当前位置: 放大机 >> 放大机前景 >> MRI技术发展十年回顾
年在MRI研发领域发生了一件大事这年11月诺贝尔医学奖评委会宣布本年度的诺贝尔生理或医学奖授予了美国的保罗·C·劳特伯(PaulCLauterbur)和英国的皮特·曼斯菲尔德(PeterMansfield)表彰他们对磁共振成像技术做出的杰出贡献。
30年前PaulLauterbur揭示了利用磁场叠加的方式精确激发不同的组织并对相应的核磁共振信号进行精确的定位,稍后的年,英格兰诺丁汉大学PeterMansfield首次成功地对活体进行了手指的核磁共振成像。
年第一台可以用于临床的全身MRI在Fonar公司诞生在美国,第一台医用磁共振于年获得FDA认证。从此以后,磁共振成像走过了从理论到实践、从形态到功能、从二维到四维、从宏观到微观的发展历史。
如果说年获得诺贝尔物理学奖的X光线和年获得诺贝尔医学奖的CT成像技术是上个世纪医学影像诊断设备的巨大成就,那么磁共振成像技术的发展则代表着21世纪医学影像诊断设备和技术的发展。
今天MRI已经确立了其在影像诊断的重要地位,并取代了许多传统影像诊断技术。它在中枢神经系统中的应用已成为疾病诊断的金标准;在骨关节、软组织病变的诊断中是举足轻重的手段。特别是近几年来,超高场磁共振在脑功能成像、频谱成像、白质纤维束成像、心脏检查、冠心病诊断、腹部、盆腔等脏器的检查技术得到了飞速发展。
回顾10多年来MRI发展的历程,是我们这一代人都亲眼目睹和亲身的。无论是MRI设备本身的性能改善和发展,还是成像技术和成像原理有新的突破。我们都为之兴奋,因为新技术的出现在为实验研究提供了更好的手段的同时,更重要的是为解决病患的痛苦提供了工具,为更进一步地了解疾病的本质提供了武器。
这十年MRI的发展,我们经历了,从一般到特殊形态诊断阶段,经历了从单纯形态到结合功能诊断的阶段,也正在经历从宏观诊断向微观和分子水平诊断的发展阶段。能比较有效地说明问题我想还是必须粗略地从MRI的硬件和软件两方面着手进行总结。
90年代以来,尤其是90年代中期后,由于基础科学研究的进步,计算机、新材料和制造工业的发展、商业竞争不断加剧,MRI的发展可以说是长上了翅膀。MRI的发展部分既要归功于诸如计算机的更新速度和新材料的层出不穷等等,也要归功于MRI制造商花巨资进行的研发工作。
但是在许多商业化的新技术背后有很多大学、研究机构和科学家的辛勤工作,我无法在这里一一列举,只是将最著名的几项发明和创新做一些介绍。
90年代早期,我们这一代MRI使用者在临床上所使用的机器是什么性能的呢?我想如果在这里介绍的话,现在的使用者是无法体会技术进步给我们带来的好处。那时的MRI普遍的场强是0.3-1.0T,1.5T是凤毛麟角的好设备;梯度场一般都小于10mT/m,即使1.5T的MRI也不会超过15mT/m,切换率一般也最多在10-35T/m-s之间。线圈都是单通道单线圈组的,负责后处理的计算机运行速度慢,每幅图象的处理时间平均都在1-2s。由于可供应用的扫描序列比较少,几乎没有一种快速扫描序列,因此检查一个病人的时间最短的也要半小时以上。医院不了解MRI的特点,以为像CT一样的图象就能诊断疾病,为了加快检查速度,只做T1加权的序列,结果造成了许多病变的漏诊。
90年代中期,为了提高MRI工作效率,也为了让科学家已经发明的快速扫描序列能尽快地在临床上应用。首先要在MRI的硬件上有重大的突破,因为所有的快速扫描序列或方法都需要有强大的梯度场和高切换率支持,例如EPI序列需要至少20-40mT/m的梯度场,小于0.5ms的上升时间,也就是讲切换率要达到T/m-s以上。
90年代中期前的MRI虽然已经具备了15mT/m的梯度场,50T/ms以上的切换率,以及不到半秒的图象重建时间,但是要轻松完成EPI扫描任务还有点困难。90年代中期后,计算机技术的发展以及磁场屏蔽技术的进步,MRI的梯度场强度已经达到了20mT/m以上,切换率也达到T/ms以上。此时的MRI实现快速扫描已经没有了障碍。
为了在时间和空间上都要获得更高的分辨率,也为了使MRI不在是一个单纯的形态学诊断工具,必须在MRI的性能上有所突破。这里我将近十年来MRI在磁体技术、梯度技术、射频和线圈技术和成像技术方面我们所了解的情况做一些介绍。
磁体近十年来的发展令人惊叹
十年前,人们更多谈论和购买的还是0.5T与1.0T磁体就像我们现在热衷1.5T一样。年,一项旨在降低超导磁体运行成本的,4K技术首先在0.5T上悄然实现了,七年的液氦(在当时是极为昂贵的消耗品)充填周期与稳定运行,近乎零的消耗带给普通用户的喜悦是发自内心的,如今这项技术已经平民化,融入到很多超导产品中。十年里,磁体技术并不都是围绕着高场超导磁体而展开,在低场磁体技术的发展中同样取得了令人耳目一新的成绩。
由于采用了垂直磁场技术,线圈的设计也有了创新,可以采用包绕式的线圈的设计取代传统水平磁场的鞍状线圈,这样可使线圈的灵敏度提高1.4倍。在低场MRI中,化学位移伪影、磁敏感性的降低和流动伪影的改善使得低场MRI在临床应用方面独树一帜,有相当数量的低场MRI,在临床上发挥着重要的作用。尤其从商业的角度来讲,低场MRI制造成本低,安装要求低,运行成本也很低。因此,它的市场前景非常看好,在临床上各个领域都有广泛地使用。
十年前,科学家们开始
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