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使用质子和氘 MR 技术监测脑代谢物 (SIGNATURES2023)

2025年3月24日 更新者：Insel Gruppe AG, University Hospital Bern

使用新型和改良的质子和氘 MR 技术对脑代谢物进行无创监测

用于全脑最佳氘 (2H) 代谢成像和基于 SLOW 编辑的 EPSI（平面回波光谱成像）的 MR 脉冲将被开发和优化，以便在 7 特斯拉的 UHF 扫描仪上使用。 该研究分为 4 个阶段。

第一阶段：2H 和 1H MRSI 序列在体外开发和优化（模型）

第二阶段：序列应用于健康志愿者体内并进一步优化

第三阶段：将最佳 2H 1H 脉冲序列应用于 4 组健康志愿者，以研究全脑 2H 和 1H MRSI 衰老的影响。

IV期：序列在4个不同疾病的患者组中的应用：阿尔茨海默病（AD）患者、II型糖尿病（DM）患者、轻度认知障碍（MCI）患者和高度颈动脉狭窄患者（HGCS）。

最终目标是根据 III 期试验的健康对照数据，为个体患者创建特定的 3D 空间解析 z 分数图（类似于 FDG-PET）。

研究概览

地位

尚未招聘

条件

干预/治疗

详细说明

简介 - 世界人口老龄化日益被视为一项重要的社会挑战。 然而，对大脑衰老进行高质量代谢研究的工具非常有限。

拟议的研究将重点关注评估衰老过程中以及 10 名阿尔茨海默病 (AD) 患者大脑代谢变化的方法。 除 AD 外，还将检查 10 名轻度认知障碍 (MCI) 患者、10 名 2 型糖尿病 (DM) 患者和 10 名高度颈动脉狭窄患者。

目前研究体内脑代谢最重要的临床方法是使用 18F-氟脱氧葡萄糖 (FDG) 的正电子发射断层扫描 (PET)。 该方法的一个主要缺点是电离辐射。 基于磁共振波谱成像 (MRSI) 的方法称为氘代谢成像 (DMI)，它扩展了基于质子的技术提供的 MRSI 功能，并且无需电离辐射即可实现体内葡萄糖代谢成像。 DMI 的一个独特之处在于，与 PET 不同，它不仅可以绘制葡萄糖摄取图谱，还可以绘制乳酸、谷氨酸和谷氨酰胺等下游产物图谱，从而为检测与衰老和神经退行性疾病相关的代谢紊乱提供了可能性。

由于 DMI 的灵敏度相对较低，因此需要强磁场来提高信噪比 (SNR) 并启用 DMI。 最近，第一台商用超高场 (UHF) 7T MR 扫描仪被批准用于临床，现已在伯尔尼上市，让 DMI 变得触手可及。 研究人员的动机是提供非侵入性、无辐射、基于氘和质子的 MRSI 方法，从而能够对大脑进行代谢研究，并为衰老的长期纵向观察研究奠定基础；由于健康对照的辐射负担，PET 几乎无法做到这一点。

目标 - 拟议项目的主要目标是建立基于 3D 空间分辨氘 (2H) 和质子 (1H) 的 MRSI 方法来研究脑代谢，并将该方法应用于体内可行性研究。 为了补充 DMI，研究人员将使用研究人员最近开发的称为 SLOW 的技术，为葡萄糖、γ-氨基丁酸 (GABA) 和谷氨酸建立 UHF 3D 分辨光谱编辑 1H-MRSI 绘图。

第二个目标是为健康个体创建大脑代谢信息的 3D 空间解析参考图集。该图集将允许通过使用 z 分数衍生异常与规范数据进行比较，对患有神经系统疾病的个体患者的代谢信息进行空间解析分析地图。

假设 - (a.) 使用 DMI 进行基于 3D-MRSI 的葡萄糖/谷氨酸/乳酸绘图有助于使用 z 得分图在 AD 患者和健康对照之间进行空间分辨定量比较； (b.) 葡萄糖/GABA 和谷氨酸的 1H-SLOW 编辑 MRSI 有助于使用 z 得分图在 AD 患者和健康对照之间进行空间分辨定量比较。

方法 - 研究人员将 (i.) 调整其 UHF 1H-EPSI MRSI 序列以适应 DMI； (ii.) 优化其 1H-SLOW 编辑的 EPSI 序列，旨在全脑测量 GABA、谷氨酸和葡萄糖编辑，以及代谢物 N-乙酰天冬氨酸 (NAA)、胆碱、肌酸和天冬氨酸； （三） 扩展他们的spectrIm-QMRS分析工具来量化和分析3D-2H代谢数据集，(iv.)计算所有3D解析的1H-和2H-MRSI代谢图并与高分辨率3D解剖图像共同配准； (v.) 开发方法来生成规范数据的代谢图集并使用该图集进行基于 z 分数的比较。

意义 - MRI 场强更高的趋势可能会继续使 DMI 越来越多地用于研究和临床应用。 UHF DMI 和 1H-EPSI MRSI 将提供一种非侵入性的方法来量化大脑代谢。 DMI 提供葡萄糖代谢信息，而 1H-SLOW 提供葡萄糖、GABA 和谷氨酸浓度信息。 所提出的 MRSI 数据分析方法与目前临床 MRSI 中应用的方法根本不同，并且可以检测和显示与正常代谢特征的细微变化。 如果成功，超高频代谢成像将提供一种无辐射模式，可以反复应用于年轻和健康的受试者来研究衰老。 重要的是，所提出的方法将为生物能学提供更深入的见解，特别是线粒体功能、氧化磷酸化和使用替代燃料提供大脑能量，这些信息是 FDG-PET 无法提供的。 此外，利用规范数据集进行比较分析将有助于研究大脑生物能量受损的广泛疾病，例如神经变性、神经炎症，以及肥胖和糖尿病等非中枢神经系统特有的疾病，这些疾病都具有很高的社会经济影响。

研究类型

介入性

注册 (估计的)

140

阶段

  • 不适用

联系人和位置

本节提供了进行研究的人员的详细联系信息，以及有关进行该研究的地点的信息。

学习联系方式

研究联系人备份

学习地点

参与标准

研究人员寻找符合特定描述的人，称为资格标准。这些标准的一些例子是一个人的一般健康状况或先前的治疗。

资格标准

适合学习的年龄

  • 成人
  • 年长者

接受健康志愿者

是的

描述

一般纳入标准（适用于所有群体）：

  1. 参与者签署知情同意书。
  2. 能够在 MR 扫描仪中静止不动至少一小时。
  3. 目前或一生没有吸毒或酗酒史。
  4. 没有干扰认知的药物。
  5. 正常或矫正至正常视力。

特定疾病的纳入标准：

一、2型糖尿病患者组（PG-IV-2H-DM）：

  • 根据 ADA 分类诊断 2 型糖尿病。
  • 使用生活方式改变和/或非胰岛素药物进行治疗。

二.高级别颈动脉狭窄患者组 (PG-IV-1H-HGCS)：

  • 颈动脉狭窄≥50%。

三．轻度认知障碍 (MCI) 和阿尔茨海默病 (AD) 患者 (PG-IV-2H-AD/MCI)：

  • 轻度认知障碍 (MCI) 或早期阿尔茨海默病 (AD) 的诊断。
  • 年龄范围在60-80岁之间。
  • 德语流利。
  • 视力和听力正常或矫正至正常。
  • 能够理解研究并提供知情同意。

排除标准：

  1. 18岁以下。
  2. 幽闭恐惧症。
  3. 怀孕或当前的哺乳状态。
  4. 有源植入物（例如起搏器、神经刺激器）。
  5. 被动铁磁植入物。
  6. 在有源射频 (RF) 线圈覆盖的区域中植入 > 4 cm 的无源非铁磁金属植入物。
  7. 有源射频线圈覆盖区域内的大纹身。
  8. 已知或怀疑的不合规情况。
  9. 体重不足<30公斤。
  10. 体重指数 (BMI) > 30。
  11. 超重>135公斤
  12. 头围过大或散光严重且无法通过 MR 兼容眼镜矫正的人士。
  13. 无法理解知情同意书的人。
  14. 不同意研究所将检查期间发现的偶然发现告知受试者的政策。
  15. 视觉和听觉敏锐度损害神经心理学测试（如果相关）。
  16. 根据世界卫生组织的建议，患有糖尿病或葡萄糖不耐受（不包括在糖尿病患者组中）。
  17. 明显的心脏或肾脏疾病的证据。
  18. 胃肠道疾病的证据。
  19. 认知障碍（简易精神状态检查评分<26/30，CDR评分>0，记忆力不佳）（不包括AD、MCI组）。
  20. 吸烟。
  21. 当前或一生滥用药物或酒精
  22. 未经治疗的血脂异常、高血压或甲状腺疾病。
  23. 具有抗胆碱能特性的抗抑郁药物。
  24. 筛查后 4 周内每周定期使用麻醉剂超过两剂。
  25. 筛查后 4 周内使用抗帕金森病药物。
  26. 筛选后 4 周内参加任何药物研究。
  27. 免疫调节或肿瘤治疗。
  28. 心脏植入式电子设备 (CIED)，例如起搏器、植入式心律转复除颤器 (ICD) 和心脏再同步治疗 (CRT) 设备。
  29. 金属眼内异物：曾在没有护目镜的情况下进行焊接或面部因金属受伤的患者必须在 MRI 之前由放射科医生进行眼眶 X 光检查。
  30. 植入式神经刺激系统。
  31. 人工耳蜗/耳朵植入物。
  32. 药物输注泵（胰岛素输送、镇痛药物或化疗泵）。
  33. 带有金属部件的导管（例如 Swan-Ganz 导管）。
  34. 金属碎片（例如子弹、猎枪弹丸、弹片）。
  35. 脑动脉瘤夹。
  36. 磁性牙种植体。
  37. 组织扩张器。
  38. 假肢。
  39. 不可拆卸的助听器。
  40. 不可移除的穿孔。
  41. 植入式心脏除颤器
  42. 心脏再同步治疗装置
  43. 发烧（MRI 前测量温度 > 37.5°C）。
  44. 服用安非他明或镇静剂的志愿者

学习计划

本节提供研究计划的详细信息，包括研究的设计方式和研究的衡量标准。

研究是如何设计的？

设计细节

  • 主要用途：基础科学
  • 分配：非随机化
  • 介入模型：顺序分配
  • 屏蔽：单身的

武器和干预

参与者组/臂
干预/治疗
有源比较器：新型 MRSI 脉冲序列对健康人的应用
在摄入葡萄糖溶液后，将优化的 MR 脉冲序列应用于三个健康人组，以获得健康对照 3D 代谢参考数据。
设备：新脉冲序列包 SIGNATURES2023 在健康对照中的应用
将一种或多种新颖的或进一步优化的非CE标记的脉冲MRSI序列应用于100名健康受试者，以确定全脑的参考代谢图
实验性的：将新型 MRSI 脉冲序列应用于四个患者组
摄入葡萄糖溶液后，将优化的 MR 脉冲序列应用于四组，每组 10 名患者，然后通过 z 分数映射将患者 3D 代谢数据与健康对照数据进行患者水平比较。
设备：新脉冲序列包 SIGNATURES2023 在 4 组患者中的应用（试点）
将一种或多种新颖的或进一步优化的非CE标记的脉冲MRSI序列应用于4×10的AD、MCI、DM和HGCS患者以确定全脑的代谢物图。

研究衡量的是什么？

主要结果指标

结果测量
措施说明
大体时间
3D 空间分辨氘代谢物成像 (DMI)
大体时间：36个月
获得 20 人（<40 岁）年轻健康对照组中的协同氘代谢物分布（葡萄糖、谷氨酸），以及 20 人（>40 岁）老年健康对照组中代谢物分布的协同氘代谢图像。年）获得。
36个月
3D 空间分辨 SLOW-EPSI MRSI 代谢物图谱
大体时间：36个月
协同配准的神经代谢物分布（例如 测量了由 20 人（年龄 < 40 岁）组成的年轻健康对照组的 GABA（谷氨酸）分布，以及协同配准的神经代谢物分布（例如 GABA、谷氨酸等）在 20 名健康对照组（年龄 > 40 岁）中进行测量。
36个月
阿尔茨海默病 (AD) 患者组的 3D 空间分辨 3D DMI 和 3D SLOW-EPSI MRSI 映射
大体时间：48个月
联合配准 DMI（葡萄糖、谷氨酸）图和神经代谢物图像（例如 获得了由 10 人组成的阿尔茨海默病 (AD) 患者组中的 GABA、谷氨酸、..) 分布。
48个月
轻度认知障碍 (MCI) 患者组的 3D 空间分辨 3D DMI 和 3D SLOW-EPSI MRSI 映射
大体时间：48个月
联合配准 DMI（葡萄糖、谷氨酸）图和神经代谢物图像（例如 获得了由 10 人组成的轻度认知障碍 (MCI) 患者组中的 GABA、谷氨酸等）分布。
48个月
II 型糖尿病 (DM) 患者组的 3D DMI 和 3D SLOW-EPSI MRSI 映射
大体时间：48个月
联合配准 DMI（葡萄糖、谷氨酸）图和神经代谢物图像（例如 获得 10 人的 II 型糖尿病 (DM) 患者组中的 GABA、谷氨酸、..) 分布
48个月
高度颈动脉狭窄 (HGCS) 患者组的 3D DMI 和 3D SLOW-EPSI MRSI 映射
大体时间：48个月
联合配准 DMI（葡萄糖、谷氨酸）图和神经代谢物图像（例如 获得 10 人的 II 型糖尿病 (DM) 患者组中的 GABA、谷氨酸、..) 分布
48个月

合作者和调查者

在这里您可以找到参与这项研究的人员和组织。

赞助

Insel Gruppe AG, University Hospital Bern

调查人员

  • 首席研究员：Johannes Slotboom, PhD、University Hospital / Inselspital /University Bern / 3010 Bern / Switzerland

出版物和有用的链接

负责输入研究信息的人员自愿提供这些出版物。这些可能与研究有关。

一般刊物

有用的网址

研究记录日期

这些日期跟踪向 ClinicalTrials.gov 提交研究记录和摘要结果的进度。研究记录和报告的结果由国家医学图书馆 (NLM) 审查，以确保它们在发布到公共网站之前符合特定的质量控制标准。

研究主要日期

学习开始 (估计的)

2025年4月1日

初级完成 (估计的)

2026年11月1日

研究完成 (估计的)

2028年3月31日

研究注册日期

首次提交

2024年11月21日

首先提交符合 QC 标准的

2024年11月25日

首次发布 (实际的)

2024年11月26日

研究记录更新

最后更新发布 (实际的)

2025年3月25日

上次提交的符合 QC 标准的更新

2025年3月24日

最后验证

2025年3月1日

更多信息

与本研究相关的术语

其他相关的 MeSH 术语

其他研究编号

  • 2023-D0060
  • SNCTP000006108 (其他标识符：Basec Switzerland)

计划个人参与者数据 (IPD)

计划共享个人参与者数据 (IPD)？

不

IPD 计划说明

一名患者的一个原始 1H-MRSI 数据集大约有 25Gb 大，直接共享会很困难。

所以;数据将根据要求共享。

药物和器械信息、研究文件

研究美国 FDA 监管的药品

不

研究美国 FDA 监管的设备产品

不

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