焊接设备

盘点全球五大顶级临床科研型3T磁共振

发布时间:2023/6/4 16:58:29   

年7月,由美国国立卫生研究院(NIH)资助人类脑连接组计划(HumanConnectomeProject,HCP)正式启动。作为目前神经领域最高级别的科研项目,其旨在使用不同脑成像技术(如功能磁共振、扩散磁共振成像,以EEG、MEG等为补充),绘制出不同活体人脑功能、结构“网络图”,以阐明健康人脑内的解剖学和功能连接性,不仅有助于获知大脑中思想、感觉与行为的奥秘,还能生成大量有助于研究脑部疾病的数据。

整个项目分成两个团队,医院和加州大学洛杉矶分校牵头组成的MGH-USC组。为更好采集数据,他们创造性开发出超高梯度场磁共振:Connectome3T,这是一台60cm孔径、mT/m最大梯度强度和T/m/s最大转换速率、单FOV单次扫描64通道射频接收平台的3.0T磁共振,并配置64通道头线圈。

之所以并未选用7T,是因为:1)扩散磁共振成像(dMRI)的对比度取决于施加梯度场时水分子的随机位移,与主磁场强无关;2)尽管图像信噪比与场强高度相关,但7T磁共振的较短T2弛豫部分抵消了高场强带来的高SNR;3)在相同参数及受检者情况下,3T的SAR值不到7T的20%;此外相较于7T,3T的磁场和梯度场的相互作用更容易处理,也有助于减少振动和噪声问题。

目前,全球仅有4台Connectome3T,分别位于美国1医院、英国卡迪夫大学脑成像研究中心、德国马克斯普朗克人类认知和脑科学研究所、以及中国复旦大学张江国际脑影像中心。

全球四台Connectome3T磁共振分布(来自网络)

尽管配备mT/m

T/m/s超高性能梯度的Connectome3T磁共振尚不能直接用于临床,但作为HCP梯度开发的“副产品”,商用磁共振的梯度性能在过去十年中不断增强,为高b值弥散、脑功能成像、多层同时成像和微米成像提供强大的硬件基础。

对于医疗机构来说,理想的临床科研磁型共振应该首先服务于临床,并完全有能力兼顾各类科研。医院了解目前最新MRI产品,按发布时间顺序,盘点目前最好的临床科研型3.0T磁共振(部分品牌有两台,不相伯仲)。

一、西门子MAGNETOMPrismaVida

产品介绍

1、MAGNETOMPrisma

年,西门子推出60cm孔径超高梯度性能磁共振:MAGNETOMPrisma,尽管已发布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平台,具有与7T相当的均匀磁体,与7T相同的80mT/m

T/m/s的超高性能梯度;与7T相同的多源射频并行发射TrueShape平台,与7T相同的单FOV单次扫描64通道射频接收平台。

作为国际脑科学研究领域公认的成像设备,Prisma除常规应用于全身外,针对脑科学研究,Prisma能配备64通道神经功能学专用线圈,使图像的信噪比和分辨率达到3T磁共振的极致,使其空间分辨率可达0.8*0.8*0.8mm,时间分辨率可达0.5s,扩散梯度最多个,可满足皮层亚结构研究、认知科学研究及儿童脑发育研究。

2、MAGNETOMVida

年,西门子在ECR推出的首款生命感知磁共振:Vida(“大Vida”),并于年实现国产化。硬件上配置70cm大孔径、60mT/m

T/m/s的智能精准梯度系统、最新一体化线圈技术:一体化命矩阵线圈系统,并实现最大接收通道及单FOV单次扫描最大64通道。

Vida最大亮点是搭载了命感知矩阵系统(BioMatrixSystem),融合最新的物技术、智能传感器技术和智能技术,实现了“磁共振配合病”,使病躺上扫描床,磁共振就能真切的感受到病解剖、呼吸、磁场等体信息,不仅幅度提病扫描的舒适性,还保证心脏等运动脏器极成像质量。

此外,Vida配置了Turbo炫速成像平台(TurboSuite),融合磁共振加速技术(并行采集GRAPPA+同时多层采集SMS+压缩感知CompressedSensing)、临床扫描策略、BioMatrix命感知以及智能技术,满不同临床及科研加速的需求。

西门子Prisma和Vida(来自网络)

核心参数

创新技术

近几年,西门子也推出了两项更利于高通量检查和高质量图像的技术:

1)DeepResolve,年推出的深度学习图像重建算法,能够大幅缩短扫描时间,并同时减少噪声,进而提高图像质量。比如,DeepResolve可以将脑部磁共振的扫描时间缩短70%,并同时将分辨率提高1倍。

2)ContourCoils,同样基于高密度轻量线圈技术的超柔磁共振线圈。

截至目前,上述两项技术尚未取得国家药品监督管理局(NMPA)批准。

西门子ContourCoils(来自网络)

二、GE医疗SIGNAPremier

产品介绍

,GE医疗推出高端磁共振:SIGNAPremier,这是目前唯一一款兼顾70cm大孔径和80mT/m

T/m/s超高性能梯度的临床科研型磁共振。作为GE目前最高端的3.0T磁共振,具有五大优点:

1)超均匀磁体:配备了业内最高的三阶匀场技术,实现稳定B0场的动态校正和扫描,将全身扩散成像技术的分辨率和信噪比提高1.5倍以上。

2)SuperG超级梯度:配备了业内最高的三阶涡流自校准技术,有效克服梯度切换过程中与主磁场之间产生的涡流效应,使有效梯度的利用率从传统的66.7%提高至86.7%。

3)通道:采用了全新的1:1:1(1个采集通道对应1个模数转换器对应1条光纤)射频架构,实现了单视野64+的全身扫描,配备"Orchestra"交响图像重建平台,能实现幅/秒的高清重建。

4)AIR平台:与GEArchitect相同的AIR技术平台。

5)科研平台:全新的QuantWorks全息定量磁共振平台,实现了功能、结构均可定量,带来了更精细、更丰富的功能图像及定量。需特别指出,在心脏磁共振方面,GE医疗联合Arterys推出4D智能成像技术:ViosWorks,可以从7个维度呈现心脏:3个空间维度,1个时间维度,3个速度维度,不仅能够呈现整个心血管以及心脏的结构,还能以视频的形式呈现整个胸腔内部的实时状况。

GESIGNAPremier(来自网络)

核心参数

创新技术

近几年,GE医疗最令人瞩目的创新是AIR平台,包括AIRCoil、AIRTouch、AIRthunder、AIRX、AIRReconDL,是集合从磁共振信号采集、传输、到重建的“一揽子”解决方案,代表着GE磁共振的技术方向。关于AIR平台,请参考:GE磁共振AIR平台的技术优势在哪儿?

其中,AIRCoil代表高密度轻量线圈技术,AIRTouch代表智能工作流,AIRthunder代表高速高质量采集,AIRX和AIRReconDL是基于深度学习技术,AIRX实现了智能选层以保证图像一致性;AIRReconDL实现了大幅缩短扫描时间的同时提高图像质量。

截至目前,除AIRX和AIRReconDL外,其他已获得NMPA批准。

GEAIR平台(来自网络)

三、飞利浦IngeniaCXElition

产品介绍

1、IngeniaCX

IngeniaCX是飞利浦年推出的科研型磁共振,当年9医院放射科投入使用。作为飞利浦首款搭载全身压缩感知技术的60cm孔径科研型3.0T磁共振:

硬件上,1)采用80mT/m

T/m/s的Alpha智能梯度,具备四种智能模式:高分辨率、高信噪比、稳定低耗、静音低热。智能组合梯度场强与切换率,满足不同的临床和科研需求;2)采用Multitransmit4D多源射频发射技术和dStream全数字射频接收技术,可提升图像40%信噪比。

功能上,1)微米成像:显微镜技术将高性能智能梯度与高清数字显微线圈结合,实现解剖结构的微米级精细成像;2)压缩感知(CompressedSENSE),可应用于全身多种临床和科研序列,在常规扫描1/2-1/4时间里,得到的图像质量相同或者更好。3)3D-APT(酰氨质子转移成像),通过高分辨图像来评估肿瘤、脑卒中、老年病等重大疾病的蛋白质表达,为临床诊断与治疗提供重要信息;4DASL技术可实现不打药的类DSA成像,并可进行单侧小视野标记,为颅内动脉供血区域的研究提供了新的方法。

2、IngeniaElition

年,飞利浦在ECR推出顶级科研型70cm大孔径磁共振:IngeniaElition,本设备将于年10月实现国产化。

Elition采用了全新VegaHP梯度设计,用高精密度水刀切割代替传统的手工缠绕进行梯度线圈的制作,实现了T/m/s梯度切换率及0涡流成像,缩短了TR、TE时间。在功能磁共振(fMRI)研究中提供高达23%的时间分辨率,将扩散加权成像(DWI)扫描速度提高30%,对比度分辨率平均提高70%。此外,结合压缩感知,可将扫描速度提高50%,或在相同的扫描时间内将空间分辨率提高60%。

除具备IngeniaCX全部软硬件技术外,Elition还创新引入了逸静环境体验系统(AmbientExperience),以声光环境和降噪静音技术为特色,集建筑风格、装饰图案和促成技术(比如动态照明、视频投影和音响效果)于一体,能够让患者的就医环境更加个性化,营造出放松的氛围。

飞利浦IngeniaCX和Elition(来自网络)

核心参数

创新技术

年底,飞利浦在RSNA推出多项明星级技术:

1)人工智能重建平台SmartSpeed:飞利浦压缩感知采集技术的下一代磁共振加速技术,其基于独创的自适应智能压缩感知算法(Adaptive-CS-Net),覆盖从采集、重建、后处理的全流程。

2)全自动工作流引擎MRWorkspace:借助AI辅助功能,旨在简化从图像采集到诊断的整个过程,加快患者之间的周转时间,提高放射科调度效率和生产力。

3)多核磁共振成像:其最新发布的高端3T磁共振:MR的创新技术,目前已扩展到磷31、钠23等另外五种细胞核,可实现通过更多代谢和功能信息来提高临床信心,并使多核成像成为日常磁共振工作流程的一部分。

截至目前,上述三项技术尚未取得国家药品监督管理局(NMPA)批准。

飞利浦SmartSpeed实现全流程覆盖(来自网络)

四、佳能医疗VantageCenturian

产品介绍

,佳能医疗推出高端磁共振:VantageCenturian,这是业界首款搭载能同时达到mT/m

T/m/s的商用临床科研型磁共振,无论软硬件均堪称佳能磁共振的集大成者:

1)双百梯度:搭高压一体化成型梯度设计SaturnX梯度系统,mT/m

T/m/s的超高性能梯度不仅实现了科研自由,还减少了梯度线圈75%的振动幅度和60%的涡流,以提高图像质量。此外,三重嵌入水冷(DirectCooling)设计提高55%的散热效率,保证梯度线圈能长时间稳定工作;

2)纯源射频:除采用多源射频外,还搭载了纯源射频环,能大幅吸收外界噪声混入和梯度涡流产生的电磁波干扰,从源头杜绝信号源杂质,提升射频场纯净度,能可将图像信噪比平均提升40%以上。

3)超级静音:搭载“PianissimoZen”硬件降噪技术,将梯度线圈置于真空腔体内,阻断声音通过空气传播。相比于常规软硬件降噪,结合一体化成型梯度“PianissimoZen”能在不延长扫描时间和降低图像质量的前提下,最小叠加扫描噪声仅2dB,最大可以减少90%的扫描噪音,提升检查舒适度和成功率;

4)高清心肺成像:得益于独特的纯源射频技术,Centurian能提升射频信号有效使用率,提升信号比保证信噪比和分辨力。除常规临床应用外,还具有多项高级临床技术,如国内首家通过NMPA认证的肺部成像,能无创、无辐射、精准评估肺实质及功能改变;基于SureECG技术的无对比剂高质量冠脉成像,大幅提高检查成功率。

5)高速采集:搭载压缩感知技术CompressedSPEEDER和人工智能引擎重建算法AiCE,在大幅度缩短检查时间实现全身60秒快速成像的同时,有效的将图像噪声分离出来,获得高信噪比图像。

6)其他创新:配置“天眼”技术,能够实现精准的患者摆位和扫描,简化磁共振检查流程;配置类似飞利浦逸静环境体验系统的“TheMRTheater“,结合“PianissimoZen”静音技术,使患者能够在检查的同时看电影,以获得舒适检查体验。

截至目前,VantageCenturian尚未取得国家药品监督管理局(NMPA)批准。

佳能Centurian高效“天眼”扫描(来自网络)

核心参数

创新技术

年,佳能以57亿美元收购东芝医疗成为其全资子公司,并更名佳能医疗。此后持续在磁共振领域加大投入,以加速其磁共振业务的增长。比如:

1)收购专注于CT和MR图像后处理解决方案的法国企业:Oleamedical,将其创新的神经学、肿瘤学、运动医学、心脏病学及女性健康等快速精确诊断方案无缝集成到其Vitrea后处理工作流程中,以提升诊断信心;

2)收购全球领先的磁共振射频线圈企业QualityElectrodynamics(简称QED,也是GE和西门子部分磁共振线圈供应商),掌握了高密度轻量线圈全部技术,也推出其线圈毯ShapeCoil;

3)收购专注于磁共振高质量成像的瑞士公司Skope,致力于通过将传感器技术与MR信号处理和图像重建相结合,以带来更准确更多细节的磁共振成像。其中,Skope的其中一项技术类似KINETICor(西门子生命感知Biomatrix供应商),通过感知相机,直接感受到磁场动态变化和患者的解剖、呼吸等生理信息,以获得更优的检查结果。

Olea后处理技术在运动医学的应用(来自网络)

五、联影医疗uMR

产品介绍

年,联影医疗发布60cm孔径临床科研型3.0T磁共振uMR,搭载目前业界商用最高的mT/m

T/m/s超高性能梯度;年,联影继续发布高端3.0T磁共振uMR,这是目前联影最高端的两台磁共振。鉴于无法确定uMR细节(猜测主要比uMR多若干采集通道,其他一致),主要介绍uMR:

硬件上,1)这是一款65cm孔径磁共振,其磁体采用水平鱼鳞焊接等工艺,实现优异的磁场均匀度,实现更均匀压脂效果、更小的弥散形变、更精准波谱成像、功能成像。2)在3.5MW大功率梯度放大器支持下,实现80mT/m

T/m/s高性能全数字梯度,为全身各部位的高级成像奠定了坚实的基础。以神经成像为例,能够达到HCP扫描协议中的标准;3)搭载了类似GE魔毯的高密度超柔线圈(SuperFlexCoil),其单元密度较前代提升了50%以上。

功能上,搭载联影近年来磁共振领域的最大创新:uAIFITechnology平台,实现扫描智能化、并大幅提升成像速度与信噪比,同时赋予患者更舒适的检查体验,包括:1)ACS和DeepRecon,可以实现全身各部位的百秒级成像,平均节省80%的扫描时间,并在保证图像诊断细节的前提下,智能识别并去除噪声,进一步提升图像信噪比;2)uVision、EasyScan和EasySense,将天眼技术应用于磁共振扫描,并结合类似西门子生命感知矩阵的感知驱动技术,可实现非接触式的生理运动感知,完成全身多个部位一键智能扫描,覆盖临床80%以上场景;3)PostProcessing,基于人工智能技术将部分后处理化繁为简,实现智能裁剪、智能斑块分析、智能脑分析。

联影uMR(来自网络)

核心参数

创新技术

对联影来说,磁共振是其王牌业务,也一直受到高度重视,并且一直投入巨大。近年来,先后推出了中国首款75cm超大孔径3.0T磁共振:uMROMEGA、中国首款5.0T磁共振:uMRJupiter、中国首台超高场动物磁共振:uMR9.4T、以及创新的uAIFITechnology平台。

联影uAIFITechnology平台(来自网络)

六、小结

根据以上,我们能明显感受到,磁共振的重要发展方向是更高性能梯度、更高密度柔性线圈、更智能工作流、更快速采集和更多细节重建图像。

未来,各大厂家一定还会推出更好的磁共振,至于如何更高端我们不得而知,但可以确定的是:顶级产品的底层永远都是顶级的硬件。。。



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