多模态磁共振成像探索慢性缺血脑组织神经血管单元微观结构损伤及修复过程动态变化的实验研究

Learning injury and repairment of slow ischemic brain tissue including neuronal integrity, blood-brain barrier neurovascular unit is the foundation and prerequisite for treatment. How to build a stable model of slow cerebral ischemia? With the extension of ischemic time, whether the neurovascular unit has the ability of repair? Whether the reduced the complexity of the neurovascular unit due to ischemia can have a certain degree of recovery? Slow cerebral ischemia cause a variety of metabolites in the brain simply to reduce or increase, whether there is a dynamic change with a certain recovery? This project intends to use serial ligation of bilateral carotid arteryin the MCAO model for stability study, combined with previous researches using DKI to reflect the neurovascular unit can the complexity, using DWI-MRS to reflect ischemia abnormal metabolism in brain tissue ,and using SWI to reflect abnormal iron deposition caused by abnormal metabolism and BBB injury. This project intend to seek imaging methods and analysis methods to evaluate ischemic cerebral injury and repair of the neurovascular unit non-invasive, dynamic ,and longitudinal. Using DWI-MRS, DKI, SWI to quantitative ischemic tissue changes, to explore the mechanisms of slow ischemic injury and repair , to build a foundation of the clinical application.

了解慢性缺血脑组织包括神经元、血脑屏障、神经血管单元的损伤及修复是选择治疗方案的基础与前提。如何建立慢性缺血的稳定可靠模型？随着缺血时间延长，神经血管单元是否有一定的修复能力？神经血管单元的复杂程度因慢性缺血而造成的降低能否有一定程度的恢复？脑内多种代谢产物是单纯的降低/升高，还是随着修复有一定的动态变化？本项目拟采用双侧分次结扎颈动脉MCAO大鼠模型为研究对象，结合前期研究成果采用能够反应神经血管单元复杂程度的弥散峰度成像（DKI）、反映缺血后脑组织异常代谢的DWI-MRS及异常代谢所致异常铁沉积和BBB损伤的磁敏感加权成像（SWI）的变化来寻求无创、实时、动态评价时间纵向跟踪研究神经血管单元的损伤及修复的特性的影像学检查方法和客观的图像分析技术，以DWI-MRS、DKI、SWI所得量化指标为平台，构建评价缺血后的组织窗影像学平台，探索慢性缺血损伤修复的演变机制，为临床应用奠定基础。

本研究以磁共振非高斯水弥散运动及定量跨膜转运为理论基础，结合生物医学影像分析技术，以SD大鼠的慢性缺血模型及慢性缺血患者为研究对像，应用自行设计的磁共振扫描序列及后处理软件，获得弥散丰度值（DKI）、SWI与跨膜转运系数（Ktrans）来反映缺血脑组织微观结构特性与神经血管单元的复杂程度的变化，同时以不同病理检查验证结果。本研究可以用量化的指标DKI与Ktrans反映缺血脑组织的特性，进而选择恰当的治疗手段降低并发症，同时还可以在治疗后实时评价治疗效果。为进一步研究如肿瘤、感染、外伤后等病理情况下，脑组织结构特性与神经血管单元的复杂程度的变化奠定基础。本项目以现有的磁共振弥散非高斯运动理论为指导，结合生物医学影像技术分析。采用多种MR新的后处理技术初步应用于临床，主要针对慢性脑缺血患者进行评价。为临床提供客观的评价信息；同时针对不同治疗手段及愈后的患者随访评估。针对不同缺血时间段及临床分级的患者，完成MR成像检查，通过分析软件分别量化DKI，同时对照不同治疗组治疗后DKI序列MK/MD值得变化情况，为大脑功能恢复、愈后及临床治疗提供客观信息。综合筛选出最优化的人体影像分析平台MR检查技术和关键技术指标以及图像分析技术，为临床提供客观信息，对判断病情，指导治疗、评价疗效, 预测愈后，具有重要的临床价值。在此基础上获得上海市科委及上海市卫计委课题2项目。以第一作者发表SCI文章 4篇，3分以上2篇。