第 694 期

研究發展
腦連結體磁振造影系統
Connectome MRI system

行政院經濟部於2017年4月11日舉行「高階影像醫材五力全開、領航產業醫耀全球」記者會，本院生醫工程與奈米醫學研究所張恕研究員及郭立威助研究員之研發團隊與國立台灣大學醫學院曾文毅教授合組研發團隊，以「新世代磁振造影系統平台計畫」及「腦連結體磁振造影系統計畫」獲經濟部法人科專及學界科專計畫補助。其主軸係以本院磁振造影（MRI）系統整合之核心技術為基礎，致力於建立一個高階MRI系統平台，一方面配合腦連結體磁振造影系統開發，另一方面此自主獨立之系統平台亦將有助於推動國內磁振造影系統產業之發展，發揮台灣於臨床應用之優秀研究能量。

腦連結體（brain connectome）之研究被視為是人類繼基因體（genome）研究後，科學家努力探索的重要目標。腦連結體是指大腦神經元細胞之間彼此連結的結構，神經元細胞透過此結構才得以互相溝通，產生認知功能。透過對腦連結體的研究，將可望更進一步瞭解人類大腦如何產生認知功能，對於精神疾病、腦神經退化性疾病、失智症及外傷性腦損傷等患者的診斷與治療，將有極大的助益，因此腦連結體成像術對於神經科學或臨床醫學都是急迫切需要的工具。

研究團隊在科發基金、衛生福利部與經濟部大力支持下，已於過去數年內逐步建立了磁振造影系統平台與腦連結體專用磁振造影系統。腦連結體專用系統是一個全新的3T磁振造影系統，梯度強度可達臨床系統之4倍以上，其系統配備腦結構、腦功能以及腦連結體相關分析軟體，包括擴散頻譜造影轉換方法和腦神經纖維自動化分析系統，可用於全方位腦部疾病診斷、腦功能成像分析，以及腦連結體成像與圖譜分析，並可應用於思覺失調症、自閉症、阿茲海默症、焦慮症（強迫症或創傷後壓力症候群）及腦傷等患者，不論從早期篩檢、診斷、預後乃至療效評估等，皆具有極大的臨床應用價值。

因高齡人口攀升與社會精神壓力增加等因素，全球都面臨腦部神經與精神疾病患病率逐年上升。以我國為例，2013年內政部統計人口數為23,373,517人，其中精神疾病之患者總人數為2,433,450人，約略得出每10人就有1人為精神疾病患者。然而診斷與治療精神疾病之困難處在於：一、目前仍無有效診斷方法判定是否罹患該病，以及釐清期程；二、並非所有腦神經精神疾病均已建立有效的藥物治療方式。因此，如何針對腦神經與精神疾病建立一個有效之非侵入式診斷與治療整合技術，乃目前高階醫材研發上亟需發展之項目。目前包含美國、歐盟、日本及韓國，均以腦科學與腦疾病研究為科研重點，並由該國政府主導、學研單位進行相關研究；然而廠商參與計畫亦為重要的一環，且將發展許多創新工具以對大腦有更深入之瞭解，其中結合生醫影像診斷與導引之標靶治療為最重要的工具之一，預測於未來3-5年間仍是各國積極投入之研發目標。研發團隊有信心所研發的腦連結體系統與成像分析技術，將極具競爭力。

近年來政府大力推動高階醫療影像產業發展政策，並強調升級國內技術競爭力與帶動經濟提升之效益。在諸多生物醫學影像系統中，MRI已成為主要臨床診斷之工具，國內相關領域雖具有相當水準之研發能量，然而僅能侷限應用於研究範疇。在本院的長期支持及積極尋求院外資源的挹注下，本所張恕研究員以MRI整合技術為核心，已培養出具整合國內產學研界研發及製造實力之團隊，且成功建立磁振影像導引高能聚焦超音波與腦連結體磁振造影系統技術平台，進入產品開發階段。目前具體成果包括技術轉移振磬科技股份有限公司，並持續開發列陣式高能聚焦超音波（HIFU）探頭技術與落實多種熱治療應用，以及成功開發出腦連結體磁振造影系統，切入以腦神經與精神疾病為主之研究與臨床市場，相信必能對國人健康帶來極大助益。


本院腦連結體磁振造影系統（Taiwan Connectome Project, TCP MRI）　研發團隊所發展之TBAA腦連結體分析軟體
《文/圖：生醫工程與奈米醫學研究所張恕研究員、郭立威助研究員、吳俊翰助管理師》