠脑缺血研究结果表明, 缺血早期存在Mn2+沉积区域的面积(代表缺血过程中存在Ca2+超载的区域)仅为扩散加权图像中的高信号区域面积的(5515)%, 提示以Mn2+为示踪剂的磁共振成像比常用的扩散加权成像能更为准确地早期确定缺血中心区域.

单眼致盲后大鼠视觉通路锰增强磁共振成像的实验研究

目的:探讨单眼盲大鼠视觉通路锰增强磁共振成像(ME MRI)的形态学改变,并与病理结果相对照,探寻是否建立新的视觉代偿通路及视觉与听觉中枢是否有神经纤维联系。方法:14只健康新生雄性Sprague-Dawley(SD)大鼠随机分为双眼盲组(Group A)与正常组(Group B)(每组n=7),采用右眼视神经离断法使大鼠致盲,盲后4个月分别经两组大鼠的左侧玻璃体内注入0.2M MnCl_2,24h后比较MEMRI表现,并与病理结果相对照,以帮助确定视觉代偿通路的产生。结果:MEMRI显示单眼盲大鼠左侧视觉通路代表结构(视神经、视束、外侧膝状体、上丘及视皮层)的对比度(CNR)明显高于右侧(P<0.001),而比正常大鼠的左眼的视觉通路信号稍差(P<0.05)。MEMRI表现与病理结果具有较好一致性。结论:新生大鼠单眼致盲4个月后,ME MRI改变结合病理结果,提示双侧视觉通路有功能重组。

嗅觉的锰增强磁共振成像研究

嗅觉系统是一种基本感觉系统,对人的日常生活和动物的生存都有重要的作用。目前,人们对嗅觉生理知识的了解还比较有限,对嗅觉系统神经通路的认识也不够深入。锰增强磁共振成像(MEMRI)技术用于嗅觉系统的研究具有独特的优势,近年来,人们应用MEMRI技术对嗅觉中枢定位、神经通路追踪、嗅觉信息编码等方面的研究取得了一定的进展。本文就MEMRI技术在嗅觉系统相关方面的研究进展做一综述。

锰浓度对不同结肠癌细胞株锰增强磁共振成像效果的影响

目的锰浓度是影响肿瘤锰增强磁共振成像(MEMRI)效果的最基本因素,本文研究其对不同结肠癌细胞株MEMRI效果的影响。材料与方法在0、0.05、0.10、0.20 mmol/L锰浓度下分别对人结肠癌细胞株SW620(高转移潜能)、SW480(低转移潜能)与正常细胞株CCD841 Co N进行体外MEMRI检测。T1 map计算细胞株在不同锰浓度下的平均T1缩短值。结果锰浓度为0.10、0.20 mmol/L时,3种细胞株平均T1缩短值大小依次为SW620>SW480>CCD841 Co N,差异有统计学意义(P<0.01)。正常细胞株在不同锰浓度(0.05、0.10、0.20 mmol/L)下平均T1缩短值差异无统计学意义(P>0.05);两种瘤细胞平均T1缩短值随锰浓度升高而升高,差异有统计学意义(P<0.01)。在较高锰浓度(0.10、0.20 mmol/L)条件下,SW620较SW480摄锰更多。结论结肠癌细胞体外摄锰程度随锰浓度升高而增加,MEMRI可区分具有不同转移潜能的结肠癌细胞株。

磁共振猴脑不同激励次数纤维束成像的锰离子强化验证研究

目的:以磁共振锰离子强化纤维束跟踪结果为标准,对恒河猴脑白质不同激励次数扩散张量纤维束成像的结果进行验证。方法:取7只成年雄性恒河猴,先采集不同激励次数扩散张量图像,然后在猴脑额叶中央前回前肢运动中枢皮层内注射氯化锰,48h后采集三维T1WI。对比脑白质纤维束在FA图上的投影与Mn2+强化的部位、范围进行一致性。并通过DTI参数图,对比分析部分参数的变化对纤维束追踪结果的影响。结果:不同激励次数DTI纤维束分布与Mn2+强化结果在中脑以上水平相符;而中脑以下水平有显著性差别。激励次数不影响ADCmean和FA值的测量,但影响本征值的测量。结论:在本实验所用纤维束追踪算法的条件下,激励次数对脑白质纤维束追踪无明显影响,但锰离子增强验证结果证实,在中脑以下水平,不同激励次数DTI纤维束跟踪结果均不准确。

锰对比剂磁共振成像研究进展

基于锰离子的对比剂在肝脏和神经系统MR中的应用具有独特优势。杂合入锰的纳米颗粒具有较常规纳米颗粒更强的顺磁性。目前基于超敏感的锰纳米颗粒的分子影像越来越受到重视。本文针对含锰对比剂在肝脏、神经系统中的应用以及锰纳米颗粒在MR分子影像学中的应用现状进行综述。

磁共振DTI技术和锰离子示踪方法活体定位鼠脑神经纤维

本文应用磁共振(MR)DTI的方法清晰准确描绘出鼠脑白质内主要神经纤维的位置、方向和形态,包括胼胝体、前联合、内囊、外囊、视束、大脑脚、锥体束等。皮质内注射MnCl2后MR成像,可见皮质脊髓束、皮质丘脑束、皮质纹状体束和纹状体黑质通路被示踪,可重复性地表现为特定部位的MR3D-FSPGR图像和T1W像高信号改变,相应区域T2WI为低信号。LFB染色各纤维束位置、形态与DTI-DEC张量图和MnCl2示踪MR图像结果相一致。因此,磁共振DTI技术和锰离子示踪的方法都能够对鼠脑主要神经纤维和投射通路进行定位,能够作为活体示踪脑内神经纤维束的手段。

Mn^2＋在活体眼增强磁共振视路示踪成像的量效和时效关系研究

背景近年来基于Mn^2＋作为神经示踪剂的功能磁共振成像（MRI）技术使得活体示踪视神经成为可能，但其应用的最佳浓度及示踪视神经的动态过程的研究报道较少。目的探讨不同浓度Mn^2＋在活体兔眼增强磁共振视神经示踪成像的量效和时效关系。方法48只青紫兰兔经左侧眼球上方距角巩膜缘1～1．5mm处玻璃体腔内分别注入不同浓度的MnCI2溶液（0．5、1、2、5、10、15、20、40mmol／L）25μl，右眼不进行任何注射作为对照。分别于注射后4、6、8、12、24、48、96、168h用1．5T超导MRI对兔头颅进行扫描，观察兔眼玻璃体腔注射后视神经、视交叉、对侧视束、外侧膝状体和上丘视觉传导通路的MRI显像情况，计算出上述部位的信噪比（SNR），分析Mn^2＋作为MRI视路示踪剂的最佳有效浓度和最佳显像时间。结果左眼玻璃体腔内注射0．5～1mmol／LMnCl2溶液后24h可见视神经显影较右眼视神经略增强，但双侧SNR值比较差异无统计学意义（t=1．17、t=0．95，P〉0．05）。左眼玻璃体腔内注射2mmol／L的MnCl，24h后，左侧视神经的SNR值明显高于右侧，差异有统计学意义（t=8．43，P〈0．05），但左侧外侧膝状体和上丘无明显强化显影，与右侧相比差异无统计学意义（t=0．04、t=0．22，P〉0．05）。左眼玻璃体腔注射10～40mmol／LMnCl，24hMRI视神经信号最强，此后随时间延长MRI信号逐渐减弱，168h后消失。视神经MRI图像的SNR值与玻璃体腔注入Mn“浓度呈正相关，（1，=66．234＋24．269lnx，F=374．15，P=0．000，R^2=0．984）。Mn^2＋在视觉通路的转输速度为（3．32＋0．19）mm／h。结论兔玻璃体腔注射25μl5—40mmol／L的MnCl，溶液24h，MRI能够清晰地显示整个视觉传导通路的信号增强，视路信号增强的程度呈MnCl，剂量依赖性并随着时间的延长呈现先增强后衰减的动态变化过程。

锰离子增强MRI在动物嗅觉神经系统研究中的应用

二价锰离子(Mn2+)具有顺磁性,可作为钙离子类似物利用细胞膜钙通道进入神经细胞内,并可通过轴突、跨突触运输;由于能缩短T1,Mn2+沉积在组织中,使之在MR T1WI中呈高信号。锰增强MRI(MEMRI)已被越来越多地用于神经系统的活体动物研究中。本文针对MEMRI在动物嗅觉神经系统研究中的应用进展进行综述。

锰离子增强MRI在视觉相关研究中的应用

锰离子增强磁共振(MEMRI)是一种分子影像学方法,近年来被越来越多地应用于研究视网膜、视皮质及视觉功能。本文对MEMRI视觉相关研究的进展进行综述。

不同分辨力扩散张量纤维束成像的锰离子强化验证研究

目的以磁共振锰离子(Mn2+)强化纤维束跟踪结果为标准,对恒河猴脑白质不同分辨力扩散张量纤维束成像的准确性进行验证。材料与方法取7只成年雄性恒河猴,采集不同空间分辨力的扩散张量成像(DTI)图,待数据采集完毕后,在猴脑额叶中央前回前肢运动中枢皮层内注射0.8mmol/LMnCl23μl,注射48h后获得三维MRIMnCl2强化的T1WI。(1)在应用不同分辨力获取的扩散张量FA图上,依照皮层下脑白质Mn2+强化的范围选取纤维束跟踪的种子区进行脑白质纤维束追踪,并将三维重组的脑白质纤维束投射到横轴位FA图像上,对脑白质纤维束投射与T1加权像上Mn2+强化的部位、范围进行一致性对比分析。(2)对上述应用不同采集参数获得的DTI图像进行后处理分别得到ADCmean、FA、λ1、λ2和λ3图,并在这些参数图上测量双侧内囊后肢的ADCmean、FA、λ1、λ2和λ3值,对比分析这些参数的变化,并以Mn2+强化追踪结果为标准,评价这些参数改变对追踪结果的影响。结果随DTI图像的空间分辨力降低,其FA和λ1值随之减小。对比观察DTI脑白质纤维束与Mn2+强化图像,随空间分辨力降低,二者的一致性程度下降。结论在保证图像较高信噪比的基础上,应该使用较高空间分辨力进行脑白质纤维束追踪。

周围神经损伤的磁共振成像研究进展

周围神经损伤的早期、无创及准确诊断一直是放射医生所要解决的难题。常规MRI检查只能显示粗大周围神经干的大体解剖形态,而难以显示神经的细微结构。近年来,随着MRI软硬件技术的迅速发展,MR功能成像已成功应用于外周神经损伤中,在检测神经损伤修复及再生中有重要价值,为临床早期及直观检测神经损伤部位、判断损伤程度、评价修复可能性及选择治疗方案提供理论依据。

磁共振技术在视觉系统成像中的应用

磁共振成像技术在评估视觉系统的解剖结构及功能变化方面日益得到广泛的应用,目前研究较多的磁共振技术主要包括:传统磁共振成像、弥散张量成像、功能磁共振、磁共振波谱法、锰增强磁共振等。在这些磁共振成像技术中,传统磁共振主要提供视觉系统形态学的改变,弥散张量成像及锰增强磁共振主要用于观测更微观的视觉系统结构的改变,功能磁共振可以反映视觉系统病变所引起的视觉皮层功能反应的改变,磁共振波谱法对深入研究眼部疾病的脑内代谢改变有很重要的意义。这些技术的单独或联合应用对于视觉系统相关疾病的诊断、随访监测以及疗效评估方面有着重要的价值,在临床应用方面将发挥越来越大的作用。

结合磁共振成像和脑机接口的新型在体生物电子鼻的研究

在体生物电子鼻利用了哺乳动物的嗅觉系统,因此具有很高的灵敏度和特异性,但在嗅球中植入电极的过程中其位置主要根据经验确定,因此成功率并不理想。利用锰离子的钙离子相似性和强顺磁性,在10只大鼠单侧鼻腔中滴入锰离子并给予气味刺激,进行磁共振扫描并标记出大鼠嗅球中的对特定气味的响应区域。在该区域中植入微丝阵列电极,记录电生理信号并就行神经信号解码,实验结果表明,受到该特异性气体刺激后,嗅球神经元的电生理信号中LFP信号β波能量增强,spike信号对该气体刺激也会有响应,并且有些通道的spike发放频率变化与刺激气体的浓度有较好的线性关系。此方法对乙酸异戊酯和正丁酸的检测下限分别为0.033和0.007 2μM。第一次利用锰离子增强磁共振辅助定位的生物电子鼻,未来在爆炸物搜索、食品安全等方面都有广阔的前景。

基于竞争配位的Ca2+特异性响应1H/19F磁共振成像分子探针

合成了一种含19F的Mn2+配合物3,12-二(2-氧代-2-((2,2,2-三氟乙基)氨基)乙基)-6,9-二氧杂-3,12-二氮杂十四烷酸锰(Ⅱ)(Mn(Ⅱ)-L,1),可实现对Ca2+特异响应的1H/19F磁共振成像分析。19F核在近距离的顺磁性Mn2+影响下产生了顺磁弛豫增强作用,使19F的横向弛豫时间T2急剧缩短而磁共振信号锐减。当有Ca2+存在时,与配体L的竞争配位使得19F远离Mn2+离子,从而19F磁共振信号得到恢复。同时,由于Mn2+离子从配合态变为游离态,水配位数增加使得其对1H的纵向弛豫时间T1弛豫性能增加,从而1H磁共振成像信号也增强。相关实验的结果证实了该配合物是一种能对Ca2+特异性响应的1H/19F磁共振成像探针。

磁共振成像在耳鸣诊治中的应用进展

医学影像学的发展,尤其是磁共振成像技术的发展,为耳鸣的病因诊断及中枢机制研究提供了新的手段和方法。耳鸣的磁共振成像检查不仅可以显示病变的部位、大小、性质,还可以通过代谢、示踪等功能性方法间接提示神经系统的病变、研究耳鸣发生的中枢机制。

锰离子增强功能磁共振成像在糖尿病大鼠脑功能变化研究中的应用

目的探讨锰离子增强功能磁共振成像技术在观察糖尿病大鼠脑功能活动变化中的应用价值。方法雄性SD大鼠36只按随机数字表法分为2组：糖尿病组（n=24）和对照组（n=12）。糖尿病组大鼠通过一次性腹腔注射60mg／kg链脲佐菌素构建糖尿病模型．以空腹血糖浓度及体质量等作为造模成功指标；对照组大鼠予腹腔注射等量的柠檬酸一柠檬酸钠缓冲液。利用锰离子增强功能磁共振成像技术对2组大鼠大脑进行功能成像，然后通过基于图像体素的t检验分析糖尿病大鼠脑内异常功能活动区。结果成功构建糖尿病大鼠模型。与正常大鼠相比．糖尿病大鼠脑内存在显著性功能活动增强的区域，包括感觉皮层、前扣带皮层、腹内侧前额叶皮层、嗅结节以及下橄榄核等；同时发现大脑中部分脑区出现功能活动抑制的表现，包括初级运动皮层、次级运动皮层以及视觉皮层。结论锰离子增强功能磁共振对于发现糖尿病大鼠脑内具有异常功能活动脑区具有重要意义，可早期提示糖尿病大鼠脑内相关结构性或病理性变化的出现。

锰增强磁共振成像诊断结直肠癌的初步实验研究

目的探讨锰增强磁共振成像(MEMRI)诊断结直肠癌的可行性。方法行结直肠癌细胞株SW620、DLD-1体外细胞摄锰磁共振成像检测,并以正常结肠黏膜上皮细胞为对照。行SW620、DLD-1细胞裸小鼠皮下移植,肿瘤最大径约5 mm、10 mm、15 mm时分别行磁共振成像。比较结直肠癌MEMRI与常规钆增强成像的表现,与病理对照。结果结直肠癌细胞株与正常细胞均摄取锰离子,癌细胞摄取更多。SW620、DLD-1摄锰后平均T1值缩短分别为正常细胞的4倍与2倍(P<0.05)。大部分移植瘤(17/23)在MEMRI均明显强化。不论钆或锰增强病灶均为不均匀强化方式,但钆增强不明显的病灶在锰增强上均明显强化且强化范围增大。锰增强上5 mm组明显强化的肿瘤数较10 mm与15 mm组多。结论 MEMRI不仅能强化大多数结直肠癌,还能明显强化常规钆增强不明显的病灶。此外,MEMRI可能适于检出较小病灶。

二价锰离子增强磁共振视神经活体示踪的实验研究

以往视神经损伤和再生研究中所应用的神经示踪技术都必须将动物处死，将样本制成组织切片进行观察，而缺乏一种无创的活体观察神经轴浆流和突触传递动态过程的技术阻。