摘 要

近年來，隨著醫(yī)學技術(shù)的不斷發(fā)展，各種先進的醫(yī)學裝備不斷涌現(xiàn)并應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)展和臨床應用進行綜述，并展望其未來前景，旨在為臨床應用提供借鑒。

5.0 T 磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）技術(shù)是醫(yī)學影像領(lǐng)域的前沿技術(shù)，目前已經(jīng)廣泛應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)學領(lǐng)域中的應用進行綜述，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，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 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)學領(lǐng)域的應用受到限制。隨著超導技術(shù)的引入，高場強的超導磁體成為未來超導磁體的主要發(fā)展方向，達到了 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用于全身成像的 5.0T 超導磁共振系統(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彌散成像等臨床應用提供了堅實基礎(chǔ)，同時也為未來醫(yī)學影像技術(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，其性能遠超當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 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)，通過對不同患者進行動態(tài)實時射頻勻場校準，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)學領(lǐng)域中的應用

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)學變化，為 5.0 T MRI技術(shù)在胰腺成像中的應用開辟了新的可能，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)計學意義，但 5.0 T MRI 技術(shù)導致皮質(zhì)和髓質(zhì)的 T2 值顯著縮短，進一步證實了 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節(jié)更佳，尤其在膽管擴張上，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)子密度脂肪分數(shù)價值上，5.0 T MRI 采用 8 通道獨立控制射頻架構(gòu)，對不同患者進行動態(tài)實時射頻勻場校準，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節(jié)，清晰顯示細小心肌梗死，提高評估及診斷準確性。如以梯度回波序列采集的高分辨率電影成像的分辨率達 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)恢復序列行釓對比劑延遲強化成像的分辨率達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、診斷準確度方面均優(yōu)于傳統(tǒng)的磁共振成像。目前，中國醫(yī)學科學院北京協(xié)和醫(yī)院、復旦大學附屬中山醫(yī)院、中國醫(yī)學科學院深圳先進技術(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)域的研究和應用已經(jīng)取得了較大的進步。隨著醫(yī)學影像技術(shù)的不斷發(fā)展和應用范圍的擴大，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。

【參考文獻】

［1］李冬戈，胡偉，寧旭剛，等 . 3.0T 核磁的臨床應用及優(yōu)勢 [J]. 世界最新醫(yī)學信息文摘，2019，19（48）：159，162.

［2］徐子森，苗元青，王燕 . 3.0TMR 的進展現(xiàn)狀及優(yōu)勢分析 [J]. 醫(yī)療設(shè)備信息，2005，20（2）：38-39.

［3］石明國，趙海濤，云慶輝，等 . 磁共振成像技術(shù)新進展 [J]. 醫(yī)療衛(wèi)生裝備，2010，31（12）：64-66.

［4］張博 . 3.0T 磁共振成像系統(tǒng)在醫(yī)院中的應用 [J]. 醫(yī)療裝備，2012，25（3）：18.

［5］曾開奇，韋少麗，王光明，等 . 基于國產(chǎn)替代背景下的5.0T 核磁共振新技術(shù)進展及其優(yōu)勢分析 [J]. 中國醫(yī)療器械信息，2023，29（24）：41-43.

［6］本刊訊 . 5.0 T 磁共振成像系統(tǒng)批準上市 [J]. 中國醫(yī)療器械雜志，2022，46（5）：549.

［7］Wei Z, Chen Q, Han S, et al. 5.0 T magnetic resonance imaging: Radio frequency hardware and initial brain imaging[J]. Quant Imaging Med Surg, 2023, 13(5): 3222-3240.

［8］史張， 繆熙音， 朱碩， 等 . 臨床 5.0 T 超高場 MRI 評估腦動脈及其分支的價值 [J]. 中華放射學雜志，2022，56（8）：886-891.

［9］Zhang S, Xueying Z, Shuo Z, et al. Time-of-flight intracranial MRI at 3 t versus 5 t versus 7 t: Visualization of distal small cerebral arteries[J]. Radiology, 2022, 306(1): 220114.

［10］Yunfei Z, Chun Y, Liang L, et al. Preliminary experience of 5.0 T higher field abdominal diffusion-weighted MRI: Agreement of apparent diffusion coefficient with 3.0 t imaging[J]. J Magn Reson Imaging， 2022, 56(4): 1009-1017.

［11］Zheng L, Yang C, Liang L, et al. T2-weighted MRI and reduced-FOV diffusion-weighted imaging of the human pancreas at 5 T: A comparison study with 3 T[J]. Med Phys, 2023, 50(1): 344-353.

［12］Zheng L, Yang C, Sheng R, et al. Renal imaging at 5T versus 3T: A comparison study[J]. Insights Imaging, 2022, 13(1): 155.

［13］Lin L, Liu P, Sun G, et al. Bi-ventricular assessment with cardiovascular magnetic resonance at 5 Tesla: A pilot study[J]. Front Cardiovasc Med, 2022, 9: 913707.

本文由廣州佳譽醫(yī)療器械有限公司/佛山浩揚醫(yī)療器械有限公司聯(lián)合編輯