功能成像研究中心

功能成像研究中心

“功能成像中心”目前擁有的主要技術手段包括3.0T MR掃瞄器、高密度腦電(EEG/ERP)系統、TMS系統、PET-CT和超聲等多種成像工具,為開展腦科學、生物醫學、認知科學、功能磁共振物理學以及計算機圖像處理等多個學科的跨學科研究提供必要的技術支持。

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簡介

北京大學功能成像中心(功能成像研究中心)(Functional Imaging Center, Peking University)是北京大學前沿交叉學科研究院所屬的一個跨學科研究平台。

研究隊伍

研究隊伍由來自北京大學數學物理學心理學生命科學計算機科學醫學影像學等領域的專家組成。他們結合各自領域的研究方法和技術手段,以功能成像技術為手段,以解決認知科學問題和疾病診斷問題為目的,開展腦功能成像、磁共振影像技術、疾病影像診斷等方面的跨學科研究工作,促進生物學生理學心理學電子學信息科學醫學影像學等學科間的交叉研究,在認知科學和醫學影像學等領域做出具有國際水平的研究成果。
生物醫學跨學科研究中心
程和平 方競 黃一寧 劉偉 潘潔 沙印林 蘇曉東 譚文長 王廣發 汪國平 王世強 席建忠 要茂盛 葉安培 張珏 張幼怡 周殿閣 周永勝
理論生物學中心
白書農 陳建國 陳勇 鄧明華 來魯華 李方廷 李浩 劉瑩 劉志榮 羅春雄 歐陽頎 裴劍鋒 湯超 陶樂天 塗豫海 王宏利 朱懷球
納米科學與技術研究中心
陳東敏 陳清 段小潔 方哲宇 郭雪峰 侯士敏 胡宗海 黃建濱 黃如 李星國 李彥 劉忠范 彭海琳 彭練矛 王遠 吳凱 吳孝松 謝芹 徐東升 徐洪起
俞大鵬 張錦 張興 張艷鋒 朱星
“北京大學-國家納米科學中心聯合培養研究生項目”導師:
蔣興宇 梁興傑 裘曉輝 唐智勇 魏志祥 楊延蓮 趙宇亮
磁共振成像研究中心
高家紅 葛鑒橋 韓世輝 王霄英 張珏 鄒啟紅
環境與健康研究中心
黃薇 朱彤
生物醫用材料與組織工程研究中心
成艷 葛子鋼 魏世成 奚廷斐 熊春陽 許零 鄭玉峰
海洋研究中心
陳永順 方岱寧 關平 何濤 侯貴廷 胡敏 胡永雲 黃寶琦 李紅雲 李江海 林文翰 劉建波 錢維宏 秦其明 譚該馗 吳朝東 吳曉磊 許雲平 楊海軍 姚錦仙
周力平 朱彤
科學史與科學哲學研究中心
吳國盛 張大慶

日常工作

功能成像研究中心進行跨學科研究生的培養,開展相關領域的教學工作和研究工作,培養在磁共振成像技術、認知腦功能成像、醫學功能成像等領域的高水平人才。功能成像研究中心積極開展國際國內合作研究,與國際著名大學和企業的相關研究機構合作,努力成為具有良好學術氛圍和雄厚研究基礎的研究基地。

研究條件

在北京大學創世界一流大學(985)計畫的支持下,功能成像研究中心具備了良好的研究條件和學術環境,研究平台的硬體設備包括3。0T MR掃瞄器和配套的認知功能成像輔助設備,建立了腦成像刺激呈現系統和數據分析系統,以及各種圖像處理系統,具有磁共振成像序列設計能力和磁共振專用線圈製備能力等,為開展腦科學、認知科學、生物醫學的多學科交叉研究提供了重要基礎。

研究領域

功能成像研究中心的主要研究涉及以下領域:
—— 腦認知功能的成像研究:以fMRIPET、EEG/ERP、TMS等腦成像技術為手段,研究包括推理、歸因、風險評估、自作者表征等社會認知功能的神經基礎。
——疾病的功能成像研究:用MR、PET、CT、超聲等技術研究疾病發生、發展過程中的各種形態和功能改變,對神經系統和體部疾病提供附加與形態之上的功能診斷信息,並指導治療和評價預後。
——功能成像技術及圖像處理研究:面向腦功能研究和疾病診斷需要,進行磁共振成像序列設計研究;以圖像信號處理分析和模式識別為基礎,研究腦功能分析與疾病診斷相關的圖像處理技術問題。

研究方向

功能成像研究中心主要研究方向:
1,腦認知功能的成像研究:以fMRI等腦成像技術為手段,研究包括推理和歸因、風險評估、自作者表征等社會認知功能的神經基礎。例如情緒環境對共情的神經機制的腦成像研究,主要探討情緒環境對痛覺共情神經的機制:發現知覺施加於中性面孔上的痛覺刺激引起大腦兩側額葉和前扣帶回的激活,但是當中性面孔呈現在快樂和痛苦情緒面孔的環境中時,知覺施加於中性面孔上的痛覺刺激只引起大腦兩半球的中央後回面孔區的激活。這些腦成像結果表明,痛覺共情神經機制受情緒環境的顯著影響,並且痛覺共情的情感機制和感覺機制可能存在相互作用。
2, 磁共振功能成像脈衝序列設計及功能代謝參數分析研究:功能磁共振成像是一組反映活體不同功能信息的磁共振成像技術,包括灌注成像、血氧水平依賴成像、擴散成像、彈性成像、波譜分析等,這些成像技術都需要依靠射頻脈衝序列設計來實現。例如動脈自旋標記(ASL)序列可以用於非侵入性的定量灌注測量;快速非對稱自旋迴波(ASE-EPI)序列可以用於獲得組織灌注過程中的T2和T2*信息,利用動力學模型可以進一步獲得定量的血流量及組織氧攝取率等功能代謝參數,這些功能參數對於腫瘤與心腦血管疾病的早期診斷和評價都有非常重要的臨床意義。
3,磁共振射頻線圈研究:作為磁共振信號接收的重要部件,射頻接收線圈對於成像的質量起著決定性的作用。射頻接收線圈需與被檢測組織匹配恰當,同時需要達到很高的磁場均勻性。通過電磁場仿真計算、調諧電路設計,研發適用於動物實驗的表面線圈、鳥籠線圈以及血管內線圈,同時設計開發並行成像的專用線圈以及提高灌注成像信噪比的獨立發射線圈。從而為病理機制理解、藥物評價以及相關臨床基礎研究提供了有效的研究手段。
4,磁共振新技術在疾病診斷中的臨床套用研究:將各種MR新技術套用於臨床疾病的檢出、定性、分期、評價療效、指導治療等。利用北京大學臨床醫院的強大臨床優勢,將DWI、MRS、DCEMRI、DTI、BOLD、ASL、OEF等序列套用不同疾病的臨床研究中,並對各種參數進行綜合評估,以發現適應臨床需要的新技術、新方法,總結出基於MR新技術的診斷指南。研究的主要疾病有:神經系統缺血性和退行性疾病;各種腫瘤如乳腺癌、前列腺癌、肝癌等;以及慢性腎臟疾病的多種MR功能成像研究。還包括慢性疼痛等主觀症狀的腦功能研究。
5。 分子影像研究: 分子影像技術可在分子水平上實現實時、無創、動態的在體成像。與傳統的成像方式相比,它是非侵入性地對活體內的參與生理和病理過程的分子進行定性或定量可視化的一種全新的科學觀察方法與手段,涉及到探針合成、特殊成像方法、數據分析等諸多領域的工作。人們期待分子影像技術能夠為揭示生命科學規律、疾病的產生和發展、藥物的研發和評價等方面開創一條新的研究道路。

研究課題

前列腺MRS的數據後處理——Z分數模型:
王霄英(北大醫院),包尚聯(重離子所)等
前列腺MRS的數據後處理——P檔案的解讀:
王霄英(北大醫院),葉安培(電子學系)等
前列腺動態增強掃描數據後處理——強化曲線的自動判斷:
王霄英(北大醫院),袁克鴻(重離子所)等
前列腺掃描線圈——研發新線圈:
蔣學祥(北大醫院),包尚聯(重離子所)等
腎臟動態增強掃描數據後處理——圖像配準:
丁潔(北大醫院),方競(力學系),葉安培(電子學系)等
離體肝臟脈管結構掃描的數據後處理——三維重建:
李龍(首都兒科研究所),葉安培(電子學系)等
DTI掃描的數據後處理——配準和重建:
蔣學祥(北大醫院),葉安培(電子學系)等
腦灌注掃描——序列設計和數據後處理:
肖江喜(北大醫院),孫偉(GE公司),包尚聯(重離子所)等
急性腦梗塞的研究——動物實驗、數據後處理:
王霄英(北大醫院),包尚聯(重離子所),鮑聖德(北大醫院)等
脊髓創傷修複試驗——幹細胞功能的評價:
鮑聖德(北大醫院),沈麗(醫學部幹細胞中心),王霄英(北大醫院)等
肝臟功能成像——圖像後處理及功能指標的提取:
方競(力學系),王霄英(北大醫院)
視知覺組織的神經機制----基於小波算法的腦電功率譜分析。
韓世輝(心理系),姜明(數學學院)
空間選擇性注意神經網路的功能連線。
韓世輝(心理系),耿直(數學學院)
便攜EEG/ERP系統的研製
方競(力學系),韓世輝(心理系)
社會認知功能的神經基礎----結合腦成像和腦損傷病人的認知神經科學研究。
韓世輝(心理系),王霄英(北大醫院)

背景資料

北京大學前沿交叉學科研究院(Academy for Advanced Interdisciplinary Studies,Peking University)是北京大學跨學科的研究平台。2005年12月28日,學校發文成立前沿交叉學科研究院(校發[2005]288號),全國人大常委會副委員長、中國科協主席、北京大學醫學部主任韓啟德院士擔任院長,方競教授擔任常務副院長。2006年4月4日,前沿交叉學科研究院成立大會在北京大學隆重舉行。時任北京大學校長的許智宏院士在研究院成立大會上的講話中指出:“前沿交叉學科研究院的成立將是北京大學歷史上十分重要的一筆,對北京大學的學科建設、科學研究發展和綜合素質人才的培養等都具有十分重要的意義。”韓啟德院長對研究院的發展提出了24個字的方針:虛實結合,摒棄浮躁,完善制度,項目帶動,兼容並包,外向開放。
當代科學的發展和重大科學技術成就的取得,越來越依賴於不同學科之間的交叉與融合,許多有影響的科技成果,都是在學科的交叉點上取得的。近些年來,國內外許多政府機構和著名大學紛紛組織建立跨學科研究機構,支持交叉學科發展,並逐步取得各種重要成果。北京大學具有很好的基礎學科和技術學科優勢,學科齊全、基礎雄厚是北京大學的重要特點。北京大學的多學科特點為發展跨學科研究提供了獨特的優勢和重要的基礎條件。在“創世界一流大學計畫(一期)”的支持下,北京大學已經建立了若干跨學科研究中心,為建設整體的跨學科研究平台打下了良好基礎。前沿交叉學科研究院的成立,是建設整體性的跨學科研究平台的重要一步。
前沿交叉學科研究院的基該任務是組織跨學科的學術交流、開展跨學科的科學研究和培養交叉學科的優秀人才。研究院將以北京大學雄厚的基礎學科和先進的技術學科為基礎,組織聯合相關的研究力量,建設具有良好學術交流環境、學科前沿性與學科交叉性相結合、實體與虛體相結合的交叉學科研究平台,為北京大學的交叉學科研究創造良好的學術氛圍和研究條件;研究院將開展前沿性的問題研究和科學技術攻關,使北京大學在一些重要領域進入國際前列;研究院將在研究生主管部門的指導下,與相關院系和學科合作,努力探索交叉學科人才培養模式,使之成為高層次綜合人才培養的重要基地;研究院的管理體制將以有利於促進學科交叉和創造良好學術氛圍為基該準則,採用虛實結合、研究人員專聘與兼聘相結合等多種靈活方式,資源在校內外共享。
前沿交叉學科研究院成立以來,通過探索科研與管理機制創新、推動基礎條件建設、招聘和引進優秀科研人才、組織學術交流與研究項目申請等工作,有力地促進了研究院的體制建設、學科建設和隊伍建設。在前沿交叉學科研究院的框架下,各個研究中心以各自已有的條件為基礎,面向科學技術發展和國家社會需求,組織多學科的研究力量開展前沿性問題的研究和科學技術攻關,獲得了各類跨學科研究項目的支持,並已經取得了若干重要的研究成果。

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