透視您的大腦:高階腦部造影與轉譯研究新利器

近年來,由於社會環境變遷、高齡人口增加、經濟型態改變與精神壓力增加等因素,腦神經與精神疾病的盛行率逐年上升。欲探究腦神經與精神疾病的成因,透過大腦的腦連結體磁振造影掃描(Brain Connectome MRI),將有助於解開連結大腦神經元細胞之間的複雜結構,並瞭解大腦是如何透過腦連結體進行溝通與聯繫,進而影響認知功能與行為。

目前,大約每十人就有一人受精神相關疾病所困擾。因此,如何針對腦神經與精神疾病建立一套準確且非侵入性的醫學影像診斷系統與評估指標,進而達到早期診斷與準確評估,乃是目前醫學影像技術發展的重要目標與研究方向。

本院生醫工程與奈米醫學研究所生醫影像團隊在林峯輝所長、張恕客座研究員與郭立威副研究員的帶領下,與國立臺灣大學醫學院曾文毅教授團隊共同合作,透過衛生福利部、經濟部與行政院國家科學技術發展基金的經費支持,經多年努力完成第一台由我國自主研發之多尺度腦連結體3T磁振造影系統平台(Brain Connectome 3T MRI System Platform),未來將可透過不同尺度的梯度磁場系統進行臨床應用及臨床前動物模式的影像研究,研究成果已發表於2019年《PLoS One》、《Journal of Magnetic Resonance Imaging》及《NMR in Biomedicine》國際知名期刊。

林峯輝所長表示,此套磁振造影系統平台的特點在於其具有多尺度與高解析的掃描能力,透過強度高於一般醫療院所的臨床磁振造影系統三倍以上之大尺度梯度磁場,能夠擷取高解析度之腦連結體影像,成像更加清晰,未來將有效提高臨床診斷的準確度,深具臨床應用潛力。此外,此套系統平台亦搭載強度高於臨床磁振造影系統十倍以上的小尺度梯度磁場,其解析度可達數十至數百微米等級(頭髮約一百微米),非常適合應用於臨床前動物模式的影像研究,對於學術研究者而言將是一大利器。

郭立威副研究員指出,此套系統平台是由本院團隊自主研發整合,充分掌握其關鍵核心技術與平台之擴充性,有助提升我國高階醫學影像設備之技術能量。因此,未來除可持續發展高階磁振影像診斷技術外,亦可整合其他診斷或治療系統(如正子造影系統或聚焦超音波),可有效提高臨床診斷的精確性與準確度。更重要的是,我們將可透過此套系統平台找到與各種神經或精神疾病相關的連結異常,對於腦神經疾病、神經退化性疾病或精神疾病之診斷與治療將有極大助益。

目前此套系統平台已陸續完成十多件產學研單位所委託之影像研究案,對於國內發展臨床前中小型動物之轉譯醫學研究提供諸多協助。未來,透過與國內外產學研單位之跨領域合作,本院團隊將不斷累積寶貴的研究經驗,持續優化此系統平台,除促進相關轉譯醫學研究外,亦期能帶動相關產業投入高階影像醫材研發,為台灣生醫影像技術發展與臨床研究注入新的研究動能。

※多尺度腦連結體3T磁振造影系統平台服務網址:http://ibenservice.nhri.org.tw/?page_id=9

※研究論文全文:https://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0217916

文:生醫工程與奈米醫學研究所郭立威副研究員、秘書室吳嘉華/圖:生醫工程與奈米醫學研究所郭立威副研究員

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