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2021进博会:脑部磁共振成像前沿创新科技,全球同步分享,会给神经外科带来

11月5日,第四届中国国际进口博览会正式开幕。东方之约,四度如期而至,第四届中国国际进口博览会现已开幕。朋友圈再扩大新奇特更耀眼,六大展区,127个国家和地区,近3000家企业参展,全球500强公司,行业龙头企业携手参展
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  11月5日,第四届中国国际进口博览会正式开幕。东方之约,四度如期而至,第四届中国国际进口博览会现已开幕。“朋友圈”再扩大“新奇特”更耀眼,六大展区,127个国家和地区,近3000家企业参展,全球500强公司,行业龙头企业携手参展。本届医疗器械及医药保健展区总面积达7万平方米,来自33个国家和地区的约350家企业参展,展区特装率超97%,世界500强及行业龙头企业超70家。多家企业带来首发新秀产品,在进博会上成为令人期待的亮点。

2021进博会:脑部磁共振成像

图示:在这张图片中,大脑的血管发出橙色的光,这是由7T磁共振扫描仪产生的。

  全球首台可用于临床的7T磁共振MAGNETOMTerra已经正式取得CE认证,可以用于临床!

  本届展会上,西门子医疗还将展示全球首台临床科研双模7T磁共振MAGNETOM Terra。作为全球最顶尖的超高场强磁共振设备,西门子7T已在全球80余家医院和科研院所落地。该设备把人体成像的分辨率、信噪比推到一个从未企及的新高度,对于神经领域科研攻关、实现脑科学前沿技术突破具有重要意义,将全力配合中国“脑计划”等重大科学研究项目。MAGNETOM Terra更将7T磁共振从基础科研向临床价值转化,有望近期在中国获批上市,在中国开启临床应用。此外,西门子医疗还带来了一款划时代的磁共振系统MAGNETOM Free.Max----仅需0.7升液氦,比业内最低的液氦含量又降低了90%,真正实现“零液氦”;整机重量仅仅1.6吨,挑战场地物理极限;80cm大孔径,拓展临床应用疆域;突破肺部磁共振扫描藩篱,无电磁辐射,对于像新冠肺炎这样短时间内需要多次肺部扫描的患者有独特优势;myExam Companion人工智能平台使得操作触手可及。

2021进博会:脑部磁共振成像

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2021进博会:脑部磁共振成像

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  超高场磁共振发展编年史:

  1999年,全球第一台7T磁共振原型机安装在美国明尼苏达大学,由西门子公司与明尼苏达大学合作研发;

  2002年,全球第一台科研用7T磁共振安装于美国麻省总医院;

  2005年,全球第一台具备Tim技术的7T磁共振MAGNETOM 7T诞生;

  2006年,主动屏蔽7T磁共振技术推出;

  2007年,全球第一台9.4T磁共振安装于德国Tubingen;

  2014年,全球第一台10.5T和11.7T磁共振诞生;

  2015年,西门子发布第一台可同时用于临床和科研的7T磁共振MAGNETOMTerra;

  2017年,MAGNETOMTerra取得CE认证,正式可以用于临床。

  磁共振的“T”代表什么?

  T代表的是tesla,就是场强的大小,场强越大,信噪比SNR越高。顺便提一下,地球的磁场是0.00005 T。T越大通常意味着可以提供更高的分辨率,以及能更快地对人体成像。在3T时候,磁共振可以分辨小至1mm的细节,而在7T设备上,可以达到0.5mm,也就是说,可以分辨人类脑部皮层的内部功能。在7T磁共振上,人类首次看到了信息是如何在人类的大脑中神经元之间传导。

  磁共振的磁场越强,排列的质子比例越高,并且质子之间的能量差也越大。这样产生的信号可以比背景噪声更好地检测到。但是场强的每一次跳跃都会带来一些不确定性。Victor Schepkin说:“在磁共振时代开始时,许多科学家认为0.5 T是磁共振的最大磁场强度”,因为他们认为活组织的离子电导率将阻止无线电波渗透到体内。1980年代,出现了用于临床的1.5T磁共振扫描仪。2002年,3T磁共振扫描仪获得批准。但在此之前,研究人员就一直在争取更高的场强。

  国内获批场强最高的磁共振是多少T?

  1980年世界上首台用于临床的全身磁共振问世,随后,“GPS”相继推出自己公司的首台磁共振,磁共振三足鼎立的市场形势初现雏形。1989年8月,北京301医院引进了我国首台进口磁共振设备,由于技术有限,当时的磁共振扫描速度相当慢,检查1位患者大约要40分钟。当时,国内关于磁共振的研发刚起步。2017年美国食品药品监督管理局批准了首个7T设备,也就是上面所提到的西门子的那台设备,安装于美国明尼苏达州的梅奥诊所(Mayo Clinic)。目前,国内获批最高场强设备是西门子的7T磁共振,其他厂家不论是国内还是国外厂家,都最高只有3T。而普通三甲医院通常配置一般是1.5T和3T磁共振。

2021进博会

2021进博会:脑部磁共振成像

7T磁共振MAGNETOMTerra,图自西门子

  每年取得CE认证的医疗设备成千上万,为什么全球科学家和医生会为了一台设备取得CE认证而如此兴奋?

  因为7T具有巨大的潜力,已经正在改变、未来也必然会继续改变整个磁共振成像发展的方向。多年来的研究已经证实,7T提供了数倍于传统3T磁共振的信噪比和空间分辨率,在神经、血管、肿瘤、骨关节等多个方面都会带来全新的突破性进展。尤其是在目前常规影像设备难以诊断的神经退行性疾病如老年痴呆(阿兹海默氏病)、帕金森病、路易体痴呆等疾病的发病机理、早期诊断、治疗方案确定以及治疗效果评估上,有着极大的潜力。

  据了解,7.0超高场强磁共振清晰度是普通CT的5倍,能够在无创的情况下,超高清地看到大脑神经元、神经网络的工作情况,处理0.2毫米的单元网络。

  有人说,临床工作中,除了影像科以外,恐怕没有另一个临床科室像神经科一样钟爱磁共振,也没有哪个科室像神经外科那样将磁共振技术发挥到极致。

2021进博会:脑部磁共振成像

图示:(A)所有均匀回波(TE2~TE10)3T和7T的星等图像。在TE2=7.91毫秒时,电感性引起的量级变化已经很明显了。7T量级图像信号对噪声的衰减比3T量级图像信号对噪声的衰减快得多。(B)3T和7T的R2*映射,7T的R2*值更高。(C)10名受试者在3T至7T之间感兴趣的深灰质区R2*值的回归。相关性好,斜率为2.28。图自doi:10.1111/jon.12669

2021进博会:脑部磁共振成像

图示:两个不同的角度观察3个患者的7T磁共振TOF-MRA影像(AB、CD、EF分别对应同一病人),可以发现脑室内的侧支血管形成了微动脉瘤(箭头所示)

  那么7T磁共振能够给神经科、神经外科带来哪些变化呢?

  丁香园《「马力」足、更清楚:浅析7T磁共振在神经科的应用》一文中指出:对于药物难治性局灶性癫痫,现有研究表明,对可疑部位行7T磁共振扫描可以提高病变的发现率。7T TOF-MRA能发现传统较低场强磁共振不能发现的微动脉瘤。这对我们了解烟雾病的病理生理机制提供了更多证据。另外还有借助7T磁共振对血流参数的测量、对局部结构体积及信号测定等来进一步研究肿瘤、神经退行性疾病(如AD)、精神疾病(如精神分裂症、抑郁症等)、预测血管瘤破裂危险因素等,目前都在国外展开。

2021进博会:脑部磁共振成像

上图:Terra实现超高分辨率磁敏感加权成像

2021进博会:脑部磁共振成像

上图:7T可以实现极高分辨率的解剖结构成像和脑连接通路功能成像

  西门子医疗磁共振事业部全球CEO,Christoph Zindel向媒体表示:“从今天起,我们成功的将诊断用磁共振的范围扩展到了7T这个全新的场强,为此我们用了超过15年时间。全新的可用于临床的7T磁共振MAGNETOM Terra将人类观察解剖结构和组织功能的能力跨越了一个新的台阶,为未来的个性化精准医疗铺平了道路。”

  共建开放型世界医疗,让开放的春风温暖世界!相信在不久的将来,可用于临床的7T磁共振也会进入国内的大型医院,探索临床前沿问题并造福患者。

  参考资料:

  1.doi:10.1111/jon.12669

  doi:10.1038/d41586-018-07182-7

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