需求驱动的神经影像学研究:基于脑卒中的病因精准分型

神时经 2025-02-22 03:47:30

临床影像学常见问题

脑卒中是我国成人致死和致残的首要原因,目前我国40岁以上的脑卒中患者已经超过1700万,而且这一数字仍在持续攀升。影像学方法指导下的病因精准分型对脑卒中诊疗具有重要意义,然而,在目前的临床工作中仍然存在许多问题,见图1。

图1 常见临床问题

1.传统脑动脉管腔成像方法无法精准评估高危斑块:动脉成像技术存在空间分辨率不足、成像速度慢、覆盖范围小的问题,导致临床脑动脉狭窄病因识别困难、斑块特征诊断不明,因此有待发展高时空分辨率及大范围的脑动脉管壁成像新方法,见图2。

图2 传统脑动脉成像局限性

2.传统脑静脉成像方法无法准确评估血栓:静脉成像技术存在复杂血流干扰的重要问题,需要开发早期诊断脑静脉血栓的高敏感性及特异性成像新方法,见图3。

图3 传统脑静脉成像局限性

创新技术

杨旗教授及其团队通过不懈的研究和创新,开发了一系列高分辨率、快速、大范围的脑血管壁成像新技术。这些技术在抑制血液和脑脊液、提高图像分辨率、增强信噪比和动脉锐利度等方面取得了显著进步,极大地提升了脑卒中的诊断准确性。

创新1:建立了高分辨、快速、大范围管壁成像新方法

(1)提出多层稀疏表达成像理论,与传统成像方法相比,新技术在抑制血液及脑脊液的效果提高30%以上,图像分辨率由2 mm提高至0.5 mm。

图4 新方法与传统方法对比

(2)深度稀疏表达和细节保真快速成像理论,与传统成像模式相比,图像信噪比以及动脉锐利度提高40%以上,成像时间由30 min缩短至5 min。

图5 新方法与传统方法对比

(3)研发32通道头颈一体化专用线圈,与常规单部位头线圈相比,覆盖范围增大2.8倍。同时,建立了3T豆纹动脉超高分辨率成像新方法,将豆纹动脉显示率从30%提高到95%,对脑小血管病鉴别诊断具有重要价值。

创新二:建立了脑静脉血流-血栓一体化成像新方法

(1)创建了基于DANTE技术的3D T1-SPACE磁共振黑血血栓直接成像的新方法,与传统成像技术相比,脑静脉血栓诊断敏感性、特异性均达95%以上。

图6 新方法与传统方法对比

(2)黑血血栓磁共振直接成像技术能够明确静脉窦狭窄原因、实现静脉血栓精准分期。

图7 静脉窦狭窄原因及血栓分期

创新三:建立中国脑血管壁高危斑块及静脉血栓评估标准

(1)基于高分辨、快速、大范围管壁成像技术,揭示了我国跨血管不稳定斑块的斑块内出血和表面不规则影像特征。

图8 评估流程

表1 评估分级

基于高分辨豆纹动脉血管成像技术,揭示了豆纹动脉形态学及血流动力学演变特征,阐明了分支动脉粥样硬化性腔隙性脑梗死发病机制,分支动脉粥样硬化疾病检出率提高至65%。解决了脑小血管病和分支动脉粥样硬化鉴别难题,鉴别率由60%提高至80%以上,有望改写隐源性卒中诊断标准。

表2 豆纹动脉量化评价指标

(3)基于黑血血栓成像技术,揭示国人与欧美卒中人群血栓的差异,建立了中国人脑静脉窦血栓疾病图谱。

图9 中国人脑静脉窦血栓疾病图谱

该研究解决了脑静脉取栓术前评估难题,将临床症状分期与影像病理分期结合,精准指导取栓治疗效果。从而,确立了中国脑卒中静脉血栓分期诊疗新方案,救治成功率由45%提高至88%,误诊率和漏诊率由90%降至20%。

图10 中国脑卒中静脉血栓分期诊疗新方案

新成果展示

1.血脑屏障功能障碍新影像学标志物——水交换率

2.构建脑静脉血栓人工智能模型

3.基于新型纳米超顺磁性氧化铁对比剂的高分辨率脑血管成像

杨旗教授团队的研究成果在国际权威期刊上发表了150余篇SCI论文,获得了27项国家发明专利,获国家三类医疗器械注册证2项。同时,研究成果不仅被写入了国际经典教科书,还在全球医疗机构中得到了规模化的应用。

研究不仅攻克了脑动脉斑块成像的难题,还创立了世界先进的全脑血管壁成像新体系。创建的黑血血栓磁共振直接成像新方法,解决了脑静脉血栓早期诊疗的困境。核心技术推动国产设备化,打破技术垄断,助力我国卒中精准诊疗。

杨旗 教授

北京朝阳医院

北京朝阳医院副院长,国家杰青、国家优青、青年北京学者。国家高层次人才特殊支持计划、教育部新世纪优秀人才

国家卫生健康有突出贡献中青年专家医学成像科学与技术系统全国重点实验室副主任、心血管疾病医学工程教育部重点实验室常务副主任、首都医科大学肺动脉高压临床诊疗与研究中心主任

学术业绩

长期从事心脑血管磁共振成像研究,在JACC、Brain、Alzheimers & Dementia、Stroke等权威期刊发表SCI 150余篇主持国家重大科研仪器研制项目、国自然重大研究计划集成项目等20余项课题以第一完成人获北京市科学技术进步奖一等奖、华夏医学科技奖一等奖等奖项社会团体任职及学术服务国际电工委员会医学成像设备/软件/系统标委会(IEC SC62B)主席中华医学会放射学分会心胸学组副组长、北京医学会放射学分会副主任委员Eur J Radiol、Brain Stimulation等期刊编委

审稿专家|杨旗

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