14T,世界最强MR来了

器械之家 2024-04-15

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日前，外媒报道，由Donders大脑认知行为研究所（Radboud大学，负责机构）与阿姆斯特丹医学中心（AMC）、莱顿大学医学中心（LUMC）、马斯特里赫特大学、Radboud大学医学中心（Tom Scheenen，Anja van der Kolk en Rick Helmich）、Spinoza Centre for Neuroimaging - KNAW以及乌得勒支大学医学中心（UMCU）等7个成员组成的联盟，已从荷兰研究委员会（NWO）获得19万欧元的“Roadmap grant from”，将用于在奈梅亨建造世界上第一台磁场强度为14T(特斯拉)的MRI扫描仪。

据了解，14T（特斯拉）的MRI扫描设备的超高灵敏度能使科学家能够更详细地对大脑进行成像，从而更好地了解大脑功能，同样也能获得对疾病机制及其全身治疗的新见解。此次建造新的MRI扫描设备将放置在Radboud大学医学中心的校园内，将成为整个荷兰科学界以及与国际合作伙伴合作的巨大资源。

世界上最强大的MR

Donders大脑认知和行为研究所是世界顶级的研究大脑、认知和行为学的研究机构，是整个欧洲在心理语言学及神经认知学方面的学术科研中心。而Radboud大学则是欧洲顶尖的研究型学术院校，世界百强大学。有7个学院及15个研究中心，在认识神经科学、天体物理学、医学工程等多个领域走在世界学术前沿。

此次Radboud大学牵头，阿姆斯特丹医学中心（AMC）、莱顿大学医学中心（LUMC）、马斯特里赫特大学、Radboud大学医学中心（Tom Scheenen，Anja van der Kolk en Rick Helmich）、Spinoza Centre for Neuroimaging - KNAW以及乌得勒支大学医学中心（UMCU）参与的项目为“DYNAMIC”，已从荷兰研究委员会（NWO）获得19万欧元的“Roadmap grant from”。

据了解，荷兰研究委员会（NWO）是荷兰的国家科研委员会和科研经费划拨单位，主要职能是资助有利于经济和社会发展的科研活动，其资金主要来自于荷兰教育和文化与科技部，用于资助荷兰13所大学的科研项目和科研人员，涵盖几乎所有科研领域。同时NWO还直接管理8家跨学科研究所，每个研究所都与荷兰的大学有着紧密的合作关系，三分之一以上的固定研究员是大学的教授。

而“DYNAMIC”项目旨在建造世界上第一台磁场强度为14T（特斯拉）的MRI扫描仪，新建的核磁共振设备将放置在Radboud大学医学中心的校园内，但建成后将会成为整个荷兰科学界以及与国际合作伙伴合作的巨大资源。

其超高灵敏度将使科学家能够更详细地对大脑进行成像，从而更好地了解大脑功能，但也将使他们能够获得对疾病机制及其全身治疗的新见解。“DYNAMIC”项目负责人兼Radboud大学Donders研究所磁共振物理学教授David Norris强调说。“有了这款新的灵敏扫描仪，我们打算为整个科学界开辟新的研究领域。”

David Norris

即使是在疾病早期阶段，14T MRI扫描仪也能够在不需要手术的情况下非常详细地看到大脑生病时会发生什么。UMC Utrecht高精度结构和代谢成像教授Dennis Klomp说：“世界上最强大的MRI为我们提供了一个独特的非侵入性窗口，可以在人体内部观察疾病的代谢以及药物如何影响它。利用14T MRI的高光谱和空间分辨率，我们将研究新疗法对肿瘤等异质组织的影响。”

值得一提的是，除了建造14T磁共振设备项目之外，Radboud umc还参与了另一个获得“Roadmap grant from”资助的项目，称为NL-BioImaging。由阿姆斯特丹UMC领导的财团将获得1500万欧元，用于开发新的先进显微镜技术。他们将使用显微镜更好地了解癌症，代谢和心血管疾病以及脑部疾病等疾病，并制定新的预防，治疗和治愈策略，Peter Friedl将在奈梅亨领导该项目的一部分。

临床优势

根据磁共振物理学原理，图像信噪比和频谱分辨力随着磁场强度的增强而增强。想要提高磁共振成像的成像性能，需要进一步提高MRI系统的磁场强度以及提高MRI系统的梯度性能，以达到理想的信噪比，从而满足超高分辨率成像的需要。越高的场强就会激发越多的自旋原子核参与成像，从而具有更高的灵敏度、分辨率、信噪比、对比度和影像清晰度。

随着对脑科学、神经科学等方面的研究愈发深入，MRI设备也逐渐向超高场强（>3.0T）迭代。其最直接优势是其高灵敏度，能带来更高信噪比、更高空间分辨率、更快速成像，并推动多核成像的发展；可对人体内含量较低的钠（23Na）、磷（31P）、碳（13C）、氧（17O）等成分进行成像。该设备可用于开展人体代谢、脑认知科学、神经科学等前沿科学领域的研究，还可用于帕金森病、阿尔茨海默病等神经退行性疾病以及恶性肿瘤的早期诊断。

而此次所研究的14T磁共振在脑科学和神经科学等前瞻研究上将会带来全新维度的探索，即使在脑部疾病很早期的阶段，也能观察到发生病变时的脑部变化，获取大脑所有细节；基于此，研究人员有望找到治疗甚至预防某些疑难疾病的新选择。

同时，该设备的高光谱和空间分辨率在研究新疗法对肿瘤等异质组织的影响方面，也能更直观的在人体内部观察疾病的代谢以及药物如何影响它。另外，通过14T磁共振前所未有的空间分辨率，可映射人类神经回路来彻底改变非侵入性神经科学。所获得的高度详细的数据对于测试现有的神经计算模型以及开发和完善新技术，及更现实的模型至关重要。

整体来看，14T磁共振系统的超高灵敏度，加上区分代谢物信号的改进能力，不仅将为科学家提供更好地表征一系列疾病的有力工具，而且还将为大脑功能提供深刻的新见解。

超高场的全球竞争

磁共振成像可以提供清晰的解剖结构像，还能够揭示人体组织的生理状态与功能活动，已然成为近30年来医学影像以及脑与认知科学研究最重要的手段之一。

自1999年首台MR设备正式商用以来，磁共振场强不断得到提高，人类对未知领域的了解也随之加深，目前在医院一般使用的是1.5T或3T的MR设备。但通过20年来不断对超高场强的研究，已经出现了5T（全球首款！联影5T全身磁共振获批）、7T（刚刚，西门子7T磁共振获NMPA批准）等人体磁共振的正式商用，还诞生了9.4T磁共振（国产9.4T超高场人体全身MRI通过鉴定）、10.5T磁共振(西门子医疗携手ASG！10.5T磁共振将落地中国)以及11.7T磁共振等超高场MR设备。

在14T磁共振设备提出前，最高纪录为法国与西门子医疗共同研发的11.7T磁共振，已装机测试，并于2021年12月获得了第一张图像(地表最强！11.7T磁共振首张图像来了)，该设备这台重132吨，长5米的巨型人体显微镜，是场强最高的用于人体的全身磁共振系统，其将突破视觉极限，被学术界寄予厚望。

多方入局

对于更高超强的14T磁共振，目前国际上已有多个研究机构或科研团队正在攻关。除了此次荷兰Donders大脑认知行为研究所的Radboud大学牵头的项目之外，中国、德国、韩国等多个国家也在其列。

中国14TMR设备研究

其中，中国的北京大学早在2017年就已经与哈佛布鲁斯·罗森博士团队达成合作，在生物医学成像领域开展深入合作，以打造国际一流的医学影像研发和人才培养基地为目标，联合开展攻关，共同研制全球首台14T极高场人体磁共振系统，为脑科学和神经科学提供最先进最极限的研究平台。

2019年，在国际BT大会上，北京大学正式公布要在深圳建设14T超高场人体磁共振系统，中国或将成为首个拥有这一大设施的国家。该项目将以北京大学深圳研究生院作为依托单位联合国内国际高效以及国内外一流企业采取1/3购置、1/3定制、1/3研制，力争在短时期内实现整个大设施设计的目标。当时所预计的是在4-5年的时间里在国内首次实现14T第一张对于人脑的成像。

总的来说，14T超高场人体磁共振系统不仅仅是医学界的重器，更是整个科研领域的重器，在神经处理网络、芯片设计、人工智能等领域都有着重要的作用，因此已有多个国家在这方面进行深入研究，可以说是一场全球范围的激烈竞争，未来谁将尽快占领这一技术高地，引领行业发展，器械之家将持续关注。

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