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嘉峪檢測網(wǎng) 2025-02-21 19:23
摘 要
近年來，隨著醫(yī)學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，各種先進(jìn)的醫(yī)學(xué)裝備不斷涌現(xiàn)并應(yīng)用于各種疾病的臨床診療。核磁共振是一種有效的疾病診斷影像學(xué)檢查手段，具有無創(chuàng)性、高分辨率和多參數(shù)成像的特點。5.0 T 磁共振成像（MRI）技術(shù)為核磁共振的一種類型，在臨床領(lǐng)域如腦血管疾病、心血管疾病、腹部疾病等方面展示出許多優(yōu)勢。該研究通過對 5.0 T MRI技術(shù)的研究發(fā)展和臨床應(yīng)用進(jìn)行綜述，并展望其未來前景，旨在為臨床應(yīng)用提供借鑒。
5.0 T 磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）技術(shù)是醫(yī)學(xué)影像領(lǐng)域的前沿技術(shù)，目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于臨床各種疾病的診斷中，特別是在心腦血管疾病、腹部疾病等領(lǐng)域展現(xiàn)出較大優(yōu)勢。
本研究主要從 5.0 T MRI 技術(shù)的原理、發(fā)展歷程、技術(shù)優(yōu)勢、醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用進(jìn)行綜述，旨在供同行參考。
1. 5.0 T MRI 技術(shù)的原理
5.0 T MRI 技術(shù)的原理基于核磁共振現(xiàn)象，在強磁場下，人體內(nèi)部氫原子核與磁場交互產(chǎn)生磁共振效應(yīng)，經(jīng)射頻脈沖激勵后轉(zhuǎn)化為可視圖像。5.0 T MRI 技術(shù)通過配備超高場多通道并行體發(fā)射系統(tǒng)，結(jié)合高性能梯度線圈和梯度放大器，利用平面回波成像（echo planar imaging，EPI）序列相位校正技術(shù)，縮短 EPI 回波時間，提高信噪比。
2. 5.0 T MRI 技術(shù)的發(fā)展歷程
自 20 世紀(jì) 70 年代開始，MRI 技術(shù)經(jīng)歷了從基礎(chǔ)原理研究至臨床應(yīng)用的飛速發(fā)展歷程。由于初期MRI 技術(shù)主要依賴于低場強設(shè)備，成像質(zhì)量和分辨率欠佳，使其在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用受到限制。隨著超導(dǎo)技術(shù)的引入，高場強的超導(dǎo)磁體成為未來超導(dǎo)磁體的主要發(fā)展方向，達(dá)到了 3.0 T 甚至更高的水平 [1-4]。此技術(shù)的革新不僅提高了圖像成像的清晰度和對比度，還使功能成像和分子成像成為可能。
3. 5.0 T MRI 技術(shù)優(yōu)勢
3.1 首創(chuàng) 5.0 T 磁體
上海聯(lián)影醫(yī)療科技股份有限公司成功研制出全球首款可廣泛應(yīng)用于全身成像的 5.0T 超導(dǎo)磁共振系統(tǒng)—— uMR Jupite 5.0T，經(jīng)國家藥品監(jiān)督管理局審查通過，已于 2022 年 8 月 31 日獲得注冊，批準(zhǔn)上市。這款系統(tǒng)采用了創(chuàng)新的磁體設(shè)計方式，配備了 5.0T 60 cm 孔徑超導(dǎo)磁體。該磁體采用零液氦揮發(fā)冷卻技術(shù)，確保了磁場的高均勻度與穩(wěn)定度，為偏中心掃描、大范圍脂肪抑制以及全身多部位 EPI彌散成像等臨床應(yīng)用提供了堅實基礎(chǔ)，同時也為未來醫(yī)學(xué)影像技術(shù)的發(fā)展開辟了新的道路 [5-6]。
3.2 超高性能梯度系統(tǒng)
uMR Jupiter 5.0 T 搭載了業(yè)界領(lǐng)先的 3.5 MW 全數(shù)字化、高保真、高精度梯度功率放大器，其性能遠(yuǎn)超當(dāng)前市場主流的科研型 3.0 T 和 7.0 T 磁共振系統(tǒng)的梯度配置。該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)高達(dá) 120 mT/ms的梯度強度和最高 200 T/ms 的梯度切換率，結(jié)合超高場信噪比的優(yōu)勢，使得高性能梯度在彌散功能成像上能夠?qū)崿F(xiàn)更短的回波時間（echo tine，TE）時間，從而將彌散成像的信噪比和分辨率提高至前所未有的水平 [7]。
3.3 超高場多通道并行體發(fā)射系統(tǒng)
uMR Jupiter 5.0 T 系統(tǒng)采用了 8 通道獨立控制射頻架構(gòu)，通過對不同患者進(jìn)行動態(tài)實時射頻勻場校準(zhǔn)，并且與特定吸收率（specific absorption rate，SAR）仿真數(shù)據(jù)相結(jié)合，在解決高場 B1 不均勻性問題的同時，實現(xiàn)局部熱點控制的優(yōu)化。此外，uMR Jupiter 5.0 T 還配備了專為高場定制的 SAR 校準(zhǔn)監(jiān)控系統(tǒng)，實時采集并計算患者體內(nèi)的射頻能量沉積，有效保障了高場全身磁共振成像的安全性，提高了成像質(zhì)量，確保了患者在進(jìn)行高場磁共振檢查時的安全性 [6]。
4. 5.0T 磁共振成像技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用
4.1 腦血管疾病
Wei 等 [7] 的研究報道顯示，在 5.0 T MRI 技術(shù)的場強下，大腦橫向平面上的平均信噪比值是 3.0 T MRI 的 1.6 倍，說明 5.0 T MRI 技術(shù)下圖像的質(zhì)量更高，信號的穩(wěn)定性更好。此外，5.0 T MRI 技術(shù)的 48 通道頭線圈比 3.0 T MRI 的 32 通道頭線圈具有更高的平行加速能力，成像速度更快。史張等 [8] 通過分析不同場強 MRI 時間飛躍 MR 血管成像（time of flight MR angiography，TOF MRA） 對顱內(nèi)動脈的成像質(zhì)量和細(xì)節(jié)的顯示程度，結(jié)果顯示，超高場 5.0 T MRI 技術(shù)的信噪比和對比噪聲比顯著高于 3.0 T MRI 圖像。5.0 T MRI 技術(shù)對大血管遠(yuǎn)段及穿支動脈的圖像顯著優(yōu)于 3.0 T MRI，能清晰顯示顱內(nèi)血管的細(xì)節(jié)，為全面評估腦血管的疾病的診斷和鑒別診斷提供了更好的無創(chuàng)血管成像方案。Zhang 等 [8-9] 的研究也發(fā)現(xiàn)，5.0 T MRI 技術(shù)TOF MRA 的圖像質(zhì)量優(yōu)于 3.0 T MRI，能清晰顯示顱內(nèi)遠(yuǎn)端和小分支動脈。研究表明，5.0 T MRI 技術(shù)圖像的血管段顯示效果與 7.0 T MRI 圖像相似。因此，5.0 T MRI 技術(shù)顱內(nèi)高分辨率 TOF MRA 為腦血管疾病的臨床評估提供了一種可能的替代方案。
5.0T TOF-MRA 能明確動脈夾層位置、形態(tài)、累及穿支，而 3.0T TOF-MRA 不能顯示，同時 5.0T TOF-MRA 能直觀顯示動脈夾層何假腔。在顯示脈絡(luò)膜前動脈應(yīng)用上，5.0T TOF-MRA 圖像質(zhì)量主觀評分、圖像信噪比及對比度噪聲比均高于 3.0T TOF-MRA，顯示的脈絡(luò)膜前動脈更為清晰，可為臨床診治脈絡(luò)膜前動脈相關(guān)腦血管病提供依據(jù)。
4.2 腹部疾病
Yunfei 等 [10] 對比了 5.0 T MRI 技術(shù)與 3.0 T MRI技術(shù)的腹部彌散加權(quán)成像（diffusion weighted imaging，DWI）效果，發(fā)現(xiàn) 5.0 T MRI 技術(shù)的圖像質(zhì)量顯著優(yōu)于 3.0 T MRI，說明 5.0 T MRI 技術(shù)在腹部疾病成像領(lǐng)域的潛力較大，為 5.0 T MRI 技術(shù)在腹部成像中的廣泛應(yīng)用提供了有力支持。
在胰腺疾病成像方面，Zheng 等 [11] 深入研究了 5.0 T MRI 技術(shù)高分辨率胰腺解剖及三維胰膽管水成像的效果，結(jié)果顯示，與 3.0 T MRI 技術(shù)比較，5.0 T MRI 技術(shù)能清晰展示主胰管和副胰管的關(guān)系，還能觀察到胰管尾部迂曲的形態(tài)學(xué)變化，為 5.0 T MRI技術(shù)在胰腺成像中的應(yīng)用開辟了新的可能，從而提高了小胰腺病變的檢出率和診斷準(zhǔn)確度。
Zheng 等 [13] 報道，5.0 T MRI 技術(shù)在腎臟疾病成像方面的研究也取得了重要進(jìn)展。與 3.0 T MRI檢查技術(shù)相比，5.0 T MRI 技術(shù)的 T1 加權(quán)序列顯示出更高的圖像質(zhì)量，腎靜脈和動脈的圖像質(zhì)量更高，表明 5.0 T MRI 技術(shù)在腎臟成像中也具有顯著優(yōu)勢；同時，5.0 T MRI 技術(shù)還有助于提高腹部器官組織的信噪比和對比度。盡管 3.0 T MRI 和5.0 T MRI 技術(shù)的表觀彌散系數(shù)（apparent diffusion coefficient，ADC）比較，差異無統(tǒng)計學(xué)意義，但 5.0 T MRI 技術(shù)導(dǎo)致皮質(zhì)和髓質(zhì)的 T2 值顯著縮短，進(jìn)一步證實了 5.0 T MRI 技術(shù)在腎臟解剖和功能成像中的優(yōu)越性，為腎臟疾病的臨床診斷和治療提供了更準(zhǔn)確的依據(jù)。
在膽胰管造影圖像質(zhì)量方面，與 3.0 T MRI 膽胰管造影相比，5.0 T MRI 膽胰管造影所示膽管樹解剖細(xì)節(jié)更佳，尤其在膽管擴(kuò)張上，所示膽管樹分支數(shù)目、分支總長度及最大分支長度均大于 3.0 T MRI。在定量肝臟質(zhì)子密度脂肪分?jǐn)?shù)價值上，5.0 T MRI 采用 8 通道獨立控制射頻架構(gòu)，對不同患者進(jìn)行動態(tài)實時射頻勻場校準(zhǔn)，可在很大程度上解決磁場不均勻問題。使 5.0 T MRI 分辨率更高，更有助于提高定量評估肝臟脂肪的準(zhǔn)確性。
4.3 心血管疾病
Lin 等 [13] 研究對比了 5.0 T MRI 技術(shù)和 3.0 T MRI技術(shù)下的梯度回波電影成像，并將 5.0 T MRI 技術(shù)的成像結(jié)果與 3.0 T MRI 技術(shù)的平衡穩(wěn)態(tài)自由過程電影圖像進(jìn)行比較，結(jié)果顯示，5.0 T MRI 技術(shù)的梯度回波電影成像在圖像質(zhì)量方面表現(xiàn)出與 3.0 T MRI的梯度回波電影成像相當(dāng)或更佳的效果；此外，5.0 T MRI 技術(shù)的梯度回波電影成像圖像的信噪比和對比噪聲比顯著優(yōu)于 3.0 T MRI 技術(shù)的梯度回波電影成像，說明在高場強下，5.0 MRI 技術(shù)系統(tǒng)能夠獲取更清晰、準(zhǔn)確的圖像。
在心臟功能參數(shù)的測量方面，5.0 T MRI 技術(shù)的梯度回波電影成像圖像的功能評估結(jié)果與 3.0 T MRI 技術(shù)的平衡穩(wěn)態(tài)自由處理梯度回波電影成像參考圖像高度相似，說明 5.0 T MRI 技術(shù)系統(tǒng)在心臟功能定量評估方面具有較高的準(zhǔn)確度。
與 3.0 T MRI 相比，5.0 Ｔ MRI 分辨率何信噪比更優(yōu)，能更好地平衡心臟成像場強與質(zhì)量，提供更多的心臟解剖細(xì)節(jié)，清晰顯示細(xì)小心肌梗死，提高評估及診斷準(zhǔn)確性。如以梯度回波序列采集的高分辨率電影成像的分辨率達(dá) 1.0 mm×1.0 mm，可清晰顯示心腔輪廓、乳頭肌和肌小梁。以相位敏感反轉(zhuǎn)恢復(fù)序列行釓對比劑延遲強化成像的分辨率達(dá)0.88 mm×0.88 mm，可獲得高分辨率何高對比度心臟成像，尤其適用于識別及定量分析心肌梗死、纖維化或炎癥等改變。
綜上所述，5.0 T MRI 技術(shù)在腦血管疾病、腹部疾病、心血管系統(tǒng)疾病的應(yīng)用中展現(xiàn)出其獨特的優(yōu)勢，其在成像速度、分辨率、小病變檢出、診斷準(zhǔn)確度方面均優(yōu)于傳統(tǒng)的磁共振成像。目前，中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院北京協(xié)和醫(yī)院、復(fù)旦大學(xué)附屬中山醫(yī)院、中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院等多家三甲醫(yī)院科研院所均已經(jīng)安裝了 5.0 T MRI 技術(shù)，說明我國在超高場強核磁共振技術(shù)領(lǐng)域的研究和應(yīng)用已經(jīng)取得了較大的進(jìn)步。隨著醫(yī)學(xué)影像技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用范圍的擴(kuò)大，5.0 T 磁共振成像技術(shù)將成為未來醫(yī)療領(lǐng)域的重要支撐。
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來源：醫(yī)療裝備雜志
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