TEL:17312606166（魏經理）
美鳳力臨床前大動物實驗中心
17312606166
近日，醫(yī)學成像科學與技術系統(tǒng)全國重點實驗室鄒超、李燁研究員等基于唯一獲監(jiān)管批準可用于全身成像的5T超高場磁共振系統(tǒng)，在全球范圍內首次成功實現(xiàn)了氘（2H）代謝波譜成像（DMRSI）。這一里程碑式突破，不僅驗證了5T超高場在代謝成像領域的巨大潛力，更為無創(chuàng)、高分辨率、高靈敏度地動態(tài)研究活體代謝過程開辟了革命性途徑。
氘代謝成像通過追蹤氘標記的代謝物（如葡萄糖、水），能夠無創(chuàng)、動態(tài)地繪制活體組織內的代謝圖譜，對腫瘤研究、神經科學（如阿爾茨海默病）、藥物開發(fā)等意義重大。5T超高場系統(tǒng)是當前唯一獲批用于全身臨床研究的超高場磁共振，它相比臨床常用的1.5T/3T系統(tǒng)，能顯著提升信噪比和波譜分辨率，尤其適合探測氘等低靈敏度核素。
團隊自主研發(fā)并搭建了先進的代謝磁共振成像平臺（圖1），創(chuàng)新性地提出了一種基于氮化鎵高電子遷移率晶體管的超寬帶高效率高線性功率放大器設計方法，包括功率放大器多目標優(yōu)化負載牽引技術、超寬帶功率合成器電感補償技術和基于頻率識別的自適應線性化矯正技術等。成功設計了一款工作頻率范圍為30 MHz-300 MHz、輸出功率達2 kW的寬帶高效率高線性功率放大器，集成并優(yōu)化了代謝成像能力。該平臺解決了超高場寬帶系統(tǒng)集成、快速切換、精準調諧匹配等核心挑戰(zhàn)，為5T氘代謝成像奠定了堅實基礎。
利用該創(chuàng)新平臺與方法，團隊首次成功在5T系統(tǒng)上獲取了高質量的人體大腦（圖2）和小腿（圖3）的氘代謝波譜成像結果：
大腦成像：清晰展示了健康志愿者與阿爾茨海默病（AD）患者大腦內氘標記代謝物（如葡萄糖、水、谷氨酸/谷氨酰胺復合峰、乳酸），為神經退行性疾病研究提供了新視角。
體部成像：在自然豐度下成功實現(xiàn)小腿氘代謝波譜成像，精準區(qū)分脂肪峰、水峰，并能評估不同代謝物在組織中的空間分布，為肌肉、脂肪等代謝研究打開了新窗口。
作為全球首例在獲批全身應用的5T超高場系統(tǒng)上實現(xiàn)的氘代謝成像，本成果充分證明了5T超高場進行氘代謝成像的獨特可行性與優(yōu)勢（更高SNR、分辨率），引領下一代超高場代謝成像技術發(fā)展；為在接近微觀尺度上無創(chuàng)、定量、動態(tài)研究活體代謝活動（如糖酵解、三羧酸循環(huán)、神經遞質代謝等）提供了前所未有的強大工具；將極大促進基礎生命科學研究，并在精準腫瘤代謝分型、神經退行性疾?。ㄈ鏏D）早期診斷與療效評估、腦能量代謝研究、肌肉脂肪代謝等體部疾病研究等轉化醫(yī)學領域展現(xiàn)出廣闊前景。
另外，團隊與深圳鼎邦生物科技有限公司聯(lián)合研制的新型氘標記葡萄糖探針 [2,3,4,6,6'-2H5]-葡萄糖，相較于目前常用的[6,6'-2H2]-葡萄糖，具有更高的氘取代率。這一特性使其能夠提供顯著提升的信噪比（SNR），并具備潛在的臨床劑量降低優(yōu)勢，量產成本僅有進口試劑的五分之一到十分之一。利用該探針，團隊成功實現(xiàn)了活體糖酵解代謝動力學參數(shù)的精準定量（圖4）。
通過動態(tài)氘磁共振波譜與模型擬合，清晰描繪了腫瘤組織中葡萄糖、水、谷氨酸鹽+谷氨酰胺（Glx）及乳酸的信號強度動態(tài)變化曲線。結果有力證實了氘代謝成像技術能夠準確量化腫瘤內葡萄糖代謝產物濃度，顯示出腫瘤對有氧糖酵解代謝途徑的特殊偏好（Warburg效應），并實現(xiàn)糖酵解通量在體測量。
這項突破性成果已發(fā)表于磁共振代謝成像領域權威期刊 NMR in Biomedicine，并被遴選為當期封面文章。它為未來將此類高性能新型氘代謝探針應用于人體研究，實現(xiàn)對疾病（如腫瘤）代謝特征（如糖酵解水平）的更精準、無創(chuàng)評估，奠定了堅實的科學基礎與可靠的方法學保障。
團隊此次基于全球唯一獲批的全身5T超高場系統(tǒng)成功實現(xiàn)氘代謝波譜成像，是超高場磁共振技術和代謝成像領域的一項里程碑式突破。它不僅驗證了技術路線的可行性，更開啟了在超高分辨率下探索生命體復雜代謝奧秘的新篇章，具有深遠的科學價值和廣闊的臨床應用前景。
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