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近日，諾丁漢大學宣布，其正在設計和建造的英國最強大磁共振成像（MRI ）設備，目前已經選擇了合作的供應商，以為研究人員和醫(yī)生提供對大腦功能和人類疾病機制的前所未有的洞察。

據(jù)悉，Tesla Engineering Ltd和飛利浦英國及愛爾蘭公司已被選中建造定制的超高場MRI設備。該設備作為英國研究所資助的國家掃描設備的核心，將安裝于諾丁漢大學的彼得·曼斯菲爾德爵士成像中心（Sir Peter Mansfield Imaging Centre，SPMIC）。

當前，隨著技術的不斷發(fā)展，超高場磁共振系統(tǒng)相繼出現(xiàn)。目前，西門子醫(yī)療、GE醫(yī)療、聯(lián)影醫(yī)療等企業(yè)都推出了7T、5T等磁共振系統(tǒng)，引領MR技術的不斷突破發(fā)展。而此次隨著諾丁漢大學官宣飛利浦為11.7T磁共振系統(tǒng)的合作商，超高場人體磁共振成像系統(tǒng)（11.7T）的發(fā)展又有了新進展。

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諾丁漢官宣與飛利浦合作

布局11.7T磁共振系統(tǒng)

據(jù)了解，Tesla Engineering將制造一個11.7磁鐵的7T磁鐵和梯度線圈，其大孔徑可以人體進行掃描成像。

目前，臨床MRI通常在1.5或3T的磁場下工作。為了達到11.7T的磁場，Tesla Engineering公司將使用新技術將磁鐵接線保持在-271攝氏度的溫度，僅比絕對零度高2.5度。這種低溫使足夠大的電流通過磁體中的導線，從而產生比地球磁場大200,000倍的磁場。

作為領先的醫(yī)療技術創(chuàng)新者，飛利浦將開發(fā)先進的設備硬件，將有效地激發(fā)和測量氫原子核在11.7 T產生的500 MHz磁共振信號。掃描設備硬件將利用機器學習的新進展，從這些信號中最佳地生成詳細的圖像。

新設備的先進功能將支持英國廣泛的臨床和神經科學為重點的研究項目，并將有助于改變對神經退行性疾病的理解，如阿爾茨海默氏癥、帕金森氏癥以及包括自閉癥和精神分裂癥在內的神經發(fā)育障礙。

超高場MRI在提高靈敏度方面提供了巨大的優(yōu)勢，這將實現(xiàn)更高的空間分辨率成像、更快的成像速度，以及對生理變化更高的靈敏度。該設備還將在磁共振波譜（MRS）的能力方面提供一個臺階式的變化，以提供有關人體生物化學的信息。據(jù)了解，新設備設施提供的對大腦結構和功能的新見解，將使基礎和臨床神經科學研究人員立即受益。

“我們很高興能與飛利浦和Tesla 公司合作開發(fā)新的超高場MRI設備。我們此前與兩家公司都有過成功的合作，相信他們有足夠的技術和知識來提供這種強大而復雜的機器?！北说谩ぢ狗茽柕戮羰砍上裰行闹魅蜶ichard Bowtell教授補充表示：“11.7T設備將是MRI技術上的一個巨大進步，我們感到非常自豪的是，這款卓越的掃描設備將被安置在彼得·曼斯菲爾德爵士成像中心，使我們在開發(fā)MRI方面取得了突破?！?/span>

飛利浦英國愛爾蘭區(qū)董事總經理Mark Leftwich表示：“健康的未來從未像現(xiàn)在這樣充滿希望，創(chuàng)造和采用創(chuàng)新技術的機會比以往任何時候都多，這些技術有助于重新構想我們提供護理的方式。通過這次合作，我們將大大提高英國的成像能力，將MRI技術的潛力從純粹的解剖成像轉移到識別疾病研究的先進生物標志物。”

據(jù)了解，此次安裝于諾丁漢大學的彼得·曼斯菲爾德爵士成像中心的設備，將由英國研究所基礎設施基金（UKRI）資助。UKRI方面表示，通過其先進的功能，新的MRI設備將為英國生物醫(yī)學成像提供一個臺階式的變化，幫助改善各種條件的治療，并促進跨學科和部門的合作。這也表明了UKRI的基礎設施投資如何確保英國擁有必要的尖端設備，使其在生物成像研究和創(chuàng)新方面處于世界領先地位。

02

諾丁漢大學11.7TMR項目

于2022年啟動

2022年6月，諾丁漢大學獲得2910萬英鎊（約人民幣2.4億）的資助，用于建造英國最強人體磁共振成像系統(tǒng)（11.7T）。這一項目為英國研究和創(chuàng)新基礎設施計劃（3年，4.81億英鎊資助）的一部分，是諾丁漢大學有史以來獲得的最大單一項目資助。

諾丁漢大學將與英國各地的團隊合作，將11.7T磁共振建立為國家設施，這有助于保持英國在磁共振以及超高場領域的領先地位。

據(jù)該項目的前期申報材料，這臺設備將支持全身成像，磁體內徑為830mm，使用被動屏蔽；全身成像所用梯度線圈內徑610mm，梯度性能不低于80/200；設備將同時配備應用于神經系統(tǒng)的高性能插入式梯度；系統(tǒng)射頻通道不低于16，1H的射頻單通道功率表為2kW；系統(tǒng)接收通道不低于128。

根據(jù)當時的報道，該項目磁體經費為805萬英鎊，集成系統(tǒng)部分經費為1210萬英鎊，建筑與場地占200萬英鎊，五年總運營費用142萬英鎊，人員費用276萬英鎊。其中集成系統(tǒng)方需具備7T開發(fā)經驗。彼時，潛在競標者將包含西門子醫(yī)療、GE醫(yī)療以及飛利浦。目前，三家公司均與諾丁漢大學11.7T磁共振項目達成了不同領域的合作。

此外，據(jù)此前申報材料，該項目磁體部分將由Tesla提供。Tesla MAGNET為GE Signa 7T的磁體供應商，且有成熟的超7T磁體設計制造經驗；收發(fā)線圈部分將有MR CoilTech協(xié)助參與。MR CoilTech主營超高場線圈的開發(fā)，為NexGen 7T項目（內插梯度性能200/900，基于Terra系統(tǒng)）研發(fā)16Tx/96Rx線圈。

03

首張11.7T MR圖像

已在2021年問世

目前醫(yī)學影像主要體現(xiàn)在強化精準醫(yī)療、轉變醫(yī)療服務模式和拓展數(shù)字化醫(yī)療等方向，推動醫(yī)學影像的發(fā)展，發(fā)現(xiàn)并攻克更多疾病。

早在2021年，法國CEA原子能研究所與西門子醫(yī)療等合作伙伴共同研發(fā)的11.7T超高場人體磁共振，已經克服重重困難，順利獲得了首批圖像。

11.7T磁共振始于21世紀初開始的“Iseult”項目。來自 Iseult 項目的 MRI 中心的一塊非凡磁鐵重132 噸，長 5 m，外徑 5 m，內徑 90 cm允許整個人體通過。這些是超凡的尺寸Iseult 項目的磁體達到 11.7 特斯拉的標稱磁場，比標準醫(yī)院 MRI（通常為 1.5 或 3 T）的磁場強得多。為實現(xiàn)該磁場，磁鐵由 1,500 安培的電流供電；導體線圈由處于 1.8 開爾文 (-271.35°C) 的超流體狀態(tài)的氦氣永久冷卻；11.7T的磁場是MRI領域如此體積的世界紀錄，也是這種超導材料的絕對記錄。

2021 年 9 月，世界上最強大的人體成像項目 Iseult 項目的 11.7 特斯拉 MRI 發(fā)布了第一張圖像。該 MRI 由 CEA 工程師和研究人員與 Siemens Healthineers 共同設計，將推動基礎研究、認知科學和了解大腦病理學方面的重大進展。他們驗證了整個過程，由于多項技術突破，2017 年交付給 CEA-Paris-Saclay 站點的“杰出”磁鐵轉變?yōu)椤俺上駜x”。

2021 年 10 月 7 日，南瓜這個不尋常的物體被 CEA 工程師和研究人員選中，因為它具有多種紋理，以使用世界上最強大的 11.7 T 人體全身 MRI 的 Iseult 項目制作第一張圖像，該項目安裝在 CEA-Paris-Saclay 的 NeuroSpin。

南瓜的圖像在三個維度上具有 400 微米的分辨率，預示著 CEA 及其合作伙伴的科學和技術團隊將能夠實現(xiàn)探測人類大腦的能力，以造福于基礎研究，認知科學和理解大腦病理學。多個“首次突破”驗證了將“杰出”磁鐵轉變?yōu)?MRI 機器的整個過程。

彼時，CEA-Irfu 董事表示：“Iseult 項目磁鐵的開發(fā)是一次非凡的人類、技術和工業(yè)冒險?？吹剿鼘崿F(xiàn)了磁鐵標稱磁場強度 - 11.7 T - 隨后是這些第一批如此有前途的高分辨率圖像，這是我們所有人的真正驕傲?！?/span>

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超高場磁共振入局玩家

目前，MRI技術已經成為醫(yī)學影像技術中一種不可或缺的重要診斷手段，自1984年美國FDA批準醫(yī)用磁共振成像設備用于臨床以來，醫(yī)用磁共振設備市場已歷經了30多年的發(fā)展。

隨著技術在醫(yī)學影像診斷環(huán)節(jié)的滲透，以及對醫(yī)學影像市場越來越重視，MRI市場需求有望持續(xù)擴大。 臨床的需求正在推動磁共振技術朝著更高信噪比、更高分辨率和對比度以及更快成像速度的方向發(fā)展，這就需要更高的場強。目前在臨床應用的超高場磁共振主要有7T、5T磁共振，下面我們簡單介紹一下幾款磁共振。

西門子醫(yī)療MAGNETOM Terra

2022年6月，西門子醫(yī)療7T磁共振MAGNETOM Terra獲國家藥監(jiān)局醫(yī)療器械 (NMPA) 許可，這是迄今為止適用于臨床的最強大人體磁共振成像系統(tǒng)。

MAGNETOM Terra作為我國第一臺獲得NMPA許可的超高場設備，同時也是全球第一款唯一具有FDA、CE和NMPA認證的超高場設備。

全球首臺臨床科研雙模7T磁共振MAGNETOM Terra，作為醫(yī)學轉化科研重器捷報頻傳。目前基于西門子醫(yī)療7T已發(fā)表超1400篇臨床研究成果，占全球7T磁共振研究的80%以上，在癲癇、腦腫瘤、腦小血管、神經退行性疾病等領域取得突破。

GE醫(yī)療的SIGNA 7.0T 磁共振

作為全球第二家發(fā)布7.0T磁共振系統(tǒng)的企業(yè)，GE醫(yī)療的SIGNA 7.0T 磁共振系統(tǒng)配置超高場磁體技術、60厘米孔徑，功率是大部分臨床系統(tǒng)的5倍左右。此外，SIGNA 7.0T磁共振采用了GE最強大的全身梯度線圈UltraG梯度技術，可實現(xiàn)超高場強的成像速度和分辨率。

SIGNA 7.0T磁共振另一個特色是其精密的射頻發(fā)射和接收架構，能夠提高圖像質量和研究的靈活性。

軟件方面，SIGNA 7.0T磁共振SIGNA Works應用平臺，為臨床醫(yī)生提供最先進的應用程序，比如用于自動切片定位的 AIR x brain和Silent MR 成像這樣基于深度學習的平臺工具。

聯(lián)影uMR Jupiter 5T磁共振

近日，業(yè)界首創(chuàng)全身臨床超高場磁共振 uMR Jupiter 5T 獲批 FDA 510（k） ，作為行業(yè)新物種，刷新了3T 作為全身臨床最高場強長達20年的世界紀錄。

2021年，人體全身5T磁共振問世，開啟全身超高場時代。截至2024年，5T已入駐復旦大學附屬中山醫(yī)院、北京協(xié)和醫(yī)院、武漢大學中南醫(yī)院、北京大學第三醫(yī)院、山東省立第三醫(yī)院、安徽省立醫(yī)院、山東大學齊魯醫(yī)院、上海交通大學附屬新華醫(yī)院、中山大學附屬腫瘤醫(yī)院、重慶三峽中心醫(yī)院、常州市第一人民醫(yī)院以及清華大學、復旦大學、北京航空航天大學、中國科學院深圳先進研究院、海南大學等多家頂尖醫(yī)院與高?？蒲性核?，全面開展神經、腹部、心血管、四肢關節(jié)等全身臨床科研。

uMR 5T 首次突破了超高場磁共振腦部掃描的局限，開拓了臨床視野的邊界，不僅為全身超高場帶來了「見所未見」的臨床證據(jù)鏈，為發(fā)現(xiàn)、診斷疑難重疾提供新的視野維度；更是超脫了醫(yī)學影像工具的存在，成長為牽動創(chuàng)新的生態(tài)紐帶與全球多中心平臺。

5T 全身超高場成像

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回顧四十多年的超高場發(fā)展歷史，眾多國內外頂級科研院所的科學家們不斷刷新著磁共振場強和分辨率的極限，超高場技術會為行業(yè)帶來一個又一個新的記錄和驚喜。未來，器械之家也將持續(xù)關注超高場技術的發(fā)展。