来源：器械之家，未经授权不得转载，且24小时后方可转载自11.7T MRI诞生已来，科学家一直在探索这如此之强的磁场人类是否可以安全承受？是否能够帮助人类了解最强大但又是最脆弱的大脑功能？近期来自巴黎的研究回答了这些困扰我们许久的问题，并且提供了有关在 11.7T MRI 系统上获取人脑体内图像的方法和技术的全面新细节。
世界上最强大11.7T MRI 位于CEA巴黎-萨克雷基地的脑成像研究中心NeuroSpin，隶属于Le CEA（法国替代能源和原子能委员会）。在今年4月，使用世界上最强大的11.7T Iseult MR制作的第一张人类大脑图像已经问世，提供了超详细的解剖学见解，有望阐明大脑的机制、神经状态以及各种化学物质和条件对大脑的影响。在 10 月 17 日发表在Nature Methods 上的随附社论中，来自 NeuroSpin 和CEA的 Denis Le Bihan 博士和 Nicolas Boulant 博士指出，“在研究中收集的安全性和成像数据证实，人类可以安全地忍受如此强的磁场，并且可以在合理的时间内获得中尺度分辨率的大脑图像”。在研究开始之前，该团队对人类血液样本和体内动物进行了测试，以确定超高场 （UHF） 的影响。在授权扫描人类受试者后，进行了涉及生理、认知和遗传毒性测试的方案，以验证大磁场对人类的安全性。第一项体内探索性研究于 2023 年进行，测试了 20 人在 11.7 特斯拉下扫描，另一组 20 人关闭了磁场以避免潜在的心理偏差，每个参与者都认为磁场是打开的扫描。研究表明，在任何生物测试中，两组之间都没有显著差异。在 11.7T 暴露 1 小时 30 分钟之前与之后，每个参与者的遗传毒性微核计数没有统计学意义差异。NeuroSpin 医疗团队在 11.7T 暴露后长达一周的随访电话未显示任何异常。暴露于 无辐射 和 11.7T 磁共振的 20 名志愿者中有 6 名和 4 名分别在同一天或后天报告疲劳。来自 0-tesla 现场组的 4 名志愿者和 1 名来自 11.7T 组的志愿者报告头痛。这些组的受试者在进出磁铁时还出现了短暂的头晕，以及口中有金属味，这是 MRI 已知的轻微副作用。Iseult 项目负责人兼 CEA 研究主任 Nicolas Boulant 博士及其同事也对第一批志愿者获得的图像质量感到满意，这超出了团队最乐观的预期。他们在大约 5 分钟内获得了人脑的结构体内图像，分辨率低至 0.19 x 0.19 x 1 mm3，并且具有良好的信号均匀性，没有严重的射频场不均匀性伪影。此外，他们补充说，这些图像表明足够的 SNR 来进一步提高空间分辨率。
该研究证明，可以使用强大的磁场安全地扫描人体，同时可以在合理的时间范围内获得中尺度分辨率的大脑图像。他们解释说，该工具将使研究人员能够了解衰老和神经认知障碍，并为他们提供新的机会来更好地了解特定的神经和精神疾病，并有助于开发新的疾病生物标志物和治疗工具，涵盖耐药性局灶性癫痫、多发性硬化症和神经退行性疾病等疾病，如阿尔茨海默氏症和帕金森氏症。对于这一重大成果，法国总统马克龙(Macron)也忍不住在社交媒体发文赞叹：这是有史以来最精细准确的人类大脑图像，而且是无创的人体扫描，得益于法国原子能委员会(CEA)的 MRI 设备，它是世界上最强大的扫描设备。对我们的医疗健康研究来说，这是一项重大的突破，也是巨大的希望。祝贺 Iseult 项目团队。太棒了！
Denis le Bihan于2000年代初便启动了Iseult项目，旨在开发一种用于调查神经退行性疾病的新诊断工具。2004年7月，Irfu 根据 Guy Aubert 教授的创新磁性设计制作了磁铁的初步设计。几个月后，法国和德国签署了开发这种高场成像的合作协议。2006年德国和法国共同设立项目代号为”Iseult“计划以研究11.7T磁共振。该计划的参与者包括德国西门子医疗、法国阿尔斯通等工业合作伙伴；德国弗莱堡大学、法国CEA原子能研究所等科研机构，并得到了法国Bpifrance、德国联邦教育科研部基金等基金的款项支持，可以说这是一个真正的联合研究成果。 这台巨无霸磁体重达132吨（普通7T的磁体为40吨），长5米，外径5米，内径90厘米。经过6年开发，从2017年7月开始安装，经历了整整2年的安装调试，2019年法国CEA原子能研究所与西门子合作，经过多年的研发积累，开始安装调试世界最高场强的11.7T磁共振系统。终于在2019年7月18日完成了11.7T的成功励磁，为未来的应用做好了准备。在安装过程中，研发团队遇到了大量挑战，如在巨大磁体内填充超过7000L海量液氦、升场中进行复杂的调试等，仅升场就有超过1300道工序需要处理，但最终整个研发团队克服困难，实现了目标。 2021 年 9 月，世界上最强大的人体成像项目 Iseult 项目的 11.7 特斯拉 MRI 发布了第一张图像。尽管如此，仍需要进行一些优化才能在 11.7 T 下获得分辨率接近 100 到 200 微米的质量图像。在 Iseult MRI 完全投入使用并在人体上采集第一批体内图像之前，团队一直致力于对成像设备进行最终验证，并对专为 Iseult 项目开发的射频线圈进行首次测试。 2021 年 10 月 7 日，南瓜这个不寻常的物体被 CEA 工程师和研究人员选中，因为它具有多种纹理，可以使用于世界上最强大的 11.7 T 人体全身 MRI 的 Iseult 项目制作第一张图像。
南瓜的图像在三个维度上具有 400 微米的分辨率，预示着 CEA 及其合作伙伴的科学和技术团队将能够实现探测人类大脑的能力，以造福于基础研究，认知科学和理解大脑病理学。多个“首次突破”验证了将“杰出”磁铁转变为 MRI 机器的整个过程。
自1984年美国FDA批准医用磁共振成像设备用于临床以来，医用磁共振设备市场已历经了30多年的发展。目前，MRI设备已成为几十亿美元的市场，世界MRI设备的装机台数从1984年的75台增加到上万台。随着技术在医学影像诊断环节的渗透，以及对医学影像市场越来越重视，MRI市场需求有望持续扩大。临床的需求正在推动磁共振技术朝着更高信噪比、更高分辨率和对比度以及更快成像速度的方向发展，这就需要更高的场强。目前在临床应用的超高场磁共振主要有7T、5T磁共振，下面我们简单介绍一下几款磁共振。西门子医疗MAGNETOM Terra 7.0T 磁共振
2022年6月，迄今为止最为强大的人体磁共振成像系统，西门子7T磁共振系统MAGNETOM Terra正式获批NMPA。MAGNETOM Terra是我国首款也是唯一一款获得NMPA许可的超高场设备，同时也是全球首款同时具备NMPA、FDA以及CE许可的7T磁共振系统。据悉，作为业界首款双模态7T磁共振系统，Terra能够在临床和科研两个模态之间任意快速切换。其搭载的微结构成像平台、代谢成像平台以及多核成像平台，从解剖结构、功能代谢、能量交换等多个维度发掘不同疾病的影像学生物标记物，有望在神经医学、老年医学、儿童医学、运动医学等领域的复杂疑难疾病精准诊疗中带来巨大价值。GE医疗的SIGNA 7.0T 磁共振
GE医疗的SIGNA 7.0T 磁共振系统配置超高场磁体技术、60厘米孔径，功率是大部分临床系统的5倍左右。此外，SIGNA 7.0T磁共振采用了GE最强大的全身梯度线圈UltraG梯度技术，可实现超高场强的成像速度和分辨率。SIGNA 7.0T磁共振另一个特色是其精密的射频发射和接收架构，能够提高图像质量和研究的灵活性。软件方面，SIGNA 7.0T磁共振SIGNA Works应用平台，为临床医生提供最先进的应用程序，比如用于自动切片定位的 AIR x brain和Silent MR 成像这样基于深度学习的平台工具。联影uMR Jupiter5T磁共振
2021年7月1日，国产影像企业联影医疗技术集团与上海复旦大学附属中山医院开启了首款国产全身5T磁共振设备uMR Jupiter的临床试验合作。全球首款人体全身5.0T磁共振uMR Jupiter首次突破了超高场磁共振局限于脑部成像的限制，实现超高场全身临床成像！在神经系统成像方面，uMR Jupiter更是比肩更高场设备，可为脑小血管疾病与退行性病变提供更多诊断信息。此外还有9.4T动物磁共振。回顾四十多年的超高场发展历史，相信超高场技术会为我们带来一个又一个新的里程碑和惊喜，器械之家将持续关注未来超高场技术的发展。