关键词：超高场 神经影像学 11.7T人体扫描 AROMA
本文共3193字
预计阅读时长为9分钟
在神经影像学领域，超高场MR扫描仪一直被视为提高分辨率、深入探索大脑微结构的关键。2024年，来自法国的AROMA项目团队成功实现全球首例11.7T人体扫描，意义深远。Skope有幸采访到项目负责人Nicolas Boulant博士，和我们一起分享这一里程碑研究成果背后的挑战和突破，并探讨项目未来的发展方向。
11.7T人体成像 © CEA
Nicolas Boulant, Ph.D.
法国原子能与替代能源委员会(CEA)研究员
Nicolas Boulant博士在量子技术、纳米材料和应用物理领域取得了显著的学术成果。他在法国原子能和替代能源委员会(CEA)的工作涉及量子计算、量子传感器以及自旋电子学等前沿技术，推动了MRI技术的分辨率和影像质量的提升。Boulant博士的量子感应技术在改进MRI系统中的信号处理与噪声抑制方面具有重要应用，为高精度成像和早期疾病检测提供了创新的解决方案。
*本采访完成于首次人体扫描实验前
可通过下方链接了解更多首次人体扫描实验成果
马克龙盛赞的科学里程碑：深入解析11.7T MRI Iseult项目的成功
Q1
今年，您主导启动了一个名为AROMA(Accurate, Reliable and Optimized functional Magnetic resonance imaging，即精准、可靠且最大化利用的功能性磁共振成像)的项目。多个高场磁共振研究中心共同合作以实现11.7T下的精准高分辨率fMRI。请问您的动机是什么？
A
我们都知道，随着磁场强度的增加，面临的挑战也会随之增加。想要充分发挥11.7T超高场扫描仪的潜力，我们必须将欧洲各地的优秀团队汇集起来以提高解决问题的能力，在有限的时间内取得成果。此外。我们需要应对的问题范围非常广泛。据我所知，没有任何单个实验室能够在类似的时间框架内独立应对这些挑战。欧盟FET-Open资助计划则成为了启动这一项目的理想平台。与如此优秀的个人和团队合作，项目的影响力也提升了十倍。
合作伙伴地域分布一览 © AROMA
Q2
技术挑战想必是纷繁多样，您认为其中最有难度的是哪些？
A
B1场的不均匀性当然会是一个巨大的挑战，但经过多年在CEA的经验积累，解决它对我们来说不再是什么天方夜谭。在超高场条件下，它肯定会更加具有挑战性，不过我们做好了应对的充分准备。在11.7T下，特定吸收率(SAR)预计将增加，而我们考虑的一种方法是，在射频脉冲设计中控制温度，而非直接解决SAR。
而另一方面，任何与B0场相关的问题虽然并非主要问题，却都又十分关键：在这个磁场强度下，任何场波动相关问题都会被放大。这将是下一个重大挑战。
Q3
虽然是间接提及，但您也有提到运动问题，运动本身也是您正在解决的问题吗？
A
是的，运动会引起场的变化，这些变化会扩展到k空间，同时运动本身也会破坏采集数据的相关性，一环扣一环。然而它们有时需要不同的技术来独立解决。我们计划将苏黎世联邦理工学院(ETH)和Skope开发的场探头技术移植到西门子平台上，同时继续探索其他可作为补充的方法。
利用场探头技术定位成像问题根源 © AROMA
Q4
您计划如何利用AROMA以推进神经科学研究？
A
我认为自己仍然还是一名物理学家，所以我的短到中期目标是为神经科学提供合适的工具，以充分发挥我们独特的MRI系统的潜力，继续与来自NeuroSpin的优秀神经科学家团队合作。通过为他们提供强大的工具和方法，希望能帮助他们解开人类大脑的运作机制：从阅读到数理问题，再到人类与其他动物的大脑区别独特性。我们的11.7T MRI系统是一套用于探索的系统。我们并不确定最终会发现什么，但希望它能够成为研究大脑更细微层次的宝贵资产。正如历史经验所示，重要发现有时必须以大型仪器的进步为前提。
11.7T MR扫描仪孔径 © AROMA
Q5
项目的目标之一是解决功能性成像数据的分辨率问题。您对分辨率的目标是什么以及为什么设定这个目标？
A
我现在想稍微保守一些。高分辨率当然非常有趣，但在较为适中的分辨率下也能开展许多神经科学研究，同样能够利用到场强带来的灵敏度提升。灵敏度随着分辨率的提高而迅速衰减，因此我认为将重心放在提升灵敏度上或许更好。通过阅读大量文献发现，速度和灵敏度的提升对统计价值的影响是非常显著的。一些精细又微妙的认知效应需要影像具有较高的信噪比，而并非高分辨率。比如说，人脑是如何使用语言的？研究这一领域的学者都希望能有更高的灵敏度。话又说回来，想要实现采集的最佳效果，还是必须先解决基础的物理问题。
Q6
功能性成像是您目前关注的重点但不是唯一的目标。您将如何把功能性成像、解剖结构信息和不同加权的对比信息互相结合起来？
A
在AROMA中，我们尝试通过创新的解决方案来应对基础问题，从而实现长期的最大化利用。我们对所有工具进行基准化测试和实验验证以确保设备正常运行。这些对比将成为标准值。工具都正确设置后，再在此基础上开展创新性工作。
在11.7T磁体的设计过程中，我们基于经验和计算机模拟进行了若干次技术性尝试。根据目前成功的首次测试结果来看，我们可以说没有做出任何错误的决策。但核磁共振(NMR)非常敏感，所以直到最终人体扫描测试的结果出来之前，还不能说我们取得了完全的成功。我们希望能够通过有说服力的证据来证明一切运作正常。
11.7T的首次扫描成像（南瓜与人脑标本） © AROMA
Q7
AROMA项目涉及多个MR研究中心；在组织这样大规模的项目时，您面临的最大挑战是什么？
A
挑战在于如何确保团队具备必须的能力同时又要确保成员之间合作愉快。我并没有急于开始，而是先考虑我想与谁一起工作。每次加入新成员时，我都会和所有伙伴确认他们是否愿意迎接这位新伙伴。为了确保我们在方向上的一致，需要大量个人层面上的反复沟通和协调。如果你本身就很了解共事的伙伴，这就会容易得多。人际关系很重要。光有能力是不够的。
我们总共提交了三次申请。每一轮申请都要和评审进行沟通和会议，答复他们的质疑并改进提案。我们还为此聘请了一家这方面的专业公司。他们帮助我们改善提案呈现效果，提出许多建设性意见。最终，我们拿到了资助！
Q8
这是一个雄心勃勃的研究项目，团队分别位于4个不同国家，在不同的MR研究中心工作。您是如何让这支团队凝聚在一起为同一个目标努力的？
A
对我来说，内在的动力是关键。这也是为什么我会选择邀请这些伙伴加入。我和他们早有良好的社交往来，也了解这是他们感兴趣的研究方向。这个项目不会分散他们的精力反而会激励他们。对他们来说，这就是他们通常会做的研究，也是他们感兴趣的研究，会有动力是自然而然的。当然，我们还是需要会议和沟通来保证大家都在往同一个方向共同努力。动力的核心是做我们所热爱的事。团队成员之间的良好关系也是十分重要的。
Q9
对于AROMA项目，您认为什么样的成果可以称得上“值回每一分投入”？
A
就学术角度而言，我会说是在11.7T下获取了高分辨率的T2*加权解剖数据，质量能与ETH的运动校正方案成果类似。下一步我们计划通过实验展示BOLD对比噪声比的超线性增益。
这将会成为一个优秀的基准点，能够证明我们的磁体、数据采集等都在有条不紊地正常运行。我会将其视为技术上的成功。
接下来也会进行应用神经科学的研究。从更长远的角度来看，成功应该是人们认为我们的工具是有吸引力的、高效且易于使用的。我们会尝试向人们证明，尽管前路诸多挑战，但这仍然是从11.7T的潜力中获益的正确之路。
Skope在AROMA项目中的角色
Skope的动态磁场测量仪工具负责图像编码和捕获，进而对参数调整、新编码开发等做出贡献。在CEA的新系统开发中，分析动态磁场有助于了解系统性能和组件间的交互。通过磁场稳定性、外部干扰屏蔽、梯度性能(GIRF)及与原型孔部件的相互作用等测试，研究人员能够进一步优化扫描仪的硬件和软件表现。
Clip-on Camera在检测MR温度测量中的场稳定性和波动方面起到了至关重要的作用。对于人体扫描实验中的非侵入性热测量而言，原位测量难以提供明确的直接数据。然而，得益于Skope的场检测技术，我们对实验结果充满信心。
研究中第一次自由感应衰减(FID)采集，由Skope场相机完成 © Skope
了解更多Skope产品
长按扫码关注我们
微信公众号｜Skope医疗科技
Skope磁共振技术成立于2011年，为磁共振成像（MRI）市场开发传感器技术和信号处理的解决方案。Skope的客户使用这些解决方案可达到MR成像前所未有的精确性和速度。Skope向全世界的患者提供先进的诊断成像。