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這不是一個(gè)普通的南瓜圖片，而是大家期待已久的11.7T超高場(chǎng)磁共振的第一張圖像，更是歷經(jīng)20年的研究結晶。

這臺重132噸，長(cháng)5米的巨型人體顯微鏡，是迄今為止場(chǎng)強最高的用于人體的全身磁共振系統，其將突破視覺(jué)極限，被學(xué)術(shù)界寄予厚望。在正式將這個(gè)史無(wú)前例的場(chǎng)強用于人體前，Iseult項目組還將進(jìn)行最終的驗證工作以及相關(guān)部件的一系列測試，以取得人體應用的正式許可。

01

首張 11.7T MR圖像

目前醫學(xué)影像主要體現在強化精準醫療、轉變醫療服務(wù)模式和拓展數字化醫療等方向，推動(dòng)醫學(xué)影像的發(fā)展，發(fā)現并攻克更多疾病。每年RSNA，超高場(chǎng)磁共振都是最引人關(guān)注的話(huà)題之一。此前法國CEA原子能研究所與西門(mén)子醫療等合作伙伴共同研發(fā)的11.7T超高場(chǎng)人體磁共振，已經(jīng)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(kāi)始的“Iseult”項目。來(lái)自 Iseult 項目的 MRI 中心的一塊非凡磁鐵重132 噸，長(cháng) 5 m，外徑 5 m，內徑 90 cm允許整個(gè)人體通過(guò)。這些是超凡的尺寸Iseult 項目的磁體達到 11.7 特斯拉的標稱(chēng)磁場(chǎng)，比標準醫院 MRI（通常為 1.5 或 3 T）的磁場(chǎng)強得多。為實(shí)現該磁場(chǎng)，磁鐵由 1,500 安培的電流供電；導體線(xiàn)圈由處于 1.8 開(kāi)爾文 (-271.35°C) 的超流體狀態(tài)的氦氣永久冷卻；11.7T的磁場(chǎng)是MRI領(lǐng)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(dòng)基礎研究、認知科學(xué)和了解大腦病理學(xué)方面的重大進(jìn)展。他們驗證了整個(gè)過(guò)程，由于多項技術(shù)突破，2017 年交付給 CEA-Paris-Saclay 站點(diǎn)的“杰出”磁鐵轉變?yōu)椤俺上駜x”。

2021 年 10 月 7 日，南瓜這個(gè)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(gè)維度上具有 400 微米的分辨率，預示著(zhù) CEA 及其合作伙伴的科學(xué)和技術(shù)團隊將能夠實(shí)現探測人類(lèi)大腦的能力，以造福于基礎研究，認知科學(xué)和理解大腦病理學(xué)。多個(gè)“首次突破”驗證了將“杰出”磁鐵轉變?yōu)?MRI 機器的整個(gè)過(guò)程。

CEA-Irfu 董事表示：“Iseult 項目磁鐵的開(kāi)發(fā)是一次非凡的人類(lèi)、技術(shù)和工業(yè)冒險?？吹剿鼘?shí)現了磁鐵標稱(chēng)磁場(chǎng)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>

02

20年研究的結晶

Denis le Bihan于 2000 年代初便啟動(dòng)了 Iseult 項目，旨在開(kāi)發(fā)一種用于調查神經(jīng)退行性疾病的新診斷工具。2004 年 7 月，Irfu 根據 Guy Aubert 教授的創(chuàng )新磁性設計制作了磁鐵的初步設計。幾個(gè)月后，法國和德國簽署了開(kāi)發(fā)這種高場(chǎng)成像的合作協(xié)議。

2006年德國和法國共同設立項目代號為“Iseult計劃以研究11.7T磁共振。該計劃的參與者包括德國西門(mén)子醫療、法國阿爾斯通等工業(yè)合作伙伴；德國弗萊堡大學(xué)、法國CEA原子能研究所等科研機構，并得到了法國B(niǎo)pifrance、德國聯(lián)邦教育科研部基金等基金的款項支持，可以說(shuō)這是一個(gè)真正的聯(lián)合研究成果。

這臺巨無(wú)霸磁體重達132噸（普通7T的磁體為40噸），長(cháng)5米，外徑5米，內徑90厘米。經(jīng)過(guò)6年開(kāi)發(fā)，從2017年7月開(kāi)始安裝，經(jīng)歷了整整2年的安裝調試，2019年法國CEA原子能研究所與西門(mén)子合作，經(jīng)過(guò)多年的研發(fā)積累，開(kāi)始安裝調試世界最高場(chǎng)強的11.7T磁共振系統。終于在2019年7月18日完成了11.7T的成功勵磁，為未來(lái)的應用做好了準備。在安裝過(guò)程中，研發(fā)團隊遇到了大量挑戰，如在巨大磁體內填充超過(guò)7000L海量液氦、升場(chǎng)中進(jìn)行復雜的調試等，僅升場(chǎng)就有超過(guò)1300道工序需要處理，但最終整個(gè)研發(fā)團隊克服困難，實(shí)現了目標。

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。西門(mén)子 Healthineers MRI 主管 Arthur Kaindl 表示：“隨著(zhù)我們的 7 Tesla 掃描儀 MAGNETOM Terra 牢固地建立在臨床使用上，以及我們最近推出的 0.55 Tesla High-V MRI，我很高興能夠進(jìn)一步推動(dòng)極限。我很高興我們的團隊共同努力現在得到了回報。我們迫不及待地想看看 11.7T 成像將帶來(lái)什么令人興奮的新見(jiàn)解，并繼續我們在超高場(chǎng)領(lǐng)域的長(cháng)期創(chuàng )新之路?！?/span>

盡管如此，仍需要進(jìn)行一些優(yōu)化才能在 11.7 T 下獲得分辨率接近 100 到 200 微米的質(zhì)量圖像。在 Iseult MRI 完全投入使用并在人體上采集第一批體內圖像之前，團隊將在未來(lái)幾個(gè)月內對成像設備進(jìn)行最終驗證，并對專(zhuān)為 Iseult 項目開(kāi)發(fā)的射頻線(xiàn)圈進(jìn)行首次測試。

2022 年，將進(jìn)一步部署歐洲 Aroma 項目，以開(kāi)發(fā)一種優(yōu)化此 MRI 操作的方法。最后，一旦獲得衛生當局的批準，新的 MRI 將用于在志愿者的幫助下進(jìn)行研究。

對于 CEA-Paris-Saclay 神經(jīng)影像平臺 NeuroSpin 的主管 Stanislas Dehaene 來(lái)說(shuō)，“由于這種非凡的 MRI，我們的研究人員期待更詳細地研究大腦的解剖和結構組織。這項工作無(wú)疑將導致重大的臨床應用?！?/span>

03

高場(chǎng)磁共振的市場(chǎng)格局

目前，MRI技術(shù)已經(jīng)成為醫學(xué)影像技術(shù)中一種不可或缺的重要診斷手段，自1984年美國FDA批準醫用磁共振成像設備用于臨床以來(lái)，醫用磁共振設備市場(chǎng)已歷經(jīng)了30多年的發(fā)展。目前，MRI設備已成為幾十億美元的市場(chǎng)，世界MRI設備的裝機臺數從1984年的75臺增加到上萬(wàn)臺。2015-2019年，全球磁共振成像系統市場(chǎng)規模逐年增長(cháng)，2019年約為63億美元。

隨著(zhù)技術(shù)在醫學(xué)影像診斷環(huán)節的滲透，以及對醫學(xué)影像市場(chǎng)越來(lái)越重視，MRI市場(chǎng)需求有望持續擴大。 臨床的需求正在推動(dòng)磁共振技術(shù)朝著(zhù)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(chǎng)強。目前在臨床應用的超高場(chǎng)磁共振主要有7T、5T磁共振，下面我們簡(jiǎn)單介紹一下幾款磁共振。

西門(mén)子醫療MAGNETOM Terra

據了解，相較于傳統的7T磁共振，MAGNETOM Terra的重量減少了50%，在20噸左右，采用了西門(mén)子牛津磁體公司全新設計的磁體系統，新的磁體采用了獨特的設計和熱平衡材料，最大限度的減少了核心部件間相互作用；還具有更穩定的結構，更高的磁體穩定度、更佳的靜態(tài)磁場(chǎng)均勻度和動(dòng)態(tài)磁場(chǎng)均勻度，從而為臨床帶來(lái)更高的圖像質(zhì)量。

此外，MAGNETOM Terra在業(yè)界首次實(shí)現了兩倍于傳統7T的超強梯度性能，實(shí)現超快速、超高效、超高分辨功能磁共振成像；而Tim 技術(shù)，可以獲得超高通道數的獨立射頻數據接收能力，為臨床提供了更為強大的系統采集能力。

GE醫療的SIGNA 7.0T 磁共振

GE醫療的SIGNA 7.0T 磁共振系統配置超高場(chǎng)磁體技術(shù)、60厘米孔徑，功率是大部分臨床系統的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(xiàn)圈UltraG梯度技術(shù)，可實(shí)現超高場(chǎng)強的成像速度和分辨率。SIGNA 7.0T磁共振另一個(gè)特色是其精密的射頻發(fā)射和接收架構，能夠提高圖像質(zhì)量和研究的靈活性。

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

聯(lián)影uMR Jupiter 5T磁共振

2021年7月1日，國產(chǎn)影像企業(yè)聯(lián)影醫療技術(shù)集團與上海復旦大學(xué)附屬中山醫院開(kāi)啟了首款國產(chǎn)全身5T磁共振設備uMR Jupiter的臨床試驗合作。全球首款人體全身5.0T磁共振uMR Jupiter首次突破了超高場(chǎng)磁共振局限于腦部成像的限制，實(shí)現超高場(chǎng)全身臨床成像！在神經(jīng)系統成像方面，uMR Jupiter更是比肩更高場(chǎng)設備，可為腦小血管疾病與退行性病變提供更多診斷信息。此外還有9.4T動(dòng)物磁共振如下圖。

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回顧四十多年的超高場(chǎng)發(fā)展歷史，眾多國內外頂級科研院所的科學(xué)家們不斷刷新著(zhù)磁共振場(chǎng)強和分辨率的極限，相信超高場(chǎng)技術(shù)會(huì )為我們帶來(lái)一個(gè)又一個(gè)新的記錄和驚喜，器械之家將持續關(guān)注未來(lái)超高場(chǎng)技術(shù)的發(fā)展。