ケネス・クォン

ケネス・キン・マン・クォンは香港生まれのアメリカ人原子物理学者です。彼は人間の脳画像の先駆者です。彼は1972年にカリフォルニア大学バークレー校で政治学の学士号を取得しました。その後、カリフォルニア大学リバーサイド校で光子間衝突相互作用を研究し、物理学の博士号を取得しました。

1985 年、クォン氏はカリフォルニア州ロマリンダのVA 病院で核医学物理学者として働き、医学分野での活動を開始しました。1 年後、マサチューセッツ総合病院(MGH) のPET (陽電子放出断層撮影)イメージング分野の研究員に招かれました。PET での研究に続き、磁気共鳴イメージング(MRI)の研究も始めました。

MGH 核磁気共鳴 (MGH-NMR) センターのチームに加わった後、クォンは生体組織における灌流(血液と栄養素の組織への分配) と拡散 (主に水である粒子のランダムな拡散の検出) に興味を持ちました。MIT の大学院生デイジー・チェン、同僚のリチャード・バクストン、トム・ブレイディ、ブルース・ローゼンとともに、彼は脳拡散イメージングの分野に最初に参入した一人です。この分野はデニス・ル・ビアンの先駆的な実験によって開拓されました。1988 年に医学磁気共鳴学会で発表された会議論文で、MGH グループは人間の脳における拡散異方性を初めて実証し、「...脳の正中線に平行と垂直の異なる拡散パターンを観察しました。これは再現可能で、どの物理的勾配が使用されたかに関係なく、脳に対する拡散エンコード勾配の方向のみに依存していました」と述べています。^[1]この異方性自体が、MRIトラクトグラフィーや構造コネクトミクス（脳内のニューロンをつなぐ軸索繊維を生体内で可視化する）の現代的手法の根底にある基本原理です。その後、ChienとKwongは、初期の拡散技術を脳卒中を患う人間の患者に使用しました。技術的に要求の厳しい状況（MGH近くの駐車場のトレーラーに設置された、従来の画像化を使用した低磁場MRI）で、彼らは、Moseleyが猫の急性心筋梗塞で観察した拡散率の早期低下を、人間を対象に初めて実証しました^[2]。^[3]

マサチューセッツ眼科耳鼻科病院での共同任務に伴って、彼と彼の同僚はMRIが生体眼の拡散と血流の研究に使用できることを実証することができた。彼と彼の同僚はMRIにおける水分トレーサーとしてH ₂ O ¹⁷の使用を開拓し、この新しいアプローチが脳血流の測定に使用できることを実証した。^[4]

1990 年、MGH-NMR センターは、25 ミリ秒で MRI 画像を形成できる初の臨床用エコー プラナー イメージング(EPI) MRI 機器を導入しました。EPI 法は、灌流と拡散の両方の研究において極めて強力であることが証明され、Kwong 氏らは、注入された磁気造影剤で標識された血液が臓器系を通過する 流れなど、信号の動的変化を評価できるようになりました。

ジョン (ジャック) ベリヴォー率いる MGH-NMR センター グループは、動的灌流法を応用して、脳のさまざまな部分がタスクに参加するときに神経組織の局所領域が動員されるなど、脳の「働き」の結果として生じる灌流の変化を実証できることを認識しました。1991 年にベリヴ​​ォーらが動的磁化率コントラストを使用して得た画期的な結果^[5]は、磁気共鳴画像法 (fMRI) を使用した人間の脳の機能的活動マッピングの新しい分野の開拓を告げるものでした。

内因性コントラストに関する2つの同時進行する開発により、トレーサーや造影剤を注入せずに脳の活動をマッピングする方法が生まれました。10年前、スタンフォード大学のThulborn ^[6]とWrightによる同時期の研究で、血液の酸素化レベルをNMR法で測定できることが示されました。その後、OgawaらとTurnerによる画期的な実験で、酸素欠乏により、それぞれ大静脈と脳皮質自体のMRI信号変化が大幅に低下することが示されました。これは、Belliveauが外因性トレーサーで使用したのと類似した磁化率メカニズムを介して行われましたが、この場合は脱酸素化した血液自体を造影剤として使用しました。同時に、スピン反転水を使用して脳灌流を直接測定する方法（動脈スピンラベリング）が、John DetreとAlan Koretskyによって動物モデルで開拓されました。

このような背景から、クォン氏は、脳灌流による機能マッピングの概念と、純粋に内因性の信号による酸素化の評価を組み合わせることで、人間の脳活動を研究するまったく新しい方法が生まれると考えた。1991 年春、クォン氏は最初の人体実験を行い、血液酸素化 (BOLD) とフローコントラストの両方を使用して、単純な視覚刺激にさらされた後に人間の脳で大きな MRI 信号の変化が観察できることを示した。人間の脳活動の最初の動的ビデオ画像は、1991 年 8 月にサンフランシスコで開催された磁気共鳴医学会総会で同僚のトム ブレイディ氏によって初めて公開され、その後 1992 年に米国科学アカデミー紀要で発表された。^[7]（小川らが研究結果を提出したのと同じ年で、その研究結果は1年後にPNASに掲載された。^[8]同じ号には、当時ベル研究所にいた小川誠司の研究も掲載されており、彼も同様の研究結果を発表していた。ほとんどの研究者は、現在機能的MRI（fMRI）と呼ばれているものの発見をクォンと小川の2人の研究者の独立の功績だとしている。

Kwong がこの分野で初めて発表した論文と最初の実験では、内因性信号から機能的脳画像を撮影する 2 つの主要な方法が実証されました。現在BOLDとして知られる酸素レベル依存信号は、全体的なコントラスト/ノイズが大きいことから最も人気がありますが、Kwong は、脳組織への血液の補充に関連する T1 緩和率の見かけの変化を通じて MRI を使用して血流信号を検出できることも示し、測定された信号の変化を使用して脳灌流の変化の定量的測定値を直接推測する方法を実証しました。これが、現在動脈スピン ラベリングとして知られる 2 番目の最新手法の基礎となり、ベースラインと変化する生理機能の定量化が必要な場合にますます使用されています。Kwong の研究は、明らかにこの分野でこれらの手法を人間の脳マッピングに適用した最初の研究でした。

機能的 MRI は臨床科学と基礎科学において極めて重要であることが証明されています。2012 年 2 月までに、PubMedデータベースで「fMRI」という用語に一致する論文が 299,000 件以上ありました。これは、20 年前に最初の方法が開発されて以来、平均して 1 日あたり 41 件以上の論文が発表されたことになります (2011 年には 24,873 件の論文)。現在まで、脳機能の観察において、精度、安全性、信頼性の組み合わせでこれを超える方法はありません。Kwong 氏の発見は、彼が研究員だったときになされました。

1993年、fMRIの発見から間もなく、クォン氏は放射線科の講師に任命された。1997年には助教授に昇進し、2000年からはハーバード大学医学部の准教授を務めている。

クォン氏は活発な研究者であり、最初の fMRI 発表後の 1992 年から 2011 年までに 97 本の論文を執筆または共著しています。氏の最新の研究は、定量的な脳灌流測定の問題と、伝統的な中国医学である鍼治療の脳への影響の研究に取り組んでいます。