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便携式NMR传感器可帮助预防肝衰竭

诊断肝病
核磁共振传感器可以改善慢性肝病患者的预后。 (礼貌:麻省理工学院)

非酒精性脂肪肝疾病(NAFLD)影响全球超过10亿人。但是,患者在疾病的早期通常没有症状。这意味着,在发展为非酒精性脂肪性肝炎(NASH)之前,NAFLD经常未被发现,后者是一种更具侵略性的疾病,最终可能导致肝衰竭。

尽管NASH造成永久性肝损伤,但可以通过改变生活方式和药物治疗来治疗NAFLD。创建能够进行广泛筛查的诊断测试可以帮助在损害严重之前识别出那些有NASH风险的人。

研究人员来自 麻省理工学院 已开发出一种便携式核磁共振(NMR)传感器,该传感器可根据肝脏组织的脂肪含量对其进行分级。描述于 自然生物医学工程,该设备会跟踪水在肝脏中扩散的过程。扩散速率揭示了器官中存在多少脂肪,即使在疾病发展的早期阶段,也提供了定量的NAFLD指标。

使用NMR作为脂肪肝疾病的预测因子

健康的肝脏几乎没有脂肪。相反,NAFLD的特征是肝细胞内脂肪异常滞留或脂肪变性。

过度的脂肪变性可能触发NASH,从而引起炎症和纤维化(疤痕形成)。纤维化的严重程度可以通过活检来测量,但是如果测试肝脏的非纤维化部分,这是高度侵入性的并且无效。

Portable sensor

一种替代方法,以及 迈克尔·西玛 和他的团队将使用NMR评估NAFLD的进展。 NMR对脂肪变性和纤维化引起的组织组成变化特别敏感。研究人员创建的紧凑型传感器旨在将传统(但体积大)MRI扫描仪的诊断能力与常规NAFLD / NASH筛查所需的便携性结合起来。

研究人员使用一种称为扩散加权多组分T2弛豫法的技术来监测水的磁性能,特别是水的磁性能。 1H原子–通过肝脏扩散。当样品放置在传感器的表面上时,质子自旋与永磁体产生的远程磁场对齐。随后,使用特定的射频脉冲序列将质子击出对齐状态,并通过收发器线圈记录产生的横向磁化强度。

随着水在样品中扩散,这种磁化强度会下降。这种松弛发生的速度取决于脂肪变性和疤痕的程度-水在脂肪性纤维化组织中的扩散速度较慢。

使用多指数拟合来处理衰减信号,研究人员可以将弛豫时间与样品中所含脂肪的量相关联。

即时诊断的潜力

测试传感器时 体内 在饮食诱导的NAFLD小鼠模型中,研究人员报告脂肪变性的准确度为87%。结果表明,从原理上讲,该传感器可用于跟踪NAFLD向NASH的进展。该小组还对人类肝脏样品进行了测试,能够对脂肪变性进行分级,准确度达93%。

当前,该模型仅限于6毫米的穿透深度。为了能够对患者进行非侵入性成像,需要更改传感器的几何设计。团队警告说,但是,必须在不损害便携性的情况下进行此类更改。

在患者中使用传感器的意义可能超出了NAFLD和NASH发作的阶段。 Cima说:“拥有这种类型的诊断方法也可以帮助药物开发,因为它可以使医生更容易地识别出纤维化患者并监测他们对新疗法的反应。”

版权©IOP 出版 Ltd和个人贡献者的2021年