磁共振成像技术发展简史

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磁共振成像作为一个高端影像检查技术，自上世纪80年代投入临床使用以来一直处于发展阶段，其中的技术层出不穷，我们今天就简单来说一下都有哪些磁共振成像技术改变了磁共振临床应用范围。

从成像原理来说，磁共振成像技术发展包含以下三种：成像硬件变化、特殊成像方式和成像物质改变三种，现在分别探讨如下。

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硬件变化的情况

梯度系统变化，最早是一个以色列公司开发，Elscint公司开发出了世界上第一台双排CT（1996年Twin），同年这个公司开发出了第一台双梯度磁共振系统（Twin），反正这个公司喜欢做成双的东西，开发的磁共振也是2.0T的，最后被两家公司买了。双梯度系统在超高场强磁共振具有意义，因此这个Elscint公司被两家公司（GE和Philips）收购了；不过随着技术的进步，双梯度系统的优势越来越小，因此目前多梯度系统已经退出市场。

射频系统变化，西门子公司2010年是业内最早提出多射频发射，其目的是为了解决超高场（3.0T及以上）射频场激发不均匀问题而提出的，随后多源射频发射就成为了市场上一个基本技术，目前很多公司的射频发射已经变为4源甚至8源，以此提高成像的均匀性。

射频接受变化，1993年相控阵接受技术开始出现，GE公司在2001年提出多通道相控阵系统将接受、传输和重建进行了独立建设，即相控阵每个通道的接受、传输和重建互相不干涉的独立系统，在最后进行数据整合，将整个接受系统提高到了一个新平台，随后所有公司都采用这种方式进行接受系统改造。随后在2012年GE公司和Philips公司同时提出了光纤传输接收系统，这一系统也增加了接受信噪比，并成为了接受系统的新标准。

另外的硬件变化，可以提到PET/MR这个产品了，这个产品将PET和MR结合到了一起进行功能研究，应当说这是一个非常新的理念。但是这两个产品的优势有重复性，因为PET主要进行功能研究为其主要优势，而磁共振在功能上面也有优势，因此将两优势产品结合到一起的时候，可以增加其功能方面的优势，但是并没有产生太多突破性，因此该产品面世后主要还是供研究院进行研究使用，而临床医院购买几乎没有（买回来也是做研究），未来发展究竟如何还有待验证。

简单总结硬件变化，除了梯度系统由单梯度到多梯度又回到单梯度外，其他系统都想多通道系统发展，射频发射变为多射频发射；射频接受变为光纤多通道接受。

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特殊成像方式

主要指的是非常规成像方式进行的信号测定，因此这方面的内容较多，我们列举几个有代表的内容，供大家了解。

第一位的是弥散成像，这是利用水分子弥散运动进行的一个成像序列，最早使用在神经系统，主要用于脑梗塞灶的诊断，随后弥散技术不断发展，出现了用于脑白质纤维走向成像的弥散张力成像；随后在全身开始应用于肿瘤筛查的全身弥散技术，这些都是目前弥散发展和临床应用的最新方向。

第二位是基于血液留空效应和血液激发后的成像技术，这两个技术被写在了一起是因为这两个技术从原理上是一样的，都是利用自身血液作为一个对比剂进行成像，只是利用方式不同。血液流空效应是使用自身血液作为一个负造影剂，在一个成像体积内进行成像质子激发，由于血液是流动的，因此在血管内的血液会流走，这样流走后的血管内就没有激发的质子进行成像，将成像范围内没有信号的地方提取出来这样就是血管的成像了；这种方式在头部血管成像中已经被广泛使用，临床对此依赖较多。而用血液激发的方式成像，需要将一段血管内的质子都激发，这样激发的血液就可以做完造影剂进行成像，目前比较常用的是肾动脉成像和脑部灌注成像。这两种成像方式，目前在临床上已经初步开始应用，最后的临床接受度还有待检验，但是由于无需造影剂对比，只要信噪比提高到足够水平相信未来的应用价值还是非常高的。

      基于血氧饱和度的成像技术，Bold成像技术是利用含氧血红蛋白和缺氧血红蛋白在MR的信号不同，进行的成像。该技术最多被使用的地方是在进行脑功能分析上面，看看大脑在不同功能时，不同区域对于氧含量的需求差异。该成像技术发展较早，在人体其他方面的应用主要在肾功能等方面有一些探索，临床实用性不强。直到今天，人类对于脑部功能即没有一个公认的理论模型，也没有一个具有实际意义的诊断和监测标准，因此这方面的应用基本停留在一堆科学家手中，包括美国现在搞得火热的Brain计划，也是主要使用该技术进行脑研究，希望在未来会有成熟应用出现在临床。

波谱成像：2001年左右开始，GE公司开始推出基于H的波谱成像序列，其原理是通过测定不同物质对于氢质子共振频率的变化，以此来推断体内各种物质含量，由这些不同物质含量可以帮助我们进行疾病的诊断。最开始从头部成像开始推广，后来发展到前列腺波谱成像、乳腺波谱成像等。经过临床应用后发现，利用波谱成像了解人体内的物质代谢，可以提供一些诊断信息，尤其对于代谢相关疾病和恶性肿瘤的诊断具有一些帮助，但是一方面信噪比不足，导至诊断正确性和可重复性差；其次，人体代谢的复杂性，导至很多波谱信息和疾病的相关性并不是那么相关，导至最后在临床上该技术实用性不强，基本仍然停留在研究阶段。

磁共振测温应用，这方面的主要原理是利用质子在不同温度下其共振频率不同，因此通过测量质子共振频率的变化可以很好的了解体内温度变化，这样才能保证射频能量治疗时对于射频能量的精确控制，因此发展出来了磁共振引导下的超声聚焦治疗，该治疗技术目前已经经过美国FDA批准，可以进行子宫肌瘤等治疗，被称为磁波治疗技术。

以上方法都是磁共振使用的特殊成像方式开展的一些工作，大多数目前都还处在临床研究使用中，少量的技术例如弥散和血管成像在临床上已经开始普及，相信这方面的应用会越来越多。其他的成像方式大多还处于研究阶段，而和治疗结合的磁波治疗目前最大的问题是获得临床的认可，临床妇科如果拒绝将病人推荐到影像科进行治疗那么其发展也会受到限制。

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成像物质的改变

这是根本性改变磁共振成像的一个方法了，咱们不使用氢进行成像而用别的元素进行成像。首先进行相关尝试的是Elscint公司，在上世纪90年代就推出了P波谱成像，主要希望在肌肉代谢和肿瘤定性上起到效果，但是在实际使用中其效果不理想，因此该技术就一直处于初级阶段。虽然随后各家公司陆续推出多核频谱成像（就是包含P，C等元素的波谱），但是基本处于科研工作中，很少有人能进行临床应用，从目前来看多核频谱基本处于死路了，因此其他元素相对于氢含量差别过大，信号采集的可重复性很难在临床设备上得到。

最后还有一个成像方式是可能改变磁共振应用的颠覆性技术——极化成像！该成像可能会根本性的将磁共振成像引入到代谢成像领域。提到这个技术以前，我们先回顾一下临床磁共振成像的原理，现在磁共振成像需要激发H原子进行成像，但是在1.5T或者3.0T磁共振中，被磁场极化的H原子只占所有H原子总量的1-5%；我们提高成像场强其目的只是提高了百万分之1-2个H原子极化率，而只有极化的原子才可以用来进行激发成像。那么有什么办法可以提高原子的极化率呢，物理上有一个超极化现象，需要在1K温度（-272℃）下，3T场强下，物质可以进入一个超极化状态；这个时候我们使用射频（现在用激光）可以将物质内的10-50%的原子激发，这意味着我们可以提高1万到10万倍的信噪比。这个方法可以极大提高成像信噪比，但是为了保证我们的信号采集，我们不能用H成像了（因为人体内有大量H，这样就会无法区分极化的信号和正常信号），一般来说我们使用C13进行成像（C13是稳定同位素，没有放射性）。而这样极化的C13，只能维持100秒内有信号发射出来，因此必须使用人体内快速代谢的物质进行成像，目前主要使用C13标记的丙酮酸进行成像，了解人体的三羧酸循环进行情况，这样就是了解了人体内的代谢情况。和高代谢密切相关的疾病，目前研究的比较多的是前列腺癌的代谢情况，并以此来评价前列腺癌的治疗有效性问题。如果，通过这种方式进行人体代谢的研究逐步发展起来，那么可以说磁共振的应用就进入了一个全新领域。但是目前相关应用比较少，同时开展项目的医院也不多，最后是否能成为一个全新应用领域还有待时间的考验。

因此在成像物质上的研究，目前看来基本都处于研究阶段，有的方向还被证明了没有前途，但是这方面的工作将很有可能改变磁共振未来的格局，也是需要我们进行重点关注的方向。加好友"OGHH-1"，可在线咨询和预约