超高场磁共振人体成像应用研究和医学前景.pdfVIP

波 谱 学 杂 志 第 32 卷第4 期 Vol. 32 No. 4 2015 年 12 月 Chinese Journal of Magnetic Resonance Dec. 2015 文章编号：1000-4556(2015)04-707-08 doi:10.11938/cjm 超高场磁共振人体成像应用研究和 医学前景 杨保联 (Global MR RD, Philips Healthcare, Cleveland, OH 44143, USA) 摘 要：20 世纪 90 年代初，随着第一代超高场磁共振成像仪的投入使用，因其诸多的优 点，如更高的检测信噪比、更好的对比度、更强的 BOLD 效应和更宽的波谱，超高场磁 共振成像成为国际医学磁共振领域最热门的研究方向之一．该文以必威体育精装版一代的 7.0 T MRI 成像仪为例，简述超高场磁共振人体成像仪的系统结构、研究进展，并展望其在神经科 学、认知科学和医学的应用前景． 关键词：磁共振成像(MRI) ；超高场；射频场；医学影像；活体核磁共振波谱 中图分类号：O482.53 文献标识码：A 引言 [1] 磁共振成像(MRI)是由 Lauterbur P C 在上世纪 70 年代发明的 ，因其具有高分辨 率、高对比度和无辐射等特点，该技术迅速被应用在临床诊断上，成为现代医学最常 用的、不可缺少的医学影像技术之一．如今全球每年至少有 6 000 万病例利用 MRI 技 术进行检查． 与电子计算机断层扫描(CT)、正电子发射型计算机断层显像(PET)等其他医学影像 技术相比，磁共振成像的检测灵敏度是比较低的．在过去的近半个世纪，科学家和工程 师们一直努力的改进这项技术，以提高其检测灵敏度，达到快速、准确的扫描效果．由 于磁共振信号的检测信噪比(SNR)正比于静磁场强度(B0)[2]，最直接的改进方法就是提高 收稿日期: 2015-03-06; 收修改稿日期: 2015-10-22 作者简介: 杨保联，电话：001-440-4831054，E-mail ：Baolian.yang@. *通讯联系人. 708 波 谱 学 杂 志 第 32 卷 所用的静磁场强度．通用电器(GE)于 20 世纪 80 年代初制造出全球第一台高场(1.5 T) 全身磁共振成像仪；2002 年左右，3.0 T 高场全身磁共振成像仪也获得美国食品药品监 [3] 督管理局(FDA)的批准，投入临床使用 ．至今高场(1.5~3.0 T)全身磁共振成像仪在全球 的安装数量已超过25 000 台，是现今医用磁共振成像仪的主流． 与此同时，科学家也开始了使用超高场( 4.0 T)磁共振成像仪(UHF MRI)的可行性 探索．在超高场下，除了检测灵敏度的提高以外，功能磁共振成像(fMRI) 中的血氧浓度 效应（BOLD effect[4]，与静磁场成线性关系）相比也得到大大增强，同时活体核磁共振 波谱(in vivo MRS) 的谱宽有较大的扩展，使得谱线更容易被解析．第一批4.0 T MRI 谱 仪于上世纪 80 年代末在美国的阿拉巴马大学(CNIR)、明尼苏达大学(CMRR)和美国国 立健康研究院(NIH)安装成功，初步的研究报告已显示出超高场的优势[5]，但同时也面 临巨大的挑战：介电效应(Dielectric effect)导致射频场(RF，B 1) 的分布极不均匀，从而引 起图像品质的下降[6] ．不久，更高磁场的人体磁共振成像仪也开始使用：1998 年，美国 俄亥俄州立大学安装了