盤(pán)點(diǎn)全球五大頂級(jí)臨床科研型3T磁共振
2009年7月，由美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究院(NIH)資助人類(lèi)腦連接組計(jì)劃(Human Connectome Project，HCP)正式啟動(dòng)。作為目前神經(jīng)領(lǐng)域最高級(jí)別的科研項(xiàng)目，其旨在使用不同腦成像技術(shù)(如功能磁共振、擴(kuò)散磁共振成像，以EEG、MEG等為補(bǔ)充)，繪制出不同活體人腦功能、結(jié)構(gòu)“網(wǎng)絡(luò)圖”，以闡明健康人腦內(nèi)的解剖學(xué)和功能連接性，不僅有助于獲知大腦中思想、感覺(jué)與行為的奧秘，還能生成大量有助于研究腦部疾病的數(shù)據(jù)。
整個(gè)項(xiàng)目分成兩個(gè)團(tuán)隊(duì)，其中一組由麻省總醫(yī)院和加州大學(xué)洛杉磯分校牽頭組成的MGH-USC組。為更好采集數(shù)據(jù)，他們創(chuàng)造性開(kāi)發(fā)出超高梯度場(chǎng)磁共振：Connectome 3T，這是一臺(tái)60cm孔徑、300mT/m最大梯度強(qiáng)度和 200T/m/s最大轉(zhuǎn)換速率、單FOV單次掃描64通道射頻接收平臺(tái)的30T磁共振，并配置64通道頭線(xiàn)圈。
之所以并未選用7T，是因?yàn)椋?）擴(kuò)散磁共振成像(dMRI)的對(duì)比度取決于施加梯度場(chǎng)時(shí)水分子的隨機(jī)位移，與主磁場(chǎng)強(qiáng)無(wú)關(guān)；2）盡管圖像信噪比與場(chǎng)強(qiáng)高度相關(guān)，但7T磁共振的較短T2弛豫部分抵消了高場(chǎng)強(qiáng)帶來(lái)的高SNR；3）在相同參數(shù)及受檢者情況下，3T的SAR值不到7T的20%；此外相較于7T，3T的磁場(chǎng)和梯度場(chǎng)的相互作用更容易處理，也有助于減少振動(dòng)和噪聲問(wèn)題。
目前，全球僅有4臺(tái)Connectome 3T，分別位于美國(guó)1臺(tái)麻省總醫(yī)院、英國(guó)卡迪夫大學(xué)腦成像研究中心、德國(guó)馬克斯普朗克人類(lèi)認(rèn)知和腦科學(xué)研究所、以及中國(guó)復(fù)旦大學(xué)張江國(guó)際腦影像中心。
盡管配備300mT/m@200T/m/s超高性能梯度的Connectome 3T磁共振尚不能直接用于臨床，但作為HCP梯度開(kāi)發(fā)的“副產(chǎn)品”，商用磁共振的梯度性能在過(guò)去十年中不斷增強(qiáng)，為高b值彌散、腦功能成像、多層同時(shí)成像和微米成像提供強(qiáng)大的硬件基礎(chǔ)。
對(duì)于醫(yī)療機(jī)構(gòu)來(lái)說(shuō)，理想的臨床科研磁型共振應(yīng)該首先服務(wù)于臨床，并完全有能力兼顧各類(lèi)科研。為便于醫(yī)院了解目前最新MRI產(chǎn)品，按發(fā)布時(shí)間順序，盤(pán)點(diǎn)目前最好的臨床科研型3.0T磁共振(部分品牌有兩臺(tái)，不相伯仲)。
一、西門(mén)子 MAGNETOM Prisma & Vida
產(chǎn)品介紹
1、MAGNETOM Prisma
2012年，西門(mén)子推出60cm孔徑超高梯度性能磁共振：MAGNETOM Prisma，盡管已發(fā)布10年，但直到今天仍是硬件性能最高的3.0T磁共振之一。
Prisma源自其7T平臺(tái)，具有與7T相當(dāng)?shù)木鶆虼朋w，與7T相同的80mT/m@200T/m/s的超高性能梯度；與7T相同的多源射頻并行發(fā)射TrueShape平臺(tái)，與7T相同的單FOV單次掃描64通道射頻接收平臺(tái)。
作為國(guó)際腦科學(xué)研究領(lǐng)域公認(rèn)的成像設(shè)備，Prisma除常規(guī)應(yīng)用于全身外，針對(duì)腦科學(xué)研究，Prisma能配備64通道神經(jīng)功能學(xué)專(zhuān)用線(xiàn)圈，使圖像的信噪比和分辨率達(dá)到3T磁共振的極致，使其空間分辨率可達(dá)0.8*0.8*0.8mm，時(shí)間分辨率可達(dá)0.5s，擴(kuò)散梯度最多514個(gè)，可滿(mǎn)足皮層亞結(jié)構(gòu)研究、認(rèn)知科學(xué)研究及兒童腦發(fā)育研究。
2、MAGNETOM Vida
2017年，西門(mén)子在ECR推出的首款生命感知磁共振：Vida（“大Vida”），并于2019年實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化。硬件上配置70cm大孔徑、60mT/m@200T/m/s的智能精準(zhǔn)梯度系統(tǒng)、最新一體化線(xiàn)圈技術(shù)：一體化?命矩陣線(xiàn)圈系統(tǒng)，并實(shí)現(xiàn)最大204接收通道及單FOV單次掃描最大64通道。
Vida最大亮點(diǎn)是搭載了?命感知矩陣系統(tǒng)（BioMatrix System)，融合最新的?物技術(shù)、智能傳感器技術(shù)和??智能技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了“磁共振配合病?”，使病??躺上掃描床，磁共振就能真切的感受到病?解剖、呼吸、磁場(chǎng)等?體信息，不僅?幅度提?病?掃描的舒適性，還保證心臟等運(yùn)動(dòng)臟器極?成像質(zhì)量。
此外，Vida 配置了Turbo炫速成像平臺(tái)(Turbo Suite)，融合磁共振加速技術(shù)(并行采集GRAPPA+同時(shí)多層采集SMS+壓縮感知Compressed Sensing)、臨床掃描策略、 BioMatrix ?命感知以及??智能技術(shù)，滿(mǎn)?不同臨床及科研加速的需求。
核心參數(shù)
創(chuàng)新技術(shù)
近幾年，西門(mén)子也推出了兩項(xiàng)更利于高通量檢查和高質(zhì)量圖像的技術(shù)：
1）Deep Resolve，2022年推出的深度學(xué)習(xí)圖像重建算法，能夠大幅縮短掃描時(shí)間，并同時(shí)減少噪聲，進(jìn)而提高圖像質(zhì)量。比如，Deep Resolve可以將腦部磁共振的掃描時(shí)間縮短70%，并同時(shí)將分辨率提高1倍。
2）Contour Coils，同樣基于高密度輕量線(xiàn)圈技術(shù)的超柔磁共振線(xiàn)圈。
截至目前，上述兩項(xiàng)技術(shù)尚未取得國(guó)家藥品監(jiān)督管理局(NMPA)批準(zhǔn)。
二、GE醫(yī)療 SIGNA Premier
產(chǎn)品介紹
2017，GE醫(yī)療推出高端磁共振：SIGNA Premier，這是目前唯一一款兼顧70cm大孔徑和80mT/m@200T/m/s超高性能梯度的臨床科研型磁共振。作為GE目前最高端的3.0T磁共振，具有五大優(yōu)點(diǎn)：
1）超均勻磁體：配備了業(yè)內(nèi)最高的三階勻場(chǎng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定B0場(chǎng)的動(dòng)態(tài)校正和掃描，將全身擴(kuò)散成像技術(shù)的分辨率和信噪比提高1.5倍以上。
2）SuperG超級(jí)梯度：配備了業(yè)內(nèi)最高的三階渦流自校準(zhǔn)技術(shù)，有效克服梯度切換過(guò)程中與主磁場(chǎng)之間產(chǎn)生的渦流效應(yīng)，使有效梯度的利用率從傳統(tǒng)的66.7%提高至86.7%。
3）146通道：采用了全新的1:1:1(1 個(gè)采集通道對(duì)應(yīng)1個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器對(duì)應(yīng)1條光纖)射頻架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了單視野64+的全身掃描，配備"Orchestra"交響圖像重建平臺(tái)，能實(shí)現(xiàn)81000 幅/秒的高清重建。
4）AIR平臺(tái)：與GE Architect相同的AIR技術(shù)平臺(tái)。
5）科研平臺(tái)：全新的QuantWorks全息定量磁共振平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了功能、結(jié)構(gòu)均可定量，帶來(lái)了更精細(xì)、更豐富的功能圖像及定量。需特別指出，在心臟磁共振方面，GE醫(yī)療聯(lián)合Arterys推出4D智能成像技術(shù)：ViosWorks，可以從7個(gè)維度呈現(xiàn)心臟：3個(gè)空間維度，1個(gè)時(shí)間維度，3個(gè)速度維度，不僅能夠呈現(xiàn)整個(gè)心血管以及心臟的結(jié)構(gòu)，還能以視頻的形式呈現(xiàn)整個(gè)胸腔內(nèi)部的實(shí)時(shí)狀況。
核心參數(shù)
創(chuàng)新技術(shù)
近幾年，GE醫(yī)療最令人矚目的創(chuàng)新是AIR平臺(tái)，包括AIR Coil、AIR Touch、AIR thunder、AIR X、AIR Recon DL，是集合從磁共振信號(hào)采集、傳輸、到重建的“一攬子”解決方案，代表著GE磁共振的技術(shù)方向。關(guān)于AIR平臺(tái)，請(qǐng)參考：GE磁共振AIR平臺(tái)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)在哪兒？
其中，AIR Coil代表高密度輕量線(xiàn)圈技術(shù)，AIR Touch代表智能工作流，AIR thunder代表高速高質(zhì)量采集，AIR X和AIR Recon DL是基于深度學(xué)習(xí)技術(shù)，AIR X實(shí)現(xiàn)了智能選層以保證圖像一致性；AIR Recon DL實(shí)現(xiàn)了大幅縮短掃描時(shí)間的同時(shí)提高圖像質(zhì)量。
截至目前，除AIR X和AIR Recon DL外，其他已獲得NMPA批準(zhǔn)。
三、飛利浦Ingenia CX & Elition
產(chǎn)品介紹
1、Ingenia CX
Ingenia CX是飛利浦2017年推出的科研型磁共振，當(dāng)年9月就在北京協(xié)和醫(yī)院放射科投入使用。作為飛利浦首款搭載全身壓縮感知技術(shù)的60cm孔徑科研型3.0T磁共振：
硬件上，1）采用80mT/m@200T/m/s的Alpha智能梯度，具備四種智能模式：高分辨率、高信噪比、穩(wěn)定低耗、靜音低熱。智能組合梯度場(chǎng)強(qiáng)與切換率，滿(mǎn)足不同的臨床和科研需求；2）采用Multitransmit 4D多源射頻發(fā)射技術(shù)和dStream全數(shù)字射頻接收技術(shù)，可提升圖像40%信噪比。
功能上，1）微米成像：顯微鏡技術(shù)將高性能智能梯度與高清數(shù)字顯微線(xiàn)圈結(jié)合，實(shí)現(xiàn)解剖結(jié)構(gòu)的微米級(jí)精細(xì)成像；2）壓縮感知(Compressed SENSE)，可應(yīng)用于全身多種臨床和科研序列，在常規(guī)掃描1/2-1/4時(shí)間里，得到的圖像質(zhì)量相同或者更好。3）3D-APT(酰氨質(zhì)子轉(zhuǎn)移成像)，通過(guò)高分辨圖像來(lái)評(píng)估腫瘤、腦卒中、老年病等重大疾病的蛋白質(zhì)表達(dá)，為臨床診斷與治療提供重要信息；4D ASL技術(shù)可實(shí)現(xiàn)不打藥的類(lèi)DSA成像，并可進(jìn)行單側(cè)小視野標(biāo)記，為顱內(nèi)動(dòng)脈供血區(qū)域的研究提供了新的方法。
2、Ingenia Elition
2018年，飛利浦在ECR推出頂級(jí)科研型70cm大孔徑磁共振：Ingenia Elition ，本設(shè)備將于2022年10月實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化。
Elition采用了全新Vega HP梯度設(shè)計(jì)，用高精密度水刀切割代替?zhèn)鹘y(tǒng)的手工纏繞進(jìn)行梯度線(xiàn)圈的制作，實(shí)現(xiàn)了220T/m/s梯度切換率及0渦流成像，縮短了TR、TE時(shí)間。在功能磁共振(fMRI)研究中提供高達(dá)23%的時(shí)間分辨率，將擴(kuò)散加權(quán)成像(DWI)掃描速度提高30%，對(duì)比度分辨率平均提高70%。此外，結(jié)合壓縮感知，可將掃描速度提高50%，或在相同的掃描時(shí)間內(nèi)將空間分辨率提高60%。
除具備Ingenia CX全部軟硬件技術(shù)外，Elition還創(chuàng)新引入了逸靜環(huán)境體驗(yàn)系統(tǒng)(Ambient Experience)，以聲光環(huán)境和降噪靜音技術(shù)為特色，集建筑風(fēng)格、裝飾圖案和促成技術(shù)(比如動(dòng)態(tài)照明、視頻投影和音響效果)于一體，能夠讓患者的就醫(yī)環(huán)境更加個(gè)性化，營(yíng)造出放松的氛圍。
核心參數(shù)
創(chuàng)新技術(shù)
2021年底，飛利浦在RSNA推出多項(xiàng)明星級(jí)技術(shù)：
1）人工智能重建平臺(tái)SmartSpeed：飛利浦壓縮感知采集技術(shù)的下一代磁共振加速技術(shù)，其基于獨(dú)創(chuàng)的自適應(yīng)智能壓縮感知算法(Adaptive-CS-Net)，覆蓋從采集、重建、后處理的全流程。
2）全自動(dòng)工作流引擎MR Workspace：借助AI輔助功能，旨在簡(jiǎn)化從圖像采集到診斷的整個(gè)過(guò)程，加快患者之間的周轉(zhuǎn)時(shí)間，提高放射科調(diào)度效率和生產(chǎn)力。
3）多核磁共振成像：其最新發(fā)布的高端3T磁共振：MR 7700的創(chuàng)新技術(shù)，目前已擴(kuò)展到磷31、鈉23等另外五種細(xì)胞核，可實(shí)現(xiàn)通過(guò)更多代謝和功能信息來(lái)提高臨床信心，并使多核成像成為日常磁共振工作流程的一部分。
截至目前，上述三項(xiàng)技術(shù)尚未取得國(guó)家藥品監(jiān)督管理局(NMPA)批準(zhǔn)。
四、佳能醫(yī)療 Vantage Centurian
產(chǎn)品介紹
2019，佳能醫(yī)療推出高端磁共振：Vantage Centurian，這是業(yè)界首款搭載能同時(shí)達(dá)到100mT/m@200T/m/s的商用臨床科研型磁共振，無(wú)論軟硬件均堪稱(chēng)佳能磁共振的集大成者：
1）雙百梯度：搭高壓一體化成型梯度設(shè)計(jì)Saturn X梯度系統(tǒng)，100mT/m@200T/m/s的超高性能梯度不僅實(shí)現(xiàn)了科研自由，還減少了梯度線(xiàn)圈75%的振動(dòng)幅度和60%的渦流，以提高圖像質(zhì)量。此外，三重嵌入水冷(Direct Cooling)設(shè)計(jì)提高55%的散熱效率，保證梯度線(xiàn)圈能長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定工作；
2）純?cè)瓷漕l：除采用多源射頻外，還搭載了純?cè)瓷漕l環(huán)，能大幅吸收外界噪聲混入和梯度渦流產(chǎn)生的電磁波干擾，從源頭杜絕信號(hào)源雜質(zhì)，提升射頻場(chǎng)純凈度，能可將圖像信噪比平均提升40%以上。
3）超級(jí)靜音：搭載“Pianissimo Zen”硬件降噪技術(shù)，將梯度線(xiàn)圈置于真空腔體內(nèi)，阻斷聲音通過(guò)空氣傳播。相比于常規(guī)軟硬件降噪，結(jié)合一體化成型梯度“Pianissimo Zen”能在不延長(zhǎng)掃描時(shí)間和降低圖像質(zhì)量的前提下，最小疊加掃描噪聲僅2dB，最大可以減少90%的掃描噪音，提升檢查舒適度和成功率；
4）高清心肺成像：得益于獨(dú)特的純?cè)瓷漕l技術(shù)，Centurian能提升射頻信號(hào)有效使用率，提升信號(hào)比保證信噪比和分辨力。除常規(guī)臨床應(yīng)用外，還具有多項(xiàng)高級(jí)臨床技術(shù)，如國(guó)內(nèi)首家通過(guò)NMPA認(rèn)證的肺部成像，能無(wú)創(chuàng)、無(wú)輻射、精準(zhǔn)評(píng)估肺實(shí)質(zhì)及功能改變；基于Sure ECG技術(shù)的無(wú)對(duì)比劑高質(zhì)量冠脈成像，大幅提高檢查成功率。
5）高速采集：搭載壓縮感知技術(shù)Compressed SPEEDER和人工智能引擎重建算法AiCE，在大幅度縮短檢查時(shí)間實(shí)現(xiàn)全身60秒快速成像的同時(shí)，有效的將圖像噪聲分離出來(lái)，獲得高信噪比圖像。
6）其他創(chuàng)新：配置“天眼”技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)精準(zhǔn)的患者擺位和掃描，簡(jiǎn)化磁共振檢查流程；配置類(lèi)似飛利浦逸靜環(huán)境體驗(yàn)系統(tǒng)的“The MR Theater“，結(jié)合“Pianissimo Zen”靜音技術(shù)，使患者能夠在檢查的同時(shí)看電影，以獲得舒適檢查體驗(yàn)。
截至目前，Vantage Centurian尚未取得國(guó)家藥品監(jiān)督管理局(NMPA)批準(zhǔn)。
核心參數(shù)
創(chuàng)新技術(shù)
2016年，佳能以57億美元收購(gòu)東芝醫(yī)療成為其全資子公司，并更名佳能醫(yī)療。此后持續(xù)在磁共振領(lǐng)域加大投入，以加速其磁共振業(yè)務(wù)的增長(zhǎng)。比如：
1）收購(gòu)專(zhuān)注于CT和MR圖像后處理解決方案的法國(guó)企業(yè)：Olea medical，將其創(chuàng)新的神經(jīng)學(xué)、腫瘤學(xué)、運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)、心臟病學(xué)及女性健康等快速精確診斷方案無(wú)縫集成到其Vitrea后處理工作流程中，以提升診斷信心；
2）收購(gòu)全球領(lǐng)先的磁共振射頻線(xiàn)圈企業(yè)Quality Electrodynamics(簡(jiǎn)稱(chēng)QED，也是GE和西門(mén)子部分磁共振線(xiàn)圈供應(yīng)商)，掌握了高密度輕量線(xiàn)圈全部技術(shù)，也推出其線(xiàn)圈毯Shape Coil；
3）收購(gòu)專(zhuān)注于磁共振高質(zhì)量成像的瑞士公司Skope，致力于通過(guò)將傳感器技術(shù)與MR信號(hào)處理和圖像重建相結(jié)合，以帶來(lái)更準(zhǔn)確更多細(xì)節(jié)的磁共振成像。其中，Skope的其中一項(xiàng)技術(shù)類(lèi)似KINETICor(西門(mén)子生命感知Biomatrix供應(yīng)商)，通過(guò)感知相機(jī)，直接感受到磁場(chǎng)動(dòng)態(tài)變化和患者的解剖、呼吸等生理信息，以獲得更優(yōu)的檢查結(jié)果。
五、聯(lián)影醫(yī)療 uMR880 & 890
產(chǎn)品介紹
2020年，聯(lián)影醫(yī)療發(fā)布60cm孔徑臨床科研型3.0T磁共振uMR890，搭載目前業(yè)界商用最高的120mT/m@200T/m/s超高性能梯度；2021年，聯(lián)影繼續(xù)發(fā)布高端3.0T磁共振uMR880，這是目前聯(lián)影最高端的兩臺(tái)磁共振。鑒于無(wú)法確定uMR890細(xì)節(jié)(猜測(cè)主要比uMR880多若干采集通道，其他一致)，主要介紹uMR880：
硬件上，1）這是一款65cm孔徑磁共振，其磁體采用水平魚(yú)鱗焊接等工藝，實(shí)現(xiàn)優(yōu)異的磁場(chǎng)均勻度，實(shí)現(xiàn)更均勻壓脂效果、更小的彌散形變、更精準(zhǔn)波譜成像、功能成像。2）在3.5MW大功率梯度放大器支持下，實(shí)現(xiàn)80mT/m@200T/m/s高性能全數(shù)字梯度，為全身各部位的高級(jí)成像奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。以神經(jīng)成像為例，能夠達(dá)到HCP掃描協(xié)議中的標(biāo)準(zhǔn)；3）搭載了類(lèi)似GE魔毯的高密度超柔線(xiàn)圈(SuperFlex Coil)，其單元密度較前代提升了50%以上。
功能上，搭載聯(lián)影近年來(lái)磁共振領(lǐng)域的最大創(chuàng)新：uAIFI Technology平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)掃描智能化、并大幅提升成像速度與信噪比，同時(shí)賦予患者更舒適的檢查體驗(yàn)，包括：1）ACS和DeepRecon，可以實(shí)現(xiàn)全身各部位的百秒級(jí)成像，平均節(jié)省80%的掃描時(shí)間，并在保證圖像診斷細(xì)節(jié)的前提下，智能識(shí)別并去除噪聲，進(jìn)一步提升圖像信噪比；2）uVision 、EasyScan 和EasySense，將天眼技術(shù)應(yīng)用于磁共振掃描，并結(jié)合類(lèi)似西門(mén)子生命感知矩陣的感知驅(qū)動(dòng)技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)非接觸式的生理運(yùn)動(dòng)感知，完成全身多個(gè)部位一鍵智能掃描，覆蓋臨床80%以上場(chǎng)景；3）Post Processing，基于人工智能技術(shù)將部分后處理化繁為簡(jiǎn)，實(shí)現(xiàn)智能裁剪、智能斑塊分析、智能腦分析。
核心參數(shù)
創(chuàng)新技術(shù)
對(duì)聯(lián)影來(lái)說(shuō)，磁共振是其王牌業(yè)務(wù)，也一直受到高度重視，并且一直投入巨大。近年來(lái)，先后推出了中國(guó)首款75cm超大孔徑3.0T磁共振：uMR OMEGA、中國(guó)首款5.0T磁共振：uMR Jupiter、中國(guó)首臺(tái)超高場(chǎng)動(dòng)物磁共振：uMR 9.4T、以及創(chuàng)新的uAIFI Technology平臺(tái)。
六、小結(jié)
根據(jù)以上，我們能明顯感受到，磁共振的重要發(fā)展方向是更高性能梯度、更高密度柔性線(xiàn)圈、更智能工作流、更快速采集和更多細(xì)節(jié)重建圖像。
未來(lái)，各大廠家一定還會(huì)推出更好的磁共振，至于如何更高端我們不得而知，但可以確定的是：頂級(jí)產(chǎn)品的底層永遠(yuǎn)都是頂級(jí)的硬件。。。
