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3T、4T、7T、11T…奔跑中的磁共振时代(硬件篇)

近日浙江大学引进一台7T的磁共振机,小编在感慨有钱真好的同时,也不得不感叹科技进步的速度,今天和大家一起探讨一下磁共振的新进展,让大家认识磁共振发展不仅只是磁体系统,而是硬件设备及软件的整体提高。

从MRI技术的发展历程来看,设备和技术相互促进,相互依存。小编今天将从硬件设备发展的角度和大家谈谈目前磁共振的发展现状。

1.磁体系统:磁共振技术发展离不开磁体技术的进步,随着高场强磁体的应用,磁共振技术也进入了功能影像的时代。美国FDA已批准全身3T系统用于临床。4T系统已得到FDA无明显危险的许可。已在7T系统上对几百例健康志愿者完成无事故和无明显安全危险纪录的测试。在9.4T系统上对成年兔及其后代未观察到不良的生物效应。11T、12T系统也早已进入科研。目前磁共振的空间分辨率甚至可以达到0.2毫米的水平,清晰度可以是普通CT的5倍。另外,为了患者检查的舒适度及适应一些特殊类型人群的要求,更大口径的磁体(70cm大孔径磁体)也开始在临床普及。

我们可以清晰的发现12T明显对脑白质损伤更加敏感

2.梯度系统:磁场梯度是MRI系统的另一个关键问题,它在很大程度上决定了系统的性能,有一些功能的实现也取决于梯度的水平。近年来梯度技术有了明显的进步。MRI系统梯度的工程值(最强梯度场强和梯度切换率)受到制作工艺、周围神经刺激反应、涡流效应等影响难以再提高。不过Siemens公司也曾提出了将实现100mT/m的梯度系统。为了在高工程值前提下,得到高质量的图像,各厂家采用双反馈回路调节并结合更高保真的梯度放大器、中空内水冷梯度设计等,以保证精确实现更高级的临床应用。

3.射频系统:MRI设备已经从原来的追求成像速度转向优质影像质量及功能应用,稳定精确的梯度磁场和射频系统性能等方向发展。射频系统是由发射系统和接收系统2部分组成。射频场不均匀是高场强MRI设备射频系统的最大问题,多源射频发射技术、四点驱动椭圆发射技术及D形发射技术等有助于解决这一问题。“光纤MRI”提高了MRI的信噪比,即将模数转换器置于磁体内甚至线圈内部,通过光纤将MRI信号输入信号处理系统,大大减少了噪声干扰。为了提高射频脉冲波形、幅值和相位的精确性及射频稳定性,在发射单元增加了前反馈回路设计,或采用全内置射频系统将射频的发射组件和接收组件全部内置至磁体内,通过全程光纤连接射频的发射和接收组件,实现了射频的发射与接收系统之间、射频发射与梯度系统之间的实时回馈,动态调整射频场的稳定性和精确触发。

4.PET—MRI设备:PET-MRI是将PET(正电子发射计算机断层显像)的分子成像功能与 MRI
(核磁共振成像)卓越的软组织对比功能结合起来的一种新技术。

一体化PET—MRI是将PET和MRI有机组合在同一个机架内,在MRI变化不大的前提下,重新设计PET探测器以适应MRI的高磁场、高射频场和高梯度切换,将PET探测器集成在MRI的射频体线圈和梯度线圈之间,一次扫描即可同时完成PET和MRI检查,可获得人体有关解剖、PET/MRI检查与其他手段相比,它的灵敏度高、准确性好,对许多疾病(尤其是肿瘤和心脑疾病)具有早期发现、早期诊断的价值。

这是一例PET-MRI诊断的盲肠炎患者,在融合后发现盲肠区域有小片状的炎症性改变,但在独立的MRI图像和FDG-PET图像上很难显示。 Images
provided by Drs. Alex Guimaraes, Ciprian Catana, Bruce Rosen, and David Berger
(Massachusetts General Hospital, Boston, MA).

我国的硬件设备基本与国外同步甚至高于国外,但是创新技术及科研水平的软实力还有待加强,下期我们会继续讲解MRI的技术进展。

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