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#7T磁共振
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近期，超高场磁共振，尤其是7T相关的话题再次吸引了人们的眼球。随着7T磁共振在国内外临床科研用户的装机增加，7T正在逐步从科研走进临床。越来越多的影像学家意识到，7T超高场磁共振在未来将改变我们的诊断、治疗甚至对疾病的认知。
本文对7T磁共振的历史沿革、关键技术和发展方向进行了考证，为读者还原7T的前世今生，让您一文读懂7T。
探索：从4T开始
医用磁共振的应用出现在上世纪80年代初，随后，磁共振的场强从0.2T迅速上升到1.5T。当时，人们对于磁共振的发展和应用充满信心，如何更好向更高的场强迈进，成为了当时磁共振科学家的追求目标。在超高场领域的发展中，必须提及的是德国西门子医疗和美国明尼苏达大学磁共振研究中心的Kamil Ugurbil教授。西门子医疗无需作者做过多介绍，而Kamil教授是明尼苏达大学磁共振研究中心（CMRR）的创建者，磁共振脑功能成像（fMRI）技术的开拓者之一。 左图：西门子医疗 右图：Kamil Ugurbil教授1988年，西门子率先开发出全球第一台4T磁共振，迈出了开拓性的一步。西门子的科学家迫不及待地在该设备上进行了各种成像实验，包括结构像、波谱甚至包括了多核如钠（Sodium）成像并发表了文献。Kamil教授早先用样品磁共振波谱仪上进行过8.4T的波谱研究，对高场强带来的图像和数据质量信心满满，因此对于人体用超高场磁共振十分期待。他与另一位磁共振的传奇人物Gerald Pohost教授（心脏磁共振CMR的开拓者之一）对于使用更高场强磁共振进行人体成像一拍即合，他们成功说服了自己所在的学校采购4T磁共振进行研究。当时，GE公司和飞利浦公司也分别向英国牛津磁体公司（该公司后来被西门子公司全资收购 ）定制了4T磁体，当时的4T磁体不具备主动屏蔽，非常巨大，5高斯线范围甚至达到数十米。首批 4T 磁共振随后被安装在用户的场地，包括明尼苏达大学(CMRR，西门子)、阿拉巴马大学（CNIR，飞利浦）和美国国立卫生研究院（NIH，GE）。出于各种原因，4T在当时并没有得到主流磁共振界的广泛认可，一段时间后，3T取代4T成为了临床的高场强标准。目前，如大家所知，3T磁共振已经成为临床最常规的场强之一。但Kamil 教授的团队对超高场情有独钟，他的团队基于4T磁共振，与西门子公司进行紧密合作，不断优化序列，在超高场领域进行着不懈探索。随后，他们在4T超高场平台上陆续发表了关于脑功能（fMRI）成像、波谱（MRS）成像的积极成果，为未来超高场的发展奠定了坚实的基础。
至今，这台4T磁共振依然在明尼苏达大学正常进行研究使用。关键的时刻发生在1995-1996年，Kamil教授获得了英国的磁体公司Magnex公司（后被安捷伦收购）的总裁David Rayner的支持，准备生产更高场强的磁共振磁体。
当时的候选场强包括 6T和7T，同时磁体的内径也有60cm、80cm、90cm、100cm等多个选择，大家一度在这些选择和组合中举棋不定。但最后的决定是，采用7T作为下一个超高场设备的场强，同时磁体的内径选择90cm，一个新的时代开始了。这个磁体标准一直延续了多年，直到近年才由西门子公司推出了更先进的7T+83cm内径磁体打破。
1999年，美国明尼苏达大学安装了全球第一台7T MRI工程原型机。它融合了当时多个公司的技术，磁体由Magnex提供，梯度部分由西门子提供，射频部分由CPC公司设计。该设备被Kamil教授称为“Lego”7T，寓意为乐高积木一样，通过各部件搭建而成。这台“Lego“ 7T的诞生，验证了人体用7T的可行性，也让西门子公司敏锐地看到了7T磁共振的巨大潜力，并决定开始独立研发商业化7T磁共振。在当时，7T的未来并不明朗，研发投入巨大，并且7T在短期内也不可能进入临床，在7T上投入研发资源极有可能血本无归。但西门子公司在磁共振领域上的判断和敏锐度一直是整个市场的佼佼者，例如主动屏蔽磁体技术、Tim一体化线圈技术，零液氦消耗技术、70cm大孔径技术等等都由西门子提出并投入巨资开发，最后成为整个行业的标准。当21世纪的曙光到来时，西门子公司做出决定，全力投入7T磁共振的研发，开发属于自己的所有7T核心部件！事实证明，这是整个超高场7T磁共振产业的关键一步。2002年，美国MGH麻省总医院安装了全球第一台商业化的西门子7T，该7T由西门子公司整合了Magnex的磁体，并集成了梯度、射频、主控制台等部件，为MGH在超高场领域的研究立下汗马功劳，该7T至今依然在MGH的Martinos Center服役。在同一时期，在美国俄亥俄州大学，还安装了一台8T磁共振，但很快就被7T的光芒所掩盖，并未获得推广。随后，GE和飞利浦等公司也采用Magnex的磁体，推出了科研用7T磁共振。在早期的7T被安装后，明尼苏达大学、麻省总医院等团队进行了大量的研究。很快，事实证明在7T的超高场强下，存在的巨大优势和潜力，如信噪比成倍提升，结构成像分辨率的巨幅提高，脑功能研究方面更是优势明显。这些文献迅速风靡磁共振科研界，因此，7T迅速成为了超高场领域的标准，在全球科研机构中就掀起了一股7T热潮。西门子公司在研发上也是不遗余力，将大量最新的磁共振技术向7T移植。2005年，西门子推出了基于Tim架构的全新7T射频系统，将当时最先进的射频系统带到了超高场领域；2010年，西门子改变了多年来7T的磁体设计，向安捷伦定制最新的主动屏蔽（AS 830）磁体，大大提升了7T磁共振的磁体效率；2007年，西门子发布了7T的专用高性能梯度系统SC72系统。7T技术的迅猛发展，也让西门子7T在学术界得到了广泛认可。到2010年，已经有三十多台7T磁共振运行在全球的顶级科研机构中，其中绝大多数设备为来自西门子医疗的MAGNETOM 7T。超高场7T的首批用户，除了美国明尼苏达CMRR和麻省总医院MGH外，还有美国纽约大学NYU、德国ESSEN大学、德国Magdeburg脑生物研究所、瑞士洛桑生物医学中心、德国莱比锡Max-Plank研究所、奥地利维也纳总医院、法国巴黎原子能研究中心CEA、德国癌症研究中心（DKFZ）等在超高场领域带来巨大影响力的研究机构。全球首批7T用户：德国Magdeburg脑生物研究所
同样在2010年， 中国的第一台7T落地北京，安装在中科院生物物理研究所，中国磁共振也踏入超高场时代。但7T的旅程刚刚开始，超高场的征途是星辰大海。很快，7T就遇到其发展中的重大机遇和挑战，我们将在下期为大家介绍。商务合作：4008228766@qixieke.com