חֲדָשׁוֹת

כיום, דימות תהודה מגנטית (MRI) מתפתח מהדמיה מבנית מסורתית והדמיה תפקודית להדמיה מולקולרית. MRI רב-גרעיני יכול להשיג מגוון מידע על מטבוליטים בגוף האדם, תוך שמירה על רזולוציה מרחבית, לשפר את הספציפיות של גילוי תהליכים פיזיולוגיים ופתולוגיים, וכיום זוהי הטכנולוגיה היחידה שיכולה לבצע ניתוח כמותי לא פולשני של חילוף חומרים מולקולרי דינמי בגוף האדם in vivo.

עם העמקת מחקר ה-MR הרב-ליבתי, יש לו אפשרויות יישום רחבות בסינון מוקדם ואבחון של גידולים, מחלות לב וכלי דם, מחלות ניווניות, מחלות במערכת האנדוקרינית, מערכת העיכול ומערכת הנשימה, והערכה מהירה של תהליך הטיפול. פלטפורמת המחקר הקליני הרב-ליבתית האחרונה של פיליפס תעזור לרופאים בתחום ההדמיה והקליניקה לבצע מחקר קליני חדשני. ד"ר סאן פנג וד"ר וואנג ג'יאז'נג ממחלקת התמיכה הקלינית והטכנית של פיליפס סיפקו היכרות מפורטת עם הפיתוח החדשני של multi-NMR ועם כיוון המחקר של פלטפורמת ה-MR הרב-ליבתית החדשה של פיליפס.

תהודה מגנטית זכתה בפרס נובל חמש פעמים בתולדותיה, בתחומי הפיזיקה, הכימיה, הביולוגיה והרפואה, והשיגה הצלחה רבה בעקרונות בסיסיים בפיזיקה, מבנה מולקולרי אורגני, דינמיקת מבנה מקרומולקולרי ביולוגי והדמיה רפואית קלינית. ביניהן, דימות תהודה מגנטית הפך לאחת מטכנולוגיות ההדמיה הרפואית הקלינית החשובות ביותר, הנמצאת בשימוש נרחב באבחון מחלות שונות בחלקים שונים של גוף האדם. עם השיפור המתמיד בצורכי הבריאות, הדרישה העצומה לאבחון מוקדם ולהערכת יעילות מהירה מקדמת את פיתוח דימות תהודה מגנטית מהדמיה מבנית מסורתית (T1w, T2w, PDw וכו'), הדמיה תפקודית (DWI, PWI וכו') להדמיה מולקולרית (1H MRS ו-MRI מרובת ליבות).

הרקע המורכב של טכנולוגיית MR מבוססת 1H, ספקטרום חופף ודחיסת מים/שומן מגבילים את המרחב שלה כטכנולוגיית הדמיה מולקולרית. ניתן לזהות רק מספר מוגבל של מולקולות (כולין, קריאטין, NAA וכו'), וקשה להשיג תהליכים מטבוליים מולקולריים דינמיים. בהתבסס על מגוון נוקלידים (23Na, 31P, 13C, 129Xe, 17O, 7Li, 19F, 3H, 2H), MR רב-גרעיני יכול להשיג מגוון מידע מטבוליטים של גוף האדם, ברזולוציה גבוהה וספציפיות גבוהה, וכיום הוא הטכנולוגייה הלא פולשנית היחידה (איזוטופ יציב, ללא רדיואקטיביות; סימון של מטבוליטים אנדוגניים (גלוקוז, חומצות אמינו, חומצות שומן - לא רעיל) לניתוח כמותי של תהליכים מטבוליים מולקולריים דינמיים באדם.

עם פריצות הדרך המתמשכות במערכות חומרה של תהודה מגנטית, שיטת הרצף המהיר (Multi-Band, Spiral) ואלגוריתם האצה (חישה דחוסה, למידה עמוקה), הדמיית תהודה מגנטית/ספקטרוסקופיה מרובת ליבות מתבגרת בהדרגה: (1) היא צפויה להפוך לכלי חשוב למחקר חדשני בביולוגיה מולקולרית, ביוכימיה וחילוף חומרים בבני אדם; (2) ככל שהיא עוברת ממחקר מדעי לפרקטיקה קלינית (מספר ניסויים קליניים המבוססים על תהודה מגנטית מרובת ליבות נמצאים בעיצומם, איור 1), יש לה סיכויים רחבים בסינון ואבחון מוקדם של סרטן, מחלות לב וכלי דם, מחלות ניווניות, מחלות עיכול ומחלות נשימה, והערכת יעילות מהירה.

בשל העקרונות הפיזיקליים המורכבים והקושי הטכני הגבוה של תחום ה-MR, MR רב-ליבתי היה תחום מחקר ייחודי של מספר מוסדות מחקר הנדסיים מובילים. למרות ש-MR רב-ליבתי עשה התקדמות משמעותית לאחר עשרות שנים של פיתוח, עדיין קיים מחסור בנתונים קליניים מספיקים כדי לקדם תחום זה כדי לשרת באמת את המטופלים.

בהתבסס על חדשנות מתמשכת בתחום ה-MR, פיליפס סוף סוף שברה את צוואר הבקבוק בפיתוח של MR מרובה ליבות והוציאה פלטפורמת מחקר קליני חדשה עם מספר הנוקלידים הרב ביותר בתעשייה. הפלטפורמה היא המערכת מרובת הליבות היחידה בעולם שקיבלה אישור תאימות בטיחות של האיחוד האירופי (CE) ואישור של מנהל המזון והתרופות האמריקאי (FDA), מה שמאפשר פתרון MR מרובה ליבות מלא ברמת המוצר: סלילים שאושרו על ידי ה-FDA, כיסוי רצף מלא ושחזור סטנדרטי של תחנת מפעיל. המשתמשים אינם צריכים להיות מצוידים בפיזיקאים מקצועיים של תהודה מגנטית, מהנדסי קוד ומעצבי גרדיאנט RF, וזה קל יותר מספקטרוסקופיה/הדמיה 1H מסורתית. למקסם את הפחתת עלויות התפעול של MR מרובה ליבות, מעבר חופשי בין מחקר מדעי למצב קליני, והתאוששות עלויות מהירה ביותר, כך ש-MR מרובה ליבות באמת נכנס לקליניקה.

טכנולוגיית MR רב-ליבתית היא כעת הכיוון המרכזי של "תוכנית הפיתוח ה-14 לתעשיית הציוד הרפואי בת החומש", והיא טכנולוגיית ליבה מרכזית להדמיה רפואית שמטרתה לפרוץ את השגרה ולשלב עם ביו-רפואה חדשנית. צוות מדעני פיליפס סין, המונע על ידי שיפור יכולות המחקר והחדשנות המדעיים של הלקוחות, ערך מחקר שיטתי על טכנולוגיית MR רב-ליבתית. ד"ר סאן פנג, ד"ר וואנג ג'יאז'נג ואחרים הציעו לראשונה את מושג טכנולוגיית MR-נוקלאומיקה ב-NMR בביו-רפואה (המופיע בכתב העת המוביל של האזור הראשון לספקטרוסקופיה של האקדמיה הסינית למדעים), שיכולה להשתמש ב-MR המבוסס על נוקלידים שונים כדי לצפות במגוון תפקודי תאים ותהליכים פתולוגיים. לפיכך, ניתן לבצע שיפוט והערכה מקיפים של מחלות וטיפול [1]. מושג טכנולוגיית MR רב-נוקלאומיקה יהיה הכיוון העתידי של פיתוח טכנולוגיית MR. מאמר זה הוא הסקירה השיטתית הראשונה בעולם של טכנולוגיית MR רב-ליבתית, המכסה את הבסיס התיאורטי של טכנולוגיית MR רב-ליבתית, מחקר פרה-קליני, טרנספורמציה קלינית, פיתוח חומרה, התקדמות אלגוריתמים, פרקטיקה הנדסית והיבטים אחרים (איור 2). במקביל, צוות המדענים שיתף פעולה עם פרופסור סונג בין מבית החולים מערב סין כדי להשלים את מאמר הסקירה הראשון על הטרנספורמציה הקלינית של תהודה מגנטית מרובת ליבות בסין, שפורסם בכתב העת Insights into Imaging [2]. פרסום סדרת מאמרים על תהודה מגנטית מרובת ליבות מראה כי פיליפס באמת מביאה את חזית ההדמיה המולקולרית מרובת הליבות לסין, ללקוחות סינים ולמטופלים סינים. בהתאם לרעיון הליבה של "בסין, למען סין", פיליפס תשתמש בתהודה מגנטית מרובת ליבות כדי לקדם את פיתוח התהודה המגנטית של סין ולסייע למען בריאותה של סין.

MRI רב-גרעיני הוא טכנולוגיה מתפתחת. עם התפתחות תוכנה וחומרה של MRI, MRI רב-גרעיני יושם במחקר טרנסלציוני בסיסי וקליני של מערכות אנושיות. יתרונו הייחודי הוא שהוא יכול להציג תהליכים מטבוליים דינמיים בזמן אמת בתהליכים פתולוגיים שונים, ובכך לספק אפשרויות לאבחון מוקדם של מחלות, הערכת יעילות, קבלת החלטות טיפול ופיתוח תרופות. הוא עשוי אף לסייע בחקר מנגנונים חדשים של פתוגנזה.

על מנת לקדם את הפיתוח הנוסף של תחום זה, נדרשת השתתפות פעילה של מומחים קליניים. פיתוח קליני של פלטפורמות מרובות ליבות הוא קריטי, כולל בניית מערכות בסיסיות, סטנדרטיזציה של טכנולוגיות, כימות וסטנדרטיזציה של תוצאות, חקר גשושים חדשים, שילוב של מידע מטבולי מרובה וכו', בנוסף לפיתוח ניסויים רב-מרכזיים פרוספקטיביים יותר, על מנת לקדם עוד יותר את הטרנספורמציה הקלינית של טכנולוגיית MR מרובת ליבות מתקדמת. אנו מאמינים בתוקף ש-MR מרובת ליבות יספק במה רחבה למומחי הדמיה וקליניקה לביצוע מחקר קליני, ותוצאותיו יועילו לחולים ברחבי העולם.