基本介紹
- 中文名：超高磁場核磁共振譜儀
- 外文名：Ultra-high magnetic NMR spectrometer
- 領域：臨床和科研
- 套用：提供可靠的高清晰成像研究平台
- 成像：豐度較低的核
- 優勢：信噪比（SNR），空間解析度提高
超高磁場核磁共振譜儀,磁共振成像系統發展現狀,磁共振成像系統的工作機制及物理原理,超高磁場在磁共振成像中的作用和優勢,
超高磁場核磁共振譜儀
近年來，隨著超導磁體和成像技術的不斷革新，高場磁共振成像系統已獲得長足發展，現在的超導磁共振成像技術已經解決了超高場磁共振面臨的許多挑戰和局限，例如雙梯度線圈的採用使梯度系統的性能大大提高；新的磁體技術實現了全身檢查所必需的大而有效的掃描視野；真空降噪技術等的套用有效解決了噪聲問題；磁體的自禁止技術使磁體對場地的要求只相當於九十年代初期的1.5T磁體；脈衝序列的最佳化有效地控制了射頻能量的吸收（SAR），同時多通道相控陣線圈以及並行採集技術的成熟套用克服了大量數據的接收、傳輸及處理的瓶頸問題。
目前超高場磁共振成像系統已經成為臨床和科研的高級雙重平台，也將是未來磁共振市場最快的增長點。隨著超導磁體技術的提高，7T及更高磁場強度的磁共振超導磁體及成像技術逐漸成熟，7T以上的超高場磁共振成像具有極高的信噪比，對於豐度較低的核可以進行成像，從而具備獲取生物代謝信息的成像功能，可以為蛋白質結構生物學、藥學、臨床醫學、認知神經學等研究領域提供可靠的高清晰成像研究平台，為人類深入研究生命科學做出更大貢獻。
磁共振成像系統發展現狀
共振成像（MagneticResonanceImaging，MRI）設備是大型醫院影像診斷的核心設備，由於高場磁共振在信噪比、解析度、掃描時間上占有優勢，1.5T磁共振對組織和病變的顯示、對微細結構和微小病變的顯示檢出率優於中低場磁共振，同時縮短了患者的檢查時間，另外還可以開展波譜、功能成像的研究，已經成為當前市場的主流。然而人們並未滿足於1.5T超導磁共振成像系統的成像質量和成像功能，開始對超高場磁共振有很大的興趣。超高場磁共振在臨床套用和科學研究中具有一系列的優點，如信噪比更高，功能與分子影像的結果更可靠，更有利於心臟和冠狀動脈成像等。
磁共振成像系統的工作機制及物理原理
在磁共振成像系統中，磁體系統提供均勻主磁場（B0），對於超導磁體系統來說包括超導磁體、冷卻系統、供電保護和控制系統，主磁體是MRI成像的基礎，人體與組織樣品在外磁場的作用下發生磁化，產生MRI系統測量的物理對象：磁化強度矢量（M0）；射頻系統是產生射頻（radiofrequency，RF）的物質基礎，射頻脈衝使磁化的質子吸收射頻能量產生磁共振，質子在弛豫過程中釋放能量，發出磁共振信號，被接收子系統檢測接收；梯度系統提供成像所需梯度場，形成質子磁共振信號的三維坐標信息，從而實現層面選擇、相位編碼、頻率編碼，在梯度回波和其他一些快速成像序列中，梯度磁場的翻轉還起著射頻激發後自旋系統的相位重聚作用，磁場梯度在空間定位、回波形成以及多種對比度形成上起到關鍵作用（如擴散、流動敏感等）；譜儀系統是射頻和梯度系統的控制中心；控制台系統提供用戶接口。核磁共振是磁矩不為零的原子核，在外磁場作用下自旋能級發生塞曼分裂，共振吸收某一定頻率的射頻輻射的物理過程。人體中的氫原子核在靜磁場B0中以拉莫爾頻率進動，射頻線圈發射射頻脈衝，激發氫質子發生共振從而產生橫向磁化矢量，這種射頻脈衝必須與氫質子進動頻率相同。同時進行空間定位編碼，關掉射頻脈衝，質子發生T1、T2弛豫，接收線圈採集人體發出的MRI信號，K空間填充，經由計算機系統作傅立葉轉換處理，並顯示圖像。
超高磁場在磁共振成像中的作用和優勢
隨著國際及國內超導磁體技術的發展，成像區域已實現了超高磁場強度、高均勻度等優點。其在磁共振成像中的優勢體現在如下幾個方面：
a、信噪比（SNR）明顯提高，空間解析度提高。由於成像區域磁場強度的增加，磁敏感性增加，圖像信噪比也隨之幾乎線性增加，實現更薄層掃描，成像矩陣更高，從而提高空間解析度，有利於小病灶的檢出。
b、掃描速度加快。共振頻率隨場強線性增加（ω=ΥB0），氫質子在1.5T背景磁場下的共振頻率是63.9MHz，在背景磁場下的共振頻率是127.8MHz，更高的共振頻率帶來更快的質子相位周期，更快的質子相位周期帶來更高的信噪比，信噪比越高，越有利於系統成像速度。數據表明相同條件下，平均掃描時間可以比1.5T磁共振節省約20%。
c、T2WI（T2加權成像）對比加強。組織的T1、T2弛豫時間在不同程度上依賴於場強，在超高場，縱向弛豫速度減慢，T1時間增加，而橫向弛豫出現更快，T2時間縮短，T2WI對比加強。
d、3T的頻譜效應明顯高於1.5T。在上的頻譜成像更具有科研意義和臨床診斷價值，尤其是在多核頻譜和含量較少的元素的頻譜研究和成像領域，無疑是更好的手段。
e、在腦皮層功能的研究領域和成像領域是1.5T難以企及的。在的磁共振上才可以開展真正有價值的皮層功能區的成像和研究。
f、磁共振上可以開展很多獨有的研究。
例如結合一些先進的生物製劑，可以進行組織或病變的基因成像、分子成像等，能夠提前預知病變的發生、發展和預後。g、7T磁共振的優勢。7T以上的超高場磁共振成像還具備代謝和多核成像功能。由於7T以上的超高場磁共振成像具有極高的信噪比，因此，對於豐度較低的核可以進行成像，從而具備獲取人體代謝信息的成像功能。
