Кеннет Квонг

Кеннет Кин Ман Квонг — американский физик-ядерщик , родившийся в Гонконге . Он является пионером в области визуализации человеческого мозга . Он получил степень бакалавра в области политологии в 1972 году в Калифорнийском университете в Беркли . Затем он получил докторскую степень по физике в Калифорнийском университете в Риверсайде, изучая взаимодействие фотонов и фотонов.

В 1985 году Квонг был физиком- ядерщиком в больнице VA в Лома-Линде, Калифорния, где он начал работать в области медицинской науки. Через год его пригласили на исследовательскую стажировку в Massachusetts General Hospital (MGH) в области ПЭТ (позитронно-эмиссионной томографии) . После работы в ПЭТ он начал заниматься магнитно-резонансной томографией (МРТ).

Присоединившись к команде Центра ядерного магнитного резонанса MGH (MGH-NMR), Квонг заинтересовался перфузией ( распределением крови и питательных веществ в тканях) и диффузией (обнаружением случайного рассеивания частиц, в основном 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 участников в области диффузионной визуализации мозга, которая сама по себе была открыта пионерскими экспериментами Дениса Ле Бихана. В докладе на конференции в 1988 году в Обществе магнитного резонанса в медицине группа MGH первой продемонстрировала анизотропию диффузии в человеческом мозге, заявив: «... мы наблюдали различные паттерны диффузии параллельно и перпендикулярно средней линии мозга, которые были повторяемыми и зависели только от направления градиента кодирования диффузии относительно мозга, независимо от того, какой физический градиент использовался ». ^[1] Эта анизотропия сама по себе является фундаментальным принципом, лежащим в основе современного метода МРТ-трактографии и структурной коннектомики ( визуализации in vivo аксональных волокон, которые соединяют нейроны в мозге). Затем Чиен и Квонг использовали свои ранние методы диффузии для изучения пациентов с инсультом. В технически сложных условиях (низкопольная МРТ с использованием обычной визуализации, расположенная в трейлере на парковке рядом с MGH) они были первыми, кто продемонстрировал на людях ^[2] раннее падение диффузности, наблюдаемое при остром инфаркте у кошек по Мозли. ^[3]

В соответствии с его совместным назначением в Массачусетскую больницу глаз и ушей, он и его коллеги смогли продемонстрировать, что МРТ может быть использована для изучения диффузии и потока в живом глазу. Он и его коллеги были пионерами в использовании H ₂ O ¹⁷ в качестве индикатора воды в МРТ и продемонстрировали, что этот новый подход может быть использован для измерения мозгового кровотока. ^[4]

В 1990 году Центр MGH-NMR получил первый клинический инструмент для эхо-планарной визуализации (EPI) МРТ, способный формировать изображения МРТ за 25 мс. Метод EPI оказался чрезвычайно эффективным в изучении как перфузии, так и диффузии, позволив Квонгу и другим оценить динамические изменения сигнала, такие как поток крови, маркированной введенными магнитными контрастными веществами через системы органов.

Группа Центра MGH-NMR под руководством Джона (Джека) Белливо признала, что динамические методы перфузии могут быть адаптированы для демонстрации изменений перфузии, которые происходят в результате «работы» мозга, например , рекрутинга локализованных областей нервной ткани, когда различные части мозга участвуют в задачах. Знаменательные результаты Белливо и др. в 1991 году ^[5] с использованием динамического контраста восприимчивости возвестили о создании новой области в картировании функциональной активности человеческого мозга с использованием магнитно-резонансной томографии (фМРТ).

Два параллельных развития эндогенного контраста подготовили почву для методов картирования активности мозга без инъекций трассеров или контрастных агентов. Одновременная работа десятилетием ранее Тулборна ^[6] и Райта в Стэнфорде показала, что уровни 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, через механизм магнитной восприимчивости, аналогичный тому, который использовал Белливо с экзогенными трассерами, но в этом случае с использованием самой дезоксигенированной крови в качестве контрастного агента. В то же время методы прямого измерения перфузии мозга с использованием спин-инвертированной воды ( маркировка артериального спина ) были впервые применены на животных моделях Джоном Детре и Аланом Корецки. Все это было возможно без введения контрастных агентов, переносимых кровью.

С этим бэкграундом Квонг рассуждал, что концепции функционального картирования с помощью перфузии мозга и оценки оксигенации по чисто эндогенным сигналам можно объединить в совершенно новый метод изучения активности человеческого мозга. Весной 1991 года он провел свои первые эксперименты на людях, показав, что большие изменения сигнала МРТ наблюдаются в человеческом мозге после воздействия простых визуальных стимулов, используя как оксигенацию крови (BOLD), так и контраст потока. Первые динамические видеоизображения активности человеческого мозга впервые появились на заседании Общества магнитного резонанса в медицине в августе 1991 года в Сан-Франциско на пленарном заседании коллеги Тома Брэди, и впоследствии были опубликованы в 1992 году в Трудах Национальной академии наук. ^[7] (в том же году, когда Огава и его коллеги представили свои результаты, впоследствии опубликованные годом позже в PNAS. ^[8] В том же выпуске была также опубликована работа Сейджи Огавы , тогда работавшего в Bell Labs, который сделал похожие 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 из эндогенных сигналов. Сигнал, зависящий от уровня оксигенации, известный сейчас как BOLD , стал самым популярным из-за его большего общего контраста/шума, но Квонг также показал, что МРТ может использоваться для обнаружения сигнала кровотока через кажущееся изменение скоростей релаксации T1, связанное с пополнением крови в мозговой ткани, и продемонстрировал, как измеренные изменения сигнала могут быть использованы для непосредственного вывода количественного измерения изменения перфузии мозга. Это формирует основу второго набора современных методов, известных сейчас как маркировка артериального спина, все чаще используемых, когда требуется количественная оценка исходного уровня и изменяющейся физиологии. Работа Квонга была, несомненно, первой 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 с термином «фМРТ» в базе данных PubMed . Это составляет в среднем более 41 опубликованной рукописи в день с момента разработки оригинального метода 20 лет назад (24 873 статьи в 2011 году). На сегодняшний день ни один метод не превзошел его сочетание точности, безопасности и надежности при наблюдении за функциями мозга. Открытия Квонга были сделаны, когда он был научным сотрудником.

В 1993 году, вскоре после его открытий в области фМРТ, Квонг был назначен преподавателем радиологии . В 1997 году он получил должность доцента, а с 2000 года является доцентом Гарвардской медицинской школы.

Квонг — активный исследователь, автор или соавтор 97 статей с 1992 по 2011 год, в период после первой публикации по фМРТ. Его самые последние работы посвящены проблемам количественного измерения перфузии мозга, а также исследованиям эффектов на мозг традиционной китайской медицинской практики акупунктуры.