苏黎世联邦理工学院和苏黎世大学的研究人员正在将磁共振成像更进一步。通过他们的新方法，他们可以可视化体内的代谢过程。他们的目标是改善心脏病的未来诊断和治疗。

磁共振成像(MRI)已成为医学中不可或缺的一部分。它允许对身体和各种疾病的诊断有独特的见解。然而，目前的MRI技术有其局限性。虽然它可以用来绘制器官和组织的结构和功能，但它不能用于绘制新陈代谢的变化，而新陈代谢在许多疾病中起着关键作用。

这正是苏黎世联邦理工学院和苏黎世大学生物医学工程研究所的研究人员所希望实现的。Sebastian Kozerke教授的团队正在推进MRI技术，以便它可以用于实时可视化新陈代谢。研究人员专注于心脏，其新陈代谢特别复杂，因为它可以从多种能量来源中进行选择。

“冰箱”使之成为可能

“心脏一直在运动，这使得成像成为一个巨大的挑战，”Kozerke说。另一个挑战是代谢分子仅以小浓度存在 - 太小而无法用传统的磁共振成像捕获。研究人员在超极化MRI的帮助下克服了这些障碍：有了它，研究人员可以将代谢分子的信号放大超过25，000倍。

Kozerke的小组使超极化MRI适应特定的心脏和代谢成像需求。结果是一个冰箱大小的设备与临床MRI机器一起运行。“冰箱”当然名副其实：为了增加信号强度，糖中间体(丙酮酸)在-272摄氏度下深度冷冻，然后在微波的帮助下在磁场中磁化。一旦升温回体温，丙酮酸可用于成像，类似于传统的造影剂。

心脏病的迹象

这种新颖的方法能够非侵入性和实时地显示心脏如何代谢营养物质 - 换句话说，它如何将它们转化为可用的能量。虽然传统的MRI可以显示心脏是否在泵血以及如何泵血，但该方法现在还可以揭示心脏从哪里获得能量。

能够详细捕捉和理解这一点是一项重大发展，尤其是在心脏病方面。新陈代谢问题可能是心脏病的早期征兆。例如：在正常情况下，心脏主要使用脂肪作为能量来源。然而，如果缺氧，心脏会切换到糖作为能量来源，因为这需要更少的氧气来代谢。如果医生能够通过成像检测到这些过程，他们可以在早期阶段识别可能的缺氧。这将为治疗心血管疾病的原因铺平道路，而不仅仅是它们的影响。

心脏病发作后会发生什么

Kozerke的小组与苏黎世大学外科研究中心合作，表明他们开发的方法在可视化心脏新陈代谢方面做得很好。猪被用作模型，因为它们的心脏类似于人类的心脏。这使得详细绘制心脏病发作后的代谢变化成为可能。除其他外，该研究揭示了梗塞后恢复的心肌部分。该小组以Maximilian Fuetterer博士为主要作者，刚刚在《美国心脏病学会杂志：心血管成像》上发表了他们的研究。

心肌会发生什么

与此同时，研究人员已经更进一步。他们与苏黎世大学医院心脏中心心脏MRI主任Robert Manka教授合作，启动了他们的第一个临床试验。将检查患有心力衰竭或心力衰竭危险因素的患者。

“对于我们医生来说，绘制心脏的新陈代谢图是非常有价值的。在未来，这可以使我们能够改善心脏病的诊断和预后 - 从而更贴近个人定制治疗，“Manka说。因此，新的MRI方法可能成为迈向个性化医疗的重要一步。Manka希望这项创新程序也能帮助医生理解为什么某些人在心脏病发作后比其他人有更大的损害：“新陈代谢可能在其中发挥作用，但我们还不知道。在未来，我们将能够看到心肌及其细胞中真正发生的事情。

但在此之前，仍有一些工作要做。该方法必须在未来几年的更大规模的临床研究中证明自己。为此，Kozerke和他的研究人员将进一步完善原型“冰箱”的技术。