综述：超极化MRI在肿瘤学中的应用——临床研究综述及临床前肝脏研究评估

《NMR in Biomedicine》：Hyperpolarized MRI in Oncology—A Review of Clinical Studies and Evaluation of Preclinical Liver Studies

　　

超极化MRI是一种医学成像技术，迄今为止仅在针对性临床研究中应用。该技术能够在不使用电离辐射的情况下进行代谢成像，并与标准护理MRI协议相结合。与使用放射性标记材料（例如PET和SPECT）进行的代谢成像不同，超极化MRI能够区分注射的代谢底物及其产物。通过这种方式，可能获得的成像对比度相对较多。本综述的目的有两个：为HP-MRI中获得的各种对比度提供一致的术语，以促进医学领域的进一步发展，并强调其对肝脏结节表征的潜在贡献。研究人员回顾了2013年至2024年间发表的33篇超极化MRI论文，这些论文描述了在人类受试者和患者中的临床研究，并表征了该技术在各种器官和癌性肿瘤中提供的代谢对比度。研究人员进一步回顾了20项关于肝脏超极化MRI的临床前研究，以评估该技术在肝细胞癌早期检测和表征方面的潜力。大多数临床研究使用了单一的超极化底物，即位于1号位用碳-13标记的丙酮酸（[1-¹³C]丙酮酸）。即使使用这一单一底物，可能实现的成像对比度数量也很高，使得对这些图像的解释具有挑战性。研究人员旨在解释这些成像对比度，并为其提供一致的命名法，以服务于医学界。使用超极化底物的临床前MRI研究表明，有可能对患者的肝脏结节进行表征。总之，超极化MRI是一种有前景的肿瘤学临床成像模态；然而，迄今为止研究的患者数量较少，无法解决可能的生物学混杂因素。需要进一步研究以改进使用该技术的肿瘤表征，并且有必要进行旨在早期检测HCC的肝脏成像研究。

1 引言
1.1 超极化MRI
超极化MRI（HP-MRI）是指在向人类受试者或患者注射超极化底物后，在MRI扫描仪中生成医学图像的过程。超极化底物（HP试剂）是一种用¹³C核标记的小分子。在注射前，含有HP试剂的制剂在自旋极化装置中经历约一小时的极化过程。在此过程中，HP试剂的¹³C核相对于热平衡状态变得磁超极化（通常约10,000倍的极化增强）。这意味着HP试剂的信号及其在MR图像中可见的直接代谢产物的信号比图像背景高出几个数量级，因此显得明亮。独特的是，HP-MRI可根据超极化底物、其在所研究组织中的直接代谢途径、采集序列和图像处理方法提供多种对比度。HP-MRI允许实时无创监测代谢通量，这一特性是任何医学成像技术都无法比拟的。值得注意的是，这与最先进的代谢成像（即正电子发射断层扫描）不同，因为后者无法区分代谢底物及其产物。另一个关键区别是HP-MRI不涉及电离辐射。在本综述中，研究人员旨在为HP-MRI中获得的各种对比度提供一致的术语，以促进放射学领域的进一步发展，并讨论其对肝脏结节表征的潜在贡献。

2 材料与方法
研究人员回顾了2013年至2024年间发表的33篇超极化MRI论文，这些论文描述了在人类受试者和患者中的临床研究，并表征了该技术在各种器官和癌性肿瘤中提供的代谢对比度。为此，研究人员使用了两个数据库：ISI Web of Knowledge和Google Scholar，关键词为“hyperpol*”、“magnetic resonance”和“human”或“patient”或“subject”或“clinical”。研究人员筛选出所有未描述对人类患者或受试者进行临床研究的论文。所有描述对人类患者或受试者进行临床研究的研究均纳入本综述，无论其中报告的患者或受试者数量如何。在需要时，研究人员将这些研究的结果转换为统一语言，以指代图像中的对比度和外观（亮度）。研究人员进一步回顾了20项关于肝脏超极化MRI的临床前研究，以评估该技术在肝细胞癌（HCC）早期检测和表征方面的潜力。为此，研究人员使用了相同的数据库和关键词“liver”、“hyperpol*”和“magnetic resonance”。研究人员筛选出所有与HCC无关的研究。两位审阅者阅读了所有论文并讨论了研究结果。寻求的结果是每项研究中发现的对比度类型、病变相对于实质的表观对比度，以及在相关情况下，治疗响应中对比度（即特定对比度下病变的亮度）的变化。纳入本综述的研究在临床重点和所包含的患者或受试者数量上差异很大。因此，本综述的性质是描述性的，而非统计评估。本综述未注册，且除上述外没有其他综述方案。

3 结果
3.1 人类志愿者和患者中超极化¹³C标记底物的MRI研究
自2013年以来，HP-MRI已在多项临床研究中得到研究，涉及健康志愿者多个器官以及患有各种疾病的患者。在这些研究中发现有用的HP-MRI对比度总结如下，见表1-3和图1。已有约800名患者在无不良效应的情况下接受了HP-MRI扫描。研究人员在此提供临床研究的综述，这些研究描述了部分HP-MRI扫描的结果，因为并非所有扫描结果都发表在期刊上。超极化[1-¹³C]丙酮酸（此处称为Pyr）是临床研究中使用最广泛的HP试剂。使用Pyr，可以实现多种图像对比度，如表1所述和命名。研究人员使用此术语来描述所回顾研究的结果。Bogh等人的初步经验表明，这些对比度中至少有一个（HP-MRI-kPL，见下文）在多个站点提供了高度可重复的结果。

3.2 前列腺
第一项HP-MRI研究由Nelson等人于2013年进行。该研究展示了这种医学成像技术在前列腺中的效用。在这项研究中，31名患者注射了Pyr。对18名患者进行了剂量测定研究，另外13名患者在最高Pyr剂量下进行了HP-MRI扫描。HP-MRI_Lac/Pyr被发现有助于区分前列腺中的良性和恶性病变，其中恶性病变显示Lac/Pyr增强。Aggarwal等人于2017年调查了一名前列腺癌患者对雄激素治疗的早期代谢反应。HP-MRI_kPL提示对治疗有响应，表现为kPL增强降低。Larson等人于2018年报告了对17名前列腺癌患者的扫描，也观察到了Pyr到Lac的代谢。作者开发了一种对推注输送变化不敏感的HP-MRI_kPL工具。Chen等人于2018年进一步开发了一种3D动态CS-EPSI序列，该序列提供了Pyr代谢的动态图像，并在活检证实的前列腺癌患者中显示肿瘤位置相对于正常前列腺的kPL增加。Gordon等人于2019年使用改进的EPI采集协议研究了三名前列腺癌患者。他们显示前列腺中Pyr向Lac的转化，并报告在一名患者中，升高的Lac代谢通量（HP-MRI_Lac上的亮度）和低H1 ADC与活检证实的Gleason 7级相关。Granlund等人于2020年扫描了12名前列腺癌患者，发现Gleason等级、HP-MRI_Lac亮度与主要丙酮酸摄取转运蛋白（单羧酸转运蛋白1）增加之间的相关性。最初12名患者中的5名被注射了两次Pyr，并显示Pyr到达目标组织的时间一致。Sushentsev等人于2022年观察了10名患者（13个不同Gleason评分的肿瘤）的代谢参数，并显示通过病理学评估的肿瘤侵袭性与HP-MRI_Lac增强之间存在相关性。de Kouchkovsky等人于2022年在一名患者中显示了强有力的指示，即HP-MRI_kPL能够报告对免疫检查点抑制剂治疗的反应。继Qin等人于2022年进行双探针HP-MRI方法（Pyr和[¹³C, ¹⁵N₂]尿素，HP-Urea）的开发和安全研究之后，Liu等人于2022年开发了一种方法，可同时跟踪各种Pyr相关的HP-MRI对比度以及由HP-Urea提供的灌注图像。Chen等人于2022年的研究为将HP-MRI Pyr相关生物标志物整合到MR引导的经直肠超声融合活检的标准工作流程中提供了概念验证，这可能提高这些患者主动监测的质量。de Kouchkovsky等人于2024年随后实施了这种双探针方法，用于同时评估肿瘤代谢和灌注。该方法有助于检测隐匿性疾病，并显示在高分级前列腺癌中，瘤内代谢与组织灌注之间存在显著不匹配。Chowdhury等人于2023年使用3D ME-bSSFP序列在Pyr注射后评估了8名活检证实的前列腺癌患者。在正常健康组织与肿瘤实质之间记录了乳酸代谢率（HP-MRI_Lac）的差异，表明ME-bSSFP序列能够进行代谢定量。

3.3 肾脏、胰腺、肝脏和脾脏
Tran等人于2019年研究了一名患有侵袭性大肾脏肿瘤的患者。他们得出结论，HP-MRI_Pyr中的对比度与CE-MRI相关，且与血流有关。肿瘤大小和异质性，以及坏死区域Pyr信号较低，有助于显示Lac/Pyr增强在肿瘤中是不均匀的。根据这些发现，作者得出结论，HP-MRI_Lac/Pyr不一定显示血流，并且可以提供CE-MRI之外的信息。作者发现，具有Lac增强的肿瘤区域在质谱分析中也显示出高乳酸，验证了HP-MRI_Lac结果。Tang等人于2021年扫描了8名有肾脏肿块的患者。所有肿块在HP-MRI_Lac和HP-MRI_Ala上均显示增强（表明肿瘤中Lac和Ala的产生）。Lac水平与透明细胞肾细胞癌的组织学分级相关。作者得出结论，HP-MRI_Pyr对比度显示血流（即Pyr到达体素），但HP-MRI_Lac指示活跃组织。有趣的是，在这项研究中，提供了肿瘤和实质相对于CE-MRI的三种HP-MRI对比度类型的特征。这些总结在表2中，显示CE-MRI验证了HP-MRI Lac/Pyr对比度。Ursprung等人于2022年调查了9名未接受治疗的可疑RCC肿块患者，包括6名透明细胞RCC（ccRCC）和3名其他类型。作者发现ccRCC中HP-MRI_kPL亮度与肿瘤分级之间存在相关性，而传统的¹H-MRI参数无法区分肿瘤分级。该研究使用与Tang等人相同的扫描协议，但未与健康实质进行比较。所有患者均完成了扫描，无不良效应，并且在所有肿瘤中均观察到Pyr向Lac的代谢。上述研究验证了HP-MRI方法用于表征RCC。Zhu等人于2019年调查了一名乳腺癌患者肝脏中明显的恶性肿瘤（转移灶），并将其特征与健康肾脏进行了比较。虽然肝脏中的肿瘤显示Lac、Ala和Pyr，但正常肾脏仅显示Lac和Pyr。该研究还调查了一名脑癌患者术后大脑中的恶性肿瘤。治疗后切除的脑病变在HP-MRI_Pyr、HP-MRI_Lac和HP-MRI_Bic上表现为暗区。Stodkide-Jorgensen等人于2020年展示了区分恶性和良性胰腺病变的能力。尽管该研究仅包括两名患者，但HP-MRI_Lac提供了一个区分因素。Lee等人于2022年扫描了13名健康受试者，重点关注肝脏、胰腺、肾脏和脾脏。该研究表明，不同器官在向Lac和Ala的转化率上存在差异。向Ala的转化率在肝脏中最高，在肾脏和脾脏中最低。向Lac的转化率也在肝脏中最高，其次是脾脏和胰腺。

3.4 乳腺
Gallagher等人于2020年在一组7名未接受治疗的乳腺癌患者中显示，使用Pyr的HP-MRI是可行且安全的。发现HP-MRI_Lac对比度与肿瘤大小和侵袭性相关，并且由缺氧通过增加的MCT1表达驱动。Woitek等人于2021年显示，在治疗开始前和开始后7-11天记录的HP-MRI_Lac/Pyr图像上，三名患者出现了20%的增强增加，这些患者在五到六个治疗周期后表现出病理学完全缓解。HP-MRI_Lac/Pyr图像还与丙酮酸转运蛋白MCT1基因表达和乳酸脱氢酶A（LDHA）相关。

3.5 心脏
Khashami等人于2024年报告，HP-MRI与Pyr正被用于一组接受化疗和免疫治疗乳腺癌的患者（25名女性）的无创心脏表型分析。除该研究外，研究人员未遇到其他在心脏中应用超极化MRI的肿瘤学应用。但出于完整性考虑，因为HP-MRI对比度是组织依赖性的，研究人员在此也回顾了在健康志愿者心脏中进行的超极化MRI研究。首次心脏HP-MRI与Pyr发表于2016年，由Cunningham等人发表。作者显示，HP-MRI_Bic独特地展示了健康心肌，而HP-MRI_Lac则在血液中也显示增强。Gordon等人于2020年改进了HP-MRI采集，并在两名健康志愿者的大脑和心脏中显示了HP-MRI_Lac和HP-MRI_Bic。Joergensen等人于2022年发现，在六名健康志愿者中，HP-MRI_Pyr和HP-MRI_kPL均在腺苷负荷试验期间显示心肌强度增加。Lin等人于2024年开发了一种方法，用于在心脏中获得体积HP-MRI_Bic和HP-MRI_Lac。随后，该团队展示了两名冠状动脉疾病（CAD）患者和一名健康志愿者的初步研究（Sharma等人，2024）。作者显示，一种相对Bic对比度，称为HP-MRI_Bic_rel，计算为Bic/(Bic+Lac)的信号比，无创评估了CAD患者的心脏代谢，展示了评估冠状动脉旁路移植术后代谢变化的潜力。

3.6 大脑
Gordon等人于2019年研究了三名脑癌患者，并显示大脑中Pyr向Lac和Bic的转化。在所有三次脑部扫描中，整个大脑中均可见丙酮酸摄取和乳酸代谢（分别表现为HP-MRI_Pyr和HP-MRI_Lac上的亮度），并且灰质和白质之间向碳酸氢盐的转化（HP-MRI_Bic上的亮度）存在差异。Zaccagna等人于2022年前瞻性研究了七名未接受治疗的胶质母细胞瘤患者，发现肿瘤区域相对于正常表现脑实质在HP-MRI_Bic/Pyr上显示低信号，但肿瘤在HP-MRI_Lac/Pyr上未显示对比度。理解超极化MRI对比度是组织依赖性的，研究人员也回顾了在健康个体大脑中研究超极化MRI对比度的研究。Grist等人于2019年研究了四名健康志愿者的大脑，使用HP-MRI和Pyr。该研究证明，在完整血脑屏障存在的情况下，HP-MRI_Lac、HP-MRI_Bic和HP-MRI_Pyr均可在清醒受试者体内获得。该研究还揭示了灰质在所有三种对比度类型上的信号均比白质更亮。Kaggie等人于2022年研究了九名健康受试者大脑中与Pyr的HP-MRI，并将结果与另一种称为氘代谢成像的代谢MRI方法进行了比较，后者追踪大脑中氘代葡萄糖的代谢。作者发现这两种代谢MRI技术提供的信息是互补而非冗余的。Uthayakumar等人于2023年扫描了35名健康老龄化个体（年龄21-77岁），以获取HP-MRI_Lac和HP-MRI_Bic。与年龄的相关性显示，每十年归一化Lac和Bic分别显著降低约9%和7%，而每个区域的特定变化率不同。Khan等人于2024年展示了在七名健康志愿者头部产生多种HP-MRI对比度的能力，包括HP-MRI_Lac、HP-MRI_Bic和HP-MRI_Ala。HP-MRI_Ala显示Ala主要在颅外产生，特别是在双侧颞肌内，而脑实质内没有显著的丙氨酸信号。此外，Pyr注射后的非定位和最小定位MRS分别显示了测定细胞外脑pH和丙酮酸羧化酶（PC）产物的能力。通过检测¹³CO₂并使用Bic与¹³CO₂的比率计算pH来确定脑pH。PC产物草酰乙酸以低强度检测到。由于¹³CO₂和草酰乙酸信号的SNR非常低，脑pH和脑PC活性均不能作为图像对比度。表3总结了上述在健康和有病的前列腺、肾脏、胰腺、肝脏、脾脏、乳腺、心脏、大脑和肌肉中的HP-MRI研究。总计，这是截至2024年在学术文献中报告的256次HP-MRI扫描和Pyr注射的总结。

3.7 肝脏中超极化¹³C标记底物的临床前磁共振研究
乳酸脱氢酶（LDH）通常在癌性组织中升高，因为恶性细胞中LDHA上调。这一特性被认为与肝组织表征相关。另一种重要的肝脏酶是丙氨酸转氨酶（ALT）。这种酶几乎存在于所有细胞中，在肝细胞中高表达。ALT被认为是血清学标志物中最具肝脏特异性的酶之一，因为其血清水平是评估肝损伤最重要的测试之一。LDH和ALT的活性都可以通过跟踪超极化[1-¹³C]丙酮酸在肝组织中的代谢来监测，这是HP-MRI_Lac和HP-MRI_Ala对比度的基础。虽然LDH活性可能与恶性过程相关，但ALT活性可能反映健康的肝脏生理。先前在健康小鼠的活体精密切割肝切片中显示，ALT活性高于LDH。后来，使用超极化磁共振检测到的这种LDH/ALT酶活性比率，可以区分小鼠中异质性肝脏与HCC肿瘤。肝脏代谢也在各种其他临床前模型中使用超极化底物进行了研究。有几项研究是在大鼠中原位植入McA-RH7777细胞进行的。Darpolor等人于2012年提出，与正常肝组织相比，HCC肿瘤中[1-¹³C]丙酮酸向[1-¹³C]乳酸和[1-¹³C]丙氨酸的代谢增加，而Duwel等人于2016年显示在肿瘤经导管动脉栓塞（TAE）前后合成了[1-¹³C]乳酸和[1-¹³C]丙氨酸。Chung-Man等人于2019年进行了一项关于肝纤维化的研究，并测量了肝硬化肝脏中Lac和Ala的代谢信号。作者发现，在轻度和重度纤维化肝脏中，Lac/Pyr和Ala/Pyr的比率增加。Perkones等人于2020年使用HP-MRI_Lac和HP-MRI_Ala显示，潜伏的HCC域在局部区域治疗后存活。Ye等人于2019年回顾了其他HP-MRI试剂（如¹³C或¹⁵N标记的二羟基丙酮（DHA）、谷氨酰胺、尿素和富马酸）在调查多种肝脏疾病中的效用。最近，Agudelo等人（2023年）和von Morze等人（2024年）均使用相同的大鼠早期NASH模型，但使用不同的HP试剂（分别为Pyr和α-酮丁酸）研究了非酒精性脂肪性肝炎（NASH）。两项研究均发现Pyr向Lac的转化减少约50%，显示了使用无创HP-MRI检测早期NASH的潜力。总体而言，临床前结果证明了HP-MRI在非侵入性更好表征肝脏疾病和检测HCC方面的效用。

4 讨论
4.1 肝脏结节表征的案例
肝硬化肝脏中HCC原发肿瘤的检测和监测是独特的，因为大多数这些程序都是使用无创放射学手段完成的，如下文医学需求部分所述。在肝硬化肝脏中检测和监测HCC的目的是向肝病学团队提供疾病阶段和肝脏状态的准确诊断，以优化治疗时间进程和药物干预。该患者护理领域的潜在假设是，尽管肝硬化肝脏若不治疗，其命运是进展并产生更多HCC病变，但该过程的时间线是个体化的。研究人员上面介绍了HP-MRI在改善患者恶性肿瘤检测和治疗反应评估方面取得的进展。研究人员相信，这种成像模态将有助于肝脏结节表征，并辅助治疗决策。

4.2 医学需求——肝硬化肝脏患者中肝脏结节的表征
HCC是最常见的肝癌类型，其发病率因代谢功能障碍相关脂肪性肝病（最常见的风险因素之一）的增加而上升。生存预后通常较差，很大程度上取决于肿瘤诊断时的阶段。早期检测通常能够诊断出更小的局灶性病变，而晚期则常以多发病变、血管侵犯（主要是门静脉）以及可能向附近淋巴结和其他器官的转移为特征。早期HCC提供了更广泛治疗选择，从局部消融（如射频消融RFA）到肝移植。然而，在更晚期阶段，这些治疗选择中的许多变得不那么可用，留下更少的治疗选择。为促进HCC的早期检测，对高风险患者（特别是肝硬化患者）进行主动监测至关重要。肝硬化是一种进行性肝纤维化，呈现广泛的临床和影像学特征，从最小的实质改变到萎缩、异质性肝脏的终末期疾病。虽然肝活检仍然是评估纤维化的历史金标准，但影像技术因其无创性和更高准确性已成为诊断肝实质疾病的关键。弹性成像用于评估肝脏硬度，通常使用超声，最近也使用MRI，提供可靠的纤维化估计。此外，MRI可以量化肝脏中的脂肪和铁含量，并跟踪进行性纤维化引起的结构变化。这些变化包括肝叶边缘呈分叶状、右叶萎缩、左叶和尾状叶肥大，以及日益增加的实质异质性，这些在MRI上观察最佳，并随着疾病进展变得更加明显。纤维化的影像学表现往往在病程后期出现，此时疾病已经进展，导致显著更高的死亡率。与其他恶性肿瘤不同，HCC主要基于影像学特征进行诊断，通常无需活检。使用标准化的成像算法，称为肝脏成像报告和数据系统（LIRADS），来评估病变是HCC的可能性，从1分（肯定良性）到5分（肯定HCC）。LIRADS评分主要基于对比后成像序列和病变的增强模式。然而，有些情况下，即使病变高度怀疑恶性，影像结果也不确定。此外，由肝硬化变化引起的肝脏异质性可能使HCC的识别复杂化，因为肝硬化结节（无论是发育不良性、铁粒幼细胞性还是再生性）可能与恶性病变共享特征，使得诊断和随访更具挑战性。HCC的早期检测对于提供局部、局灶性治疗以改善患者预后至关重要。尽管更灵敏和特异的诊断方法以及对高风险人群的监测正在帮助实现这一目标，但仍有很大的改进空间。MRI技术对于更早、更准确检测弥漫性肝病的进展正在取得进展。此外，最近的研究探索了使用人工智能（AI）来改善HCC的表征和识别，AI在已知癌症患者中检测和分割病变方面显示出前景。然而，HCC的初始检测仍然是一个具有挑战性的问题。

4.3 潜在影响
研究人员回顾了临床研究，这些研究探索了评估HP-MRI与Pyr注射有效性的不同方法，跟踪其代谢物以帮助诊断和区分不同器官中恶性组织与良性组织。研究人员还回顾了临床前研究，这些研究表明，这种成像技术在肝脏诊断中具有显著潜力，特别是通过使用HP-MRI_Lac、HP-MRI_Ala和HP-MRI_Lac/Ala对比度来改善肝脏结节表征，从而提高HCC诊断的准确性。在HCC中，肝移植被视为一种治愈性治疗，严格的标准根据HCC病变的数量和大小确定患者资格。准确识别肝脏中所有活动性HCC病变对于确保只有合适的候选人接受移植至关重要，从而防止纳入疾病进展且不会从该手术中受益的患者。推进无创HCC诊断可以改善肝脏结节的区分，评估其侵袭性，并提供更可靠的肿瘤负荷评估。这样，HP-MRI可能支持个性化随访策略和治疗计划，可能降低发病率和死亡率。患者不仅可能在移植背景下受益，而且可能从更精确的治疗决策中受益，无论是针对所有HCC结节还是针对最具侵袭性的结节，从而可能带来更好的结果。

4.4 局限性
尽管有其潜力，但几个局限性阻碍了HP-MRI更广泛地整合到临床实践中。可用的数据——无论是来自动物研究还是更显著地来自人类研究——与其他成像模态相比仍然相对有限。这主要是由于技术挑战和可用性受限。作为一种相对较新的成像技术，特别是在人类应用中，HP-MRI也复杂且昂贵，这可能导致了迄今为止进行的研究规模较小。尽管如此，现有发现显示了在改善病变检测和整体临床管理方面的有前景价值，支持进一步研究的必要性。在更大、标准化的队列研究中扩展其使用，可以更好地建立其在更广泛患者群体中的附加价值。另一个关键局限性是缺乏多中心研究，这对于验证可重复性和识别潜在混杂因素至关重要。因此，未来大规模、多站点研究对于确认该模态的稳健性和临床实用性至关重要。尽管缺乏多中心试验，但研究人员注意到，参与HP-MRI临床研究的中心已产生了多篇与该技术材料和方法相关的共识论文。由于这些团队遵循这些共识指南，他们在材料和方法方面实际上形成了一个多中心试验，即使不是针对适应症。通过这种方式，与技术本身相关的混杂因素得到了比生物学混杂因素更高程度的解决。

4.5 竞争技术与成像探针
到目前为止，临床代谢成像仅限于将放射性示踪剂引入患者体内的技术。如上所述，HP-MRI代表了一种可行的替代方案。然而，还有其他几种超极化成像探针可能与Pyr竞争，或为与Pyr的HP-MRI提供附加价值。这些探针通常较少在人类受试者中测试，或处于临床前开发阶段，包括[2-¹³C]丙酮酸、¹⁵N标记试剂、无机磷酸盐、直接与氘核结合的¹³C标记代谢物（如[U-²H₇, U-¹³C₆]D-葡萄糖和[1,1,2,2-²H₄, ¹³C]氯化胆碱）以及多种其他代谢探针。除了其他HP-MRI成像探针外，氘代谢成像（DMI）正在获得关注，并在人类受试者和患者中进行测试。这种基于MRI的技术的优势在于不需要自旋极化装置，只需氘标记的成像探针。该技术的成像探针包括[6,6-²H₂]D-葡萄糖、[2,2′-²H₂]2-脱氧-D-葡萄糖、其他氘代-2-脱氧-D-葡萄糖类似物以及其他氘代代谢探针。另一种基于MRI的代谢成像方法提供了无需极化装置甚至无需引入标记材料即可绘制葡萄糖含量的潜力，称为Gluco-CEST。需要进一步研究以确定哪种基于MRI的技术和成像剂将对诊断放射学最有益。尽管本综述主要关注无电离辐射的诊断放射学，但重要的是要注意，PET示踪剂领域仍在不断发展，新的靶向成像探针正在不断开发中。由于PET成像剂的微剂量给药，它们受益于更快的监管批准，这增加了进行临床研究的能力以及在临床中被吸收的可能性。

5 总结
研究人员从以下三个方面回顾了使用Pyr和其他试剂的HP-MRI研究：（a）从放射科医生角度回顾了在患者和健康受试者中的临床研究；（b）从肝病学团队角度回顾了肝脏结节表征中此类检查的需求；（c）从基础科学角度使用临床前研究回顾了临床HP-MRI满足这一医学需求的潜力。研究人员得出结论，将HP-MRI与Pyr纳入临床可能有益——但需进一步调查和表征潜在的生物学变异性和混杂因素。基于上述所有数据，研究人员建议，用于肝脏结节表征的HP-MRI将最大程度受益于HP-MRI_Lac、HP-MRI_Ala和HP-MRI_Lac/Ala。

6 主要结论
超极化MRI在肿瘤学成像中是必要的。需要进一步研究以利用每项研究中可用的众多对比度来建立特定疾病的组织表征。