科创中国
活体心脏复杂组织学特征精准解析的超融合体素内不相干运动张量磁共振成像方法
发布时间: 2022-12-09
来源: 科技服务团
基本信息
合作方式：
技术转让
成果类型：
发明专利
行业领域：
生物与新医药技术
成果介绍
目前，获取心肌纤维和微循环系统组织学特征的手段主要包括离体解剖和医学影像。其中，前者通过在显微镜下观察心肌组织的切片样本，获取心肌纤维和微循环系统的结构信息。但由于被解剖的心肌组织已丧失活性，所以该方法不能反映心肌纤维和微循环系统的生理状况。相比而言，医学影像能够实现对活体心脏结构及功能的探测。例如，扩散张量磁共振成像能够获得活体心肌组织的纤维走向；单光子发射计算机断层成像，正电子发射断层成像以及动脉自旋标记磁共振成像能够检测心肌微循环的血液灌注率和血流分布情况。然而，遗憾的是，这些医学成像技术均无法同时获取心肌纤维和心肌微循环的组织学特征。这意味着为了全面、准确评估心脏的生理或病理状况，心血管疾病患者不得不接受多种成像设备的检查。这不仅增加了检查的复杂度和诊疗的相关费用，而且引入了不同类型图像间的配准问题以及数据的同一性问题。
成果亮点
活体心脏复杂组织学特征精准解析的超融合体素内不相干运动张量磁共振成像方法，本发明属于医学磁共振成像领域，它为了解决现有医学成像技术无法在一次检查中全面且准确地获得各向异性分布的心肌纤维、毛细血管以及各向同性分的小动脉、小静脉组织学特征的问题。技术要点：采用张量模型表达心肌纤维间隙和纤维内水分子的各向异性扩散运动以及毛细血管内水分子的各向异性伪扩散运动对扩散减权信号衰减的贡献；使用一个连续的伪扩散变量和一个连续的容积分数密度函数描述单位体素内小动静脉流在扩散敏感梯度作用下产生的扩散加权衰减信号；将各表达式按容积分数加权求和，构建超融合IVIM张量模型；采用围绕NNLS的步进递归策略求解超融合IVIM张量模型参数。使用本发明能够获取心肌细胞完整性，细胞膜透性，心肌纤维走向，以及微循环网络拓扑结构、血液流速和容积分数等重要的心肌组织学特征。
团队介绍
哈尔滨医科大学坐落在北国冰城哈尔滨，是一所历史文化底蕴深厚的医学高等学府，由我国医学先驱伍连德博士于1926年创建的哈尔滨医学专门学校和兴山中国医科大学第一、二分校组建而成。学校历经96年的发展建设，传承伍连德博士“赤诚爱国、自强创业”的精神，发扬中国工农红军卫生学校“政治坚定、技术优良”的光荣传统，秉承“木直中绳、博学载医”的校训，综合实力不断增强，具有相当的发展规模和鲜明的办学特色。学校是部委省共建大学、黑龙江省高水平大学和优势特色学科建设高校、中俄医科大学联盟中方牵头单位、国家理科基础科学研究与教学人才培养基地、教育部首批试办七年制高等医学教育院校。
成果资料
产业化落地方案
成果综合评价报告
评价单位：“科创中国”黑龙江科技服务团 (黑龙江省科学技术协会) 评价时间：2023-11-11
评价单位：“科创中国”黑龙江科技服务团 (黑龙江省科学技术协会) 评价时间：2023-02-20
黄剑华
哈尔滨工业大学
教授
综合评价
然而，常规的IVIM成像方法将血液性水分子狭义地认定为在毛细血管内流动的水分子，并且假设组织细胞和毛细血管在单位体素内随机分布，即水分子运动对扩散加权信号衰减的贡献与扩散敏感梯度的方向无关，表现为各向同性。但就心肌组织而言，心肌细胞(或纤维)与毛细血管均服从各向异性分布。也就是说，水分子沿不同方向表现出不同的扩散或伪扩散运动行为。尽管最近提出的张量化IVIM模型能够在一定程度上描述心肌细胞和毛细血管各向异性的分布特征，但忽视了各向同性分布的小动脉和小静脉中水分子运动对扩散加权信号衰减的贡献。小动脉和小静脉作为心肌微循环系统的重要组成部分，其组织学异常与多种心血管疾病的发生、发展密切相关。此外，如果IVIM建模时没有考虑小动脉和小静脉中水分子的伪扩散行为，那么这些水分子的运动将被错误地编码到反映心肌纤维和毛细血管组织学特征的参数中，进而导致严重的估计偏差。
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