核磁共振的磁场影响聚焦超声技术

在 MRI 引导的聚焦超声诱导血脑屏障 (BBB) 在 MRI 场强范围从大约 0 T(磁场外)到 4.7 T 的小鼠模型研究中，静磁场抑制了检测到的微泡空化信号并降低 BBB 开仓量。图片来源：圣路易斯华盛顿大学医学院

MRI引导的聚焦超声结合微泡可以打开血脑屏障(BBB)，让治疗药物在MRI的引导下到达病变脑部位置。这是一种很有前途的技术，已被证明对患有各种脑部疾病的患者是安全的，例如阿尔茨海默病、帕金森病、肌萎缩侧索硬化症和胶质母细胞瘤。虽然 MRI 在临床前研究和临床研究中已普遍用于治疗指导和评估，但直到现在，研究人员还不知道 MRI 扫描仪产生的静磁场对 BBB 开口大小和药物输送效率的影响。

在 2021 年 7 月 6 日发表在放射学杂志上的新研究中， Hong Chen 和她在圣路易斯华盛顿大学的实验室首次发现，MRI 扫描仪的磁场将 BBB 开口体积降低了 3.3 倍至 11.7-在小鼠模型中根据磁场强度折叠。

McKelvey 工程学院生物医学工程副教授和医学院放射肿瘤学副教授 Chen 和她的实验室对分为四组的 30 只小鼠进行了研究。小鼠接受微泡注射后，三组接受不同强度磁场的聚焦超声超声处理：1.5 T(特斯拉)、3 T和4.7 T，而一组从未进入磁场。

他们发现，微泡空化的活动，或微泡的膨胀、收缩和坍塌，在 1.5 T 时降低了 2.1 分贝;3 T 时为 2.9 分贝;与在磁场外接受剂量的那些相比，在 4.7 T 时降低了 3 分贝。此外，磁场在 1.5 T 时将 BBB 开口体积降低了 3.3 倍;3 T 时为 4.4 倍;和 4.7 T 时的 11.7 倍。没有任何小鼠表现出任何组织损伤。

在聚焦超声超声处理后，该团队注射了一种模型药物 Evans blue，以测试静磁场是否影响跨 BBB 药物递送效率。图像显示，与在磁场外治疗的小鼠相比，在三种磁场强度之一中接受治疗的小鼠中，伊文思蓝的荧光强度较低。与在磁场外处理的那些相比，伊文思蓝 trans-BBB 递送在 1.5 T 时减少了 1.4 倍，在 3.0 T 时减少了 1.6 倍，在 4.7 T 时减少了 1.9 倍。

“磁场对微泡的阻尼效应很可能是由于洛伦兹力作用于微泡壳上移动的带电脂质分子和微泡周围的偶极水分子，导致气泡动能损失，”姚恒(麦克)说。 )杨，陈实验室的博士生，该研究的主要作者。

“这项研究的结果表明，在聚焦超声在脑药物输送中的临床应用中需要考虑磁场的影响，”陈说。

除了大脑药物输送之外，空化也是其他几种治疗技术的基本物理机制，例如组织切除术，使用空化机械破坏组织区域，以及声血栓溶解术，一种在急性缺血性中风后使用的治疗方法。当使用 MRI 引导的聚焦超声系统时，磁场对空化产生的抑制作用预计会影响其他空化介导技术的治疗结果。