Кеннет Квонг
Квонг, Кеннет | |
|---|---|
| Рожденный | 28 марта 1948 г. |
| Гражданство | Соединенные Штаты |
| Альма-матер | Калифорнийский университет, Беркли Калифорнийский университет, Риверсайд |
| Известный | фМРТ |
| Научная карьера | |
| Поля | Магнитный резонанс |
| Учреждения | Гарвардский университет |
Кеннет Кин Ман Квонг физик-ядерщик , родившийся в Гонконге — американский . Он является пионером в области визуализации человеческого мозга . Он получил степень бакалавра политических наук в 1972 году в Калифорнийском университете в Беркли . Он получил степень доктора философии. Доктор физики из Калифорнийского университета в Риверсайде, изучающий взаимодействия фотонов с фотонами.
Карьера
[ редактировать ]В 1985 году Квонг работал физиком- ядерщиком в больнице для ветеранов в Лома-Линда, Калифорния, и начал свою работу в области медицинской науки. Через год его пригласили на исследовательскую стажировку в Массачусетскую больницу общего профиля (MGH) в области ПЭТ (позитронно-эмиссионной томографии) . После работы в области ПЭТ он начал заниматься магнитно-резонансной томографией (МРТ).
МРТ, диффузия и перфузия
[ редактировать ]Присоединившись к команде Центра ядерного магнитного резонанса MGH (MGH-NMR), Квонг увлекся перфузией (распределением крови и питательных веществ по тканям) и диффузией (обнаружением случайного рассеяния частиц, главным образом воды) в живых тканях. . Вместе с аспиранткой Массачусетского технологического института Дейзи Чиен и коллегами Ричардом Бакстоном, Томом Брэди и Брюсом Розеном он был одним из первых, кто начал заниматься диффузной визуализацией мозга , которая сама по себе была открыта новаторскими экспериментами Дени Ле Биана. В докладе на конференции Общества магнитного резонанса в медицине в 1988 году группа MGH первой продемонстрировала анизотропию диффузии в человеческом мозге, заявив: «... мы наблюдали различные паттерны диффузии, параллельные и перпендикулярные средней линии мозга. который был повторяемым и зависел только от направления градиента кодирования диффузии относительно мозга, независимо от того, какой физический градиент использовался .». [1] Сама эта анизотропия является фундаментальным принципом, лежащим в основе современного метода МРТ-трактографии и структурной коннектомики ( визуализации in vivo аксональных волокон, соединяющих нейроны головного мозга). Затем Чиен и Квонг использовали свои ранние методы диффузии для изучения пациентов с инсультом. В технически сложных обстоятельствах (МРТ в слабом поле с использованием традиционной визуализации, расположенная в трейлере на стоянке рядом с MGH) они первыми продемонстрировали на людях [2] раннее снижение диффузионной способности, обнаруженное Мозли при остром инфаркте у кошек. [3]
В соответствии с его совместным назначением в Массачусетском глазном и ушном госпитале он и его коллеги смогли продемонстрировать, что МРТ можно использовать для изучения диффузии и потока в живом глазу. Он и его коллеги первыми применили H 2 O. 17 в качестве индикатора воды при МРТ и продемонстрировал, что этот новый подход можно использовать для измерения мозгового кровотока. [4]
Функциональная МРТ (фМРТ)
[ редактировать ]В 1990 году Центр MGH-NMR получил первый прибор для клинической эхо-планарной визуализации (EPI) МРТ, способный формировать МРТ-изображения за 25 мс. Метод EPI оказался чрезвычайно эффективным при изучении как перфузии, так и диффузии, позволив Квонгу и другим оценить динамические изменения сигнала, такие как поток крови, меченной введенными магнитно- контрастными веществами, через системы органов.
Группа Центра MGH-ЯМР, возглавляемая Джоном (Джеком) Белливо, признала, что методы динамической перфузии могут быть адаптированы для демонстрации изменений перфузии, которые происходят в результате «работы» мозга, например , рекрутирования локализованных областей нервной ткани как различных части мозга участвуют в выполнении задач. Знаменательные результаты Белливо и др. в 1991 г. [5] Использование динамического контраста восприимчивости ознаменовало создание новой области картирования функциональной активности головного мозга человека с помощью магнитно-резонансной томографии - фМРТ.
Две параллельные разработки в области эндогенного контрастирования подготовили почву для разработки методов картирования активности мозга без введения индикаторов или контрастных веществ. Современная работа Тулборна десятилетием ранее, [6] и Райт из Стэнфорда показали, что уровень оксигенации крови можно измерить методами ЯМР. Более поздние новаторские эксперименты Огавы и др. и Тернера показали, что истощение кислорода приводит к значительному снижению изменений сигнала МРТ в крупных венах и самой коре головного мозга, соответственно, посредством механизма магнитной восприимчивости, аналогичного тому, который использовал Белливо с экзогенными трассеры, но в данном случае в качестве контрастного вещества используется сама дезоксигенированная кровь. В то же время методы прямого измерения перфузии головного мозга с использованием воды с инвертированным спином ( маркировка артериального спина Джон Детре и Алан Корецкий впервые на животных моделях применили ). Все это было возможно без введения контрастных веществ, переносимых кровью.
На этом фоне Квонг пришел к выводу, что концепции функционального картирования с помощью перфузии мозга и оценки оксигенации на основе чисто эндогенных сигналов могут быть объединены в совершенно новый метод изучения активности мозга человека. Весной 1991 года он провел свои первые эксперименты на людях, показавшие, что значительные изменения сигнала МРТ наблюдаются в человеческом мозге после воздействия простых визуальных стимулов, используя как оксигенацию крови (ЖИРНЫЙ шрифт), так и контраст потока. Первые динамические видеоизображения активности головного мозга человека впервые появились на заседании Общества магнитного резонанса в медицине в августе 1991 года в Сан-Франциско на пленарном заседании коллеги Тома Брэди, а впоследствии были опубликованы в 1992 году в Proceedings of the National Academy. наук. [7] (в том же году, когда Огава и его коллеги представили свои результаты, впоследствии опубликованные годом позже в PNAS. [8] В ту же тему входила и работа Сейджи Огавы , работавшего тогда в Bell Labs, который сделал аналогичные выводы. Большинство исследователей приписывают Квонгу и Огаве независимо друг от друга открытие того, что сейчас называется функциональной МРТ (фМРТ).
Первая публикация Квонга в этой области и его первые эксперименты продемонстрировали два основных метода функциональной визуализации мозга по эндогенным сигналам. Сигнал, зависящий от уровня оксигенации, известный теперь как ЖИРНЫЙ , стал самым популярным из-за его более высокого общего контраста/шума, но Квонг также показал, что МРТ можно использовать для обнаружения сигнала кровотока по очевидному изменению скорости релаксации Т1, связанному с пополнение крови в тканях головного мозга и продемонстрировал, как измеренные изменения сигнала можно использовать для непосредственного вывода о количественном измерении изменения перфузии головного мозга. Это составляет основу второго набора современных методов, известных теперь как маркировка артериального спина, которые все чаще используются, когда требуется количественная оценка исходного уровня и изменение физиологии. Работа Квонга явно была первой работой в этой области, применившей эти методы к картированию человеческого мозга.
Функциональная МРТ оказалась чрезвычайно важной в клинических и фундаментальных науках. К февралю 2012 года более 299 000 рукописей были сопоставлены по термину «фМРТ» в базе данных PubMed . Это составляет в среднем более 41 опубликованной рукописи в день с момента разработки оригинального метода 20 лет назад (24873 статьи в 2011 г.). На сегодняшний день ни один метод не превзошел сочетание точности, безопасности и надежности в наблюдении за работой мозга. Открытия Квонга были сделаны, когда он был научным сотрудником.
Академический
[ редактировать ]В 1993 году, вскоре после открытия фМРТ, Квонг стал преподавателем радиологии . В 1997 году он получил должность доцента, а с 2000 года является доцентом Гарвардской медицинской школы.
Продолжающиеся исследования
[ редактировать ]Квонг — активный исследователь, автор или соавтор 97 статей с 1992 по 2011 год, в период после первой публикации фМРТ. Его последняя работа посвящена проблемам количественного измерения перфузии головного мозга, а также исследованиям воздействия на мозг традиционной китайской медицинской практики иглоукалывания.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Чиен, Д; Бакстон, РБ; Квонг, КК; Брэди, Ти Джей; Розен, БР (1990). «МРТ-диффузионная томография головного мозга человека». J Comput Assist Томогр . 14 (4): 514–520. дои : 10.1097/00004728-199007000-00003 . ПМИД 2370348 . S2CID 102556 .
- ^ Чиен, Д; Квонг, КК; Буонанно, Ф; Бакстон, Р.; Гресс, Д; Брэди, Ти Джей; Розен, БР (1992). «МРТ-диффузионная визуализация инфаркта головного мозга у человека» . АДЖНР . 13 (4): 1097–1102. ПМЦ 8333580 . ПМИД 1636519 .
- ^ Мозли, Мэн; Коэн, Ю; Минторович, Дж; Чилютт, Л; Симидзу, Х; Кухарчик, Дж; Вендланд, МФ; Вайнштейн, PR (1990). «Раннее выявление региональной ишемии головного мозга у кошек: сравнение диффузионной и Т2-взвешенной МРТ и спектроскопии». Магнитный резонанс в медицине . 14 (2): 330–346. дои : 10.1002/mrm.1910140218 . ПМИД 2345513 . S2CID 23754356 .
- ^ Квонг, КК; Хопкинс, Алабама; Белливо, JW; Чеслер, Д.А.; Поркка, LM; МакКинстри, Колорадо; Финелли, Д.А.; Хантер, Дж.Дж.; Мур, Дж.Б.; и др. (1991). «Протонная ЯМР-визуализация мозгового кровотока с использованием (H2O)-O17». Магнитный резонанс в медицине . 22 (1): 154–158. дои : 10.1002/мрм.1910220116 . ПМИД 1798389 . S2CID 46361573 .
- ^ Белливо Дж.В., Кеннеди Д.Н., МакКинстри Р.К., Бухбиндер Б.Р., Вайскофф Р.М., Коэн М.С., Вевеа Дж.М., Брейди Т.Дж., Розен Б.Р. (1991). «Функциональное картирование зрительной коры человека методом магнитно-резонансной томографии». Наука . 254 (5032): 716–719. Бибкод : 1991Sci...254..716B . дои : 10.1126/science.1948051 . ПМИД 1948051 .
- ^ Тулборн, КР; Уотертон, Дж. К.; Мэтьюз, премьер-министр; Радда, ГК (1982). «Оксигенационная зависимость времени поперечной релаксации протонов воды в цельной крови в сильном поле». Биохим Биофиз Акта . 714 (2): 265–270. дои : 10.1016/0304-4165(82)90333-6 . ПМИД 6275909 .
- ^ К.К. Квонг; Дж. В. Белливо; Д.А. Чеслер; ИП Гольдберг; Р. М. Вайскофф; БП Понселе; Д.Н. Кеннеди; Б.Е. Хоппель; М. С. Коэн; Р. Тернер ; Х Ченг; Ти Джей Брэди; и Б. Р. Розен (1992). «Динамическая магнитно-резонансная томография активности мозга человека при первичной сенсорной стимуляции» . ПНАС . 89 (12): 5951–55. Бибкод : 1992PNAS...89.5675K . дои : 10.1073/pnas.89.12.5675 . ПМК 49355 . ПМИД 1608978 .
- ^ С. Огава ; Танк; Менон; Эллерманн; Ким; Меркл; Угурбил (1992). «Внутренние изменения сигнала, сопровождающие сенсорную стимуляцию: функциональное картирование мозга с помощью магнитно-резонансной томографии» . ПНАС . 89 (13): 5675–79. Бибкод : 1992PNAS...89.5951O . дои : 10.1073/pnas.89.13.5951 . ПМК 402116 . ПМИД 1631079 .