MRI技术实时可视化心脏代谢

磁共振成像(MRI)已成为医学不可或缺的一部分。它允许对身体和各种疾病的诊断提供独特的见解。然而，目前的 MRI 技术有其局限性：虽然它可以用来描绘器官和组织的结构和功能，但它不能用来描绘在许多疾病中起关键作用的新陈代谢的变化。

这正是苏黎世联邦理工学院和苏黎世大学生物医学工程研究所的研究人员现在的目标是使之成为可能。Sebastian Kozerke 教授的团队正在推进 MRI 技术，以便它可以用于实时可视化新陈代谢。研究人员专注于心脏，其新陈代谢特别复杂，因为它可以从多种能源中进行选择。

“冰箱”使之成为可能

“心脏一直在运动，这使得成像成为一个巨大的挑战，”Kozerke 说。另一个挑战是代谢分子仅以低浓度存在——太小而无法用传统的磁共振成像捕获。研究人员在超极化 MRI 的帮助下成功克服了这些障碍：有了它，研究人员可以将代谢分子的信号放大超过 25,000 倍。

Kozerke 的小组采用超极化 MRI 来满足心脏和代谢成像的特定需求。结果是一台冰箱大小的设备与临床 MRI 机器一起运行。“冰箱”确实名副其实：为了增加信号强度，糖中间体(丙酮酸盐)在 -272 摄氏度下深度冷冻，然后在微波的帮助下在磁场中磁化。一旦它被加热回体温，丙酮酸盐就可以以类似于传统造影剂的方式用于成像。

心脏病的迹象

这种新颖的方法能够以无创方式实时显示心脏如何代谢营养物质——换句话说，它如何将营养物质转化为可用能量。虽然传统的 MRI 可以显示心脏是否在跳动以及如何跳动，但该方法现在还可以揭示心脏从何处获取能量。

能够详细捕捉和理解这一点是一项重大发展，尤其是在心脏病方面。新陈代谢出现问题可能是心脏病的早期征兆。例如：在正常情况下，心脏主要利用脂肪作为能量来源。然而，如果缺氧，心脏会转而使用糖作为能量来源，因为这需要较少的氧气来进行代谢。如果医生能够通过成像检测到这些过程，他们就可以在早期发现可能的缺氧情况。这将为治疗心血管疾病的病因铺平道路，而不仅仅是治疗它们的影响。

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