日本研究团队利用超极化磁共振成像可视化骨折愈合细胞代谢变化

2026年8月21日，岐阜药科大学和岐阜大学发布消息称，日本多机构研究团队利用超极化磁共振成像技术，成功在活体小鼠体内可视化了骨折愈合过程中骨骼祖细胞氧化还原状态的变化。相关成果已于2026年8月15日在线发表在英国学术期刊《npj Imaging》上。

该研究由岐阜药科大学药理学系研究生久保拓也、教授日野井荣一，以及岐阜大学相关研究团队牵头，并与东京大学、大阪大学、国立残疾人康复中心研究所等机构合作完成。

骨折发生后，骨折部位会形成被称为“骨痂”的组织，多种细胞参与修复过程。其中，骨骼祖细胞能够增殖并分化为软骨细胞和成骨细胞，是骨折修复的重要细胞基础。现有X射线和CT检查主要观察骨形态、骨量等结构变化，但在骨折愈合早期，单靠结构影像较难准确评估修复进展。

在本项研究中，研究人员将可反映氧化还原状态的超极化磁共振成像技术，即体内动态核极化磁共振成像(DNP-MRI)，与可同活性氧反应的对比增强探针结合，用于观察小鼠骨折模型中的骨痂形成和代谢变化。

结果显示，与健康未骨折骨骼相比，骨折部位的探针信号下降更快，提示局部氧化还原活性增强。骨折后第3天，该活性达到高峰;第7天和第14天仍维持较高水平;随后在第21天和第28天，随着骨重建推进而下降。

研究团队进一步分析骨折部位的骨骼祖细胞发现，相较于健康骨骼来源的同类细胞，这些细胞具有更高的氧化还原活性，并伴随更多线粒体来源活性氧。研究人员认为，这表明DNP-MRI能够捕捉骨折愈合过程中相关细胞活动及体内氧化还原动力学变化。

该成果为骨折愈合早期评估提供了新的成像思路，也有助于进一步理解骨再生机制。研究团队表示，相关技术未来有望用于骨折愈合评估、骨再生研究，以及骨骼疾病诊断和治疗方法开发。