综述：动态磁共振波谱成像在神经退行性疾病脑代谢研究中的方法学进展与挑战

《Journal of Translational Medicine》：From equilibrium to dynamic metabolic imaging: the evolving role of magnetic resonance spectroscopic imaging in neurodegenerative disorders

摘要背景脑代谢失调越来越多地被认认为在神经退行性疾病（NDDs）的发生和发展过程中发挥重要作用。传统影像学方法，如正电子发射断层扫描（PET），仅能评估示踪剂的摄取情况，无法提供关于其下游代谢去向的信息。此外，PET也无法提供反映生化过程的动态代谢通量和周转信息。相比之下，磁共振波谱与波谱成像（MRS(I)）允许在无创条件下，以空间分辨的方式在活体内对特定代谢物进行研究，且无需使用放射性示踪剂。正文1H-MRS(I)因其易获取性而成为应用最广泛的技术之一，而异核方法，包括2H-、13C-、1?N-和1?O-MRS(I)，通过扩大可检测代谢物的范围，拓展了MRS(I)的应用能力。核自旋超极化增强MRI的技术和方法学进展进一步提高了信噪比，使低丰度代谢物的活体内检测成为可能。此外，2H-MRS(I)的复兴为无需超极化的动态代谢研究开辟了新途径。在本综述中，我们提供了一个从静态向动态MRS(I)方法转变的概念框架，并讨论了示踪剂选择、核自旋超极化方法、采集硬件、重建、预处理和代谢建模等方面的关键考量因素。我们概述了主要的方法学和应用转化挑战，包括信噪比低、场强限制以及厂商硬件差异，以及采集、重建、预处理和建模策略之间缺乏标准化等问题。结论动态MRS(I)为神经退行性疾病的活体脑代谢研究提供了有前景的基础，能够深入揭示代谢通量、代谢重编程和代谢瓶颈的机制。尽管动态MRS(I)目前仅局限于少数研究机构，但持续的技术和方法学进展正在提高其可行性、生化特异性和广泛应用性。标准化的采集、重建和预处理方案对于实现这些方法的广泛临床推广是必要的。尽管如此，从静态向动态MRS(I)的转变对于推进生物标志物和诊断工具的开发、患者分层以及神经退行性疾病的纵向疾病监测具有巨大潜力，前提是当前的挑战和局限性能够得到充分解决。