Kenneth Kin Man Kwong es un físico nuclear estadounidense nacido en Hong Kong . Es un pionero en la obtención de imágenes del cerebro humano . Recibió su licenciatura en Ciencias Políticas en 1972 de la Universidad de California, Berkeley . Luego pasó a recibir su Ph.D. en física de la Universidad de California, Riverside, estudiando las interacciones de colisión fotón-fotón.
Kwong, Kenneth | |
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Nació | |
Ciudadanía | Estados Unidos |
alma mater | Universidad de California, Berkeley Universidad de California, Riverside |
Conocido por | fMRI |
Carrera científica | |
Campos | Resonancia magnetica |
Instituciones | Universidad Harvard |
Carrera profesional
En 1985, Kwong era físico de medicina nuclear en el hospital de VA en Loma Linda, California, y estableció su trabajo en la ciencia médica. Después de un año, fue invitado a una beca de investigación en el Hospital General de Massachusetts (MGH) en el campo de la obtención de imágenes por PET (tomografía por emisión de positrones) . Después de su trabajo en PET, comenzó su participación en la resonancia magnética (MRI).
MRI, difusión y perfusión
Al unirse al equipo del Centro de Resonancia Magnética Nuclear MGH (MGH-NMR), Kwong se interesó por la perfusión (la distribución de sangre y nutrientes a los tejidos) y la difusión (la detección de la dispersión aleatoria de partículas, principalmente agua) en los tejidos vivos. . Junto con la estudiante graduada del MIT, Daisy Chien, y sus colegas Richard Buxton, Tom Brady y Bruce Rosen, fue uno de los primeros participantes en el campo de las imágenes de difusión cerebral , que a su vez fue inaugurado por los experimentos pioneros de Denis Le Bihan. En un documento de una conferencia en 1988 en la Sociedad de Resonancia Magnética en Medicina, el grupo MGH fue el primero en demostrar la anisotropía de difusión en el cerebro humano, afirmando, "... observamos diferentes patrones de difusión paralelos y perpendiculares a la línea media del cerebro, que era repetible y dependía sólo de la dirección del gradiente codificador de difusión en relación con el cerebro, independientemente del gradiente físico que se usara ". [1] Esta anisotropía en sí misma es el principio fundamental que subyace al método moderno de tractografía de resonancia magnética y conectómica estructural (la visualización in vivo de las fibras axonales que conectan las neuronas en el cerebro). Luego, Chien y Kwong utilizaron sus primeras técnicas de difusión para estudiar a pacientes humanos con accidente cerebrovascular. En circunstancias técnicamente exigentes (una resonancia magnética de campo bajo usando imágenes convencionales, ubicada en un estacionamiento cerca del MGH) fueron los primeros en demostrar en sujetos humanos [2] la caída temprana de la difusividad observada en el infarto agudo en gatos por Moseley. [3]
De acuerdo con su nombramiento conjunto en la enfermería de ojos y oídos de Massachusetts, él y sus colegas pudieron demostrar que la resonancia magnética podría usarse para estudiar la difusión y el flujo en el ojo vivo. Él y sus colegas fueron pioneros en el uso de H 2 O 17 como marcador de agua en la resonancia magnética y demostraron que este enfoque novedoso podría usarse para medir el flujo sanguíneo cerebral. [4]
Resonancia magnética funcional (fMRI)
En 1990, el MGH-NMR Center recibió el primer instrumento de resonancia magnética de imagen ecoplanar clínica (EPI), capaz de formar imágenes de resonancia magnética en 25 ms. El método EPI demostró ser extremadamente poderoso en el estudio tanto de la perfusión como de la difusión al permitir que Kwong y otros evaluaran cambios dinámicos en la señal, como el flujo de sangre marcada con agentes de contraste magnéticos inyectados a través de los sistemas de órganos.
El grupo del MGH-NMR Center, dirigido por John (Jack) Belliveau, reconoció que los métodos de perfusión dinámica podrían adaptarse para demostrar los cambios de perfusión que ocurren como resultado del "trabajo" cerebral, por ejemplo , el reclutamiento de áreas localizadas de tejido neural como diferentes partes del cerebro participan en tareas. Los resultados históricos de Belliveau, et al., En 1991, [5] usando contraste de susceptibilidad dinámica anunciaron la creación de un nuevo campo en el mapeo de la actividad funcional del cerebro humano usando imágenes de resonancia magnética - fMRI.
Dos desarrollos paralelos en el contraste endógeno prepararon el escenario de métodos para mapear la actividad cerebral sin inyección de trazadores o agentes de contraste. El trabajo contemporáneo realizado una década antes por Thulborn, [6] y Wright en Stanford, había demostrado que los niveles de oxigenación de la sangre podían medirse mediante métodos de RMN. Experimentos innovadores posteriores realizados por Ogawa , et al., Y por Turner habían demostrado que el agotamiento de oxígeno conducía a caídas significativas en los cambios de señal de resonancia magnética en las venas grandes y la corteza cerebral misma, respectivamente, a través de un mecanismo de susceptibilidad magnética análogo al utilizado por Belliveau con exógenos trazadores, pero en este caso utilizando la propia sangre desoxigenada como agente de contraste. Al mismo tiempo, John Detre y Alan Koretsky fueron pioneros en los métodos para medir directamente la perfusión cerebral utilizando agua con espín invertido ( etiquetado de espín arterial ) en modelos animales. Todo esto fue posible sin la introducción de agentes de contraste transmitidos por la sangre.
Con estos antecedentes, Kwong razonó que los conceptos de mapeo funcional por perfusión cerebral y la evaluación de la oxigenación a partir de señales puramente endógenas podrían combinarse en un método completamente nuevo para estudiar la actividad cerebral humana. En la primavera de 1991, realizó sus primeros experimentos en humanos que demostraron que se podían observar grandes cambios en la señal de resonancia magnética en el cerebro humano después de la exposición a estímulos visuales simples, utilizando tanto oxigenación sanguínea (BOLD) como contraste de flujo. Las primeras imágenes de video dinámicas de la actividad del cerebro humano aparecieron por primera vez en una reunión de la Sociedad de Resonancia Magnética en Medicina en agosto de 1991 en San Francisco en una sesión plenaria del colega Tom Brady, y posteriormente se publicaron en 1992 en las Actas de la Academia Nacional. de Ciencias. [7] (en el mismo año en que Ogawa y sus colegas presentaron sus resultados publicados posteriormente un año después en PNAS. [8] Ese mismo número también incluía el trabajo de Seiji Ogawa , entonces en Bell Labs, quien había hecho hallazgos similares. La mayoría de los investigadores atribuye a Kwong y Ogawa de forma independiente el descubrimiento de lo que ahora se llama RM funcional (RMf).
La primera publicación de Kwong en esta área y sus primeros experimentos demostraron los dos métodos principales de obtención de imágenes cerebrales funcionales a partir de señales endógenas. La señal dependiente del nivel de oxigenación, conocida ahora como BOLD , se ha convertido en la más popular debido a su mayor contraste / ruido general, pero Kwong también mostró que la resonancia magnética podría usarse para detectar una señal de flujo sanguíneo a través del cambio aparente en las tasas de relajación de T1 asociadas con la reposición de sangre en el tejido cerebral, y demostró cómo los cambios de señal medidos podrían usarse para inferir directamente una medida cuantitativa del cambio en la perfusión cerebral. Esto forma la base de un segundo conjunto de métodos modernos conocidos ahora como etiquetado de espín arterial, cada vez más utilizado cuando se requiere la cuantificación de la línea de base y la fisiología cambiante. El de Kwong fue claramente el primer trabajo en este campo en aplicar estos métodos al mapeo del cerebro humano.
La resonancia magnética funcional ha demostrado ser extremadamente importante en las ciencias clínicas y básicas. En febrero de 2012, más de 299,000 manuscritos fueron emparejados por el término "fMRI" en la base de datos PubMed . Esto equivale a un promedio de más de 41 manuscritos publicados por día desde el desarrollo del método original 20 años antes (24873 artículos en 2011). Hasta la fecha, ningún método ha superado su combinación de precisión, seguridad y confiabilidad en la observación de la función cerebral. Los descubrimientos de Kwong se realizaron mientras era investigador.
Académico
En 1993, poco después de sus descubrimientos por resonancia magnética funcional, Kwong fue nombrado instructor de radiología . Ascendió a una cátedra asistente en 1997 y desde 2000 ha sido profesor asociado en la Escuela de Medicina de Harvard.
Investigación continua
Kwong es un investigador activo, autor o coautor de 97 artículos desde 1992 hasta 2011, en el período posterior a la publicación inicial de fMRI. Su trabajo más actual aborda problemas en la medición cuantitativa de la perfusión cerebral, así como estudios de los efectos cerebrales de la práctica médica tradicional china de la acupuntura.
Referencias
- ^ Chien, D; Buxton, RB; Kwong, KK; Brady, TJ; Rosen, BR (1990). "RM de difusión de imágenes del cerebro humano". J Comput Assist Tomogr . 14 (4): 514–520. PMID 2370348 .
- ^ Chien, D; Kwong, KK; Buonanno, F; Buxton, R; Gress, D; Brady, TJ; Rosen, BR (1992). "RM de difusión de imágenes de infarto cerebral en humanos". AJNR . 13 (4): 1097-1102. PMID 1636519 .
- ^ Moseley, ME; Cohen, Y; Mintorovitch, J; Chileuitt, L; Shimizu, H; Kucharczyk, J; Wendland, MF; Weinstein, PR (1990). "Detección temprana de isquemia cerebral regional en gatos: comparación de espectroscopia y resonancia magnética ponderada en T2 y difusión". Resonancia Magnética en Medicina . 14 (2): 330–346. doi : 10.1002 / mrm.1910140218 . PMID 2345513 .
- ^ Kwong, KK; Hopkins, AL; Belliveau, JW; Chesler, DA; Porkka, LM; McKinstry, RC; Finelli, DA; Hunter, GJ; Moore, JB; et al. (1991). "Imágenes de RMN de protones del flujo sanguíneo cerebral usando (H2O) -O17". Resonancia Magnética en Medicina . 22 (1): 154-158. doi : 10.1002 / mrm.1910220116 . PMID 1798389 .
- ^ Belliveau JW, Kennedy DN, McKinstry RC, Buchbinder BR, Weisskoff RM, Cohen MS, Vevea JM, Brady TJ, Rosen BR (1991). "Mapeo funcional de la corteza visual humana por resonancia magnética". Ciencia . 254 (5032): 716–719. doi : 10.1126 / science.1948051 . PMID 1948051 .
- ^ Thulborn, KR; Waterton, JC; Matthews, PM; Radda, GK (1982). "Dependencia de la oxigenación del tiempo de relajación transversal de los protones de agua en sangre total en campo alto". Biochim Biophys Acta . 714 (2): 265–270. doi : 10.1016 / 0304-4165 (82) 90333-6 . PMID 6275909 .
- ^ KK Kwong; JW Belliveau; DA Chesler; IE Goldberg; RM Weisskoff; BP Poncelet; DN Kennedy; BE Hoppel; MS Cohen; R Turner ; H Cheng; TJ Brady; y BR Rosen (1992). "Imagen de resonancia magnética dinámica de la actividad del cerebro humano durante la estimulación sensorial primaria" . PNAS . 89 (12): 5951–55. doi : 10.1073 / pnas.89.12.5675 . PMC 49355 . PMID 1608978 .
- ^ S Ogawa ; Tanque; Menon; Ellermann; Kim; Merkle; Ugurbil (1992). "Cambios de señal intrínseca que acompañan a la estimulación sensorial: mapeo funcional del cerebro con imágenes de resonancia magnética" . PNAS . 89 (13): 5675–79. doi : 10.1073 / pnas.89.13.5951 . PMC 402116 . PMID 1631079 .