联影磁共振携手深圳先进院，共推5T超高场技术突破
多项前沿成果亮相ISMRM 2024，展现uMR Jupiter 5T科研与临床转化新进展
uMR&ISMRM
04-09 MAY 2024
联影磁共振与您 共向未来！
前言
联影磁共振致力于融合设备研发、学术研究与临床应用，构建全球创新合作生态。通过与科学界、医学界深度协同，推动磁共振成像技术持续进步。
在2024年国际医学磁共振学会年会（ISMRM）上，联影磁共振与全球合作伙伴取得显著成果。本文重点介绍中国科学院深圳先进技术研究院（简称“深圳先进院”）基于uMR Jupiter 5T系统在超高场磁共振领域的16项研究成果，涵盖AI算法、定量成像、代谢成像、线圈设计等多个方向，其中3篇入选口头报告（Oral），1篇为口头速报（Power Pitch）。
超高场磁共振：uMR Jupiter 5T 的机遇与突破
近年来，依托全球医院、高校及科研机构的协作，uMR Jupiter 5T在头部、关节、体部及心血管等临床领域展现出卓越成像能力，有效提升诊断精度。同时，在精准医学前沿探索中，其在脑功能、心脏、肝脏、胰腺等器官的研究中持续产出高水平成果，彰显强大科研潜力。
深圳先进院与联影在5T超高场成像领域深度合作，共同推进技术边界拓展与临床转化落地。
5T高清血管壁成像：AI加速实现全脑快速扫描
摘要：《Accelerating whole brain vessel wall imaging of isotropic 0.4 mm3 on 5T by 10-fold using deep learning reconstruction》（Oral）
磁共振血管壁成像（VWI）对动脉粥样硬化斑块检测具有高敏感性与特异性。传统3T系统受限于信噪比与扫描时间，难以实现亚毫米级快速成像。uMR Jupiter 5T结合48通道收发一体头线圈，显著提升信噪比基础。梁栋研究员团队采用基于人工智能的三维智能光梭成像技术（ACS 3D），实现10倍欠采样下的精准图像重建。
该方案将各向同性0.4 mm分辨率全脑血管壁成像时间缩短至6分钟（0.5 mm分辨率仅需4分钟）。对比显示，5T成像质量明显优于3T，尤其适用于年轻卒中患者微小病灶的早期识别。
图注：同一志愿者在5T与3T系统下相同分辨率血管壁成像对比，5T显著提升图像质量
基于5T的头线圈创新设计：提升脑功能成像性能
摘要：《Design of an Open-transmit/24-channel flexible receiver head coil for MRI/fMRI of somatosensory and motor cortex at 5T》（Oral）
血氧水平依赖（BOLD）和血管占空依赖（VASO）成像是非侵入性脑功能研究的重要手段。李烨研究员团队针对5T系统设计新型开放式发射/24通道柔性接收头线圈，优化受试体验并提升信号灵敏度。
该线圈采用非周期性鸟笼结构实现开放式视野，接收端采用柔性阵列贴合大脑皮层运动区与体感区，显著提升覆盖性与信噪比。实验表明，相较于传统48通道线圈，皮层区域空间信噪比提升超3倍，时间信噪比（tSNR）同步增强。0.2 mm亚毫米级T2*图像细节更清晰，VASO信号特异性与7T公开结果一致，验证了5T在介观尺度脑功能研究中的可行性。
图注：新型线圈结构及信噪比对比分析结果
图注：BOLD与VASO脑功能激活图及运动皮层信号变化曲线
5T心脏成像射频匀场优化：降低SAR，提升激发效率
摘要：《Efficient RF Shimming Strategies for Cardiac MRI at 5T》（Power Pitch）
超高场心脏成像可提供更高对比度与分辨率，但射频场不均匀易引发暗带伪影。李烨团队提出Eff-MLS射频匀场策略，在保证心脏区域均匀性的前提下，优化激发效率并降低比吸收率（SAR）。
该方法在损失函数中引入激发强度约束，并兼顾心脏外区域场强平滑性。仿真结果显示，相比传统MLS算法，局部激发效率提升34.10%，全局SAR降低48.92%；15例样本平均激发效率提高24.32%，SAR减少约20%。人体实验证实，Eff-MLS在四腔心与短轴位均保持良好均匀性，激发效率提升50.0%，且维持稳定的心肌/血池对比。
图1：Duke模型匀场结果对比
图注：Duke模型中不同匀场算法效果对比
图注：15例仿真样本性能对比
图注：人体T2-FSE成像及对应射频场分布
CEST定量成像B1不均匀性校正：提升APT成像准确性
摘要：《B1 inhomogeneity corrected APT MRI based on direct saturation removed omega plot model at 5T》（Poster）
氨基质子转移（APT）成像在肿瘤与神经系统疾病中具广泛应用前景，但5T下B1场不均匀影响定量准确性。吴垠研究员团队提出一种基于直接水饱和移除的线性模型校正方法，仅需两组不同B1强度的CEST数据即可稳定校正。
该方法有效消除B1不均匀导致的伪影，显著提升APT成像可靠性，并可推广至其他CEST基团的定量分析，为超高场分子成像提供通用解决方案。
图注：健康志愿者多参数成像结果，新方法有效消除B1不均匀影响，实现精准APT定量
超高场3D-CEST新序列：实现小腿肌肉PCr与糖原同步定量
摘要：《Simultaneous 3D CEST imaging of phosphocreatine and glycogen in skeletal muscle at 5T》（Oral）
磷酸肌酸（PCr）与糖原是骨骼肌能量代谢关键物质。朱燕杰研究员团队基于5T平台开发快速3D-CEST序列，在11.2分钟内完成140 mm范围的小腿肌肉成像。
该方法结合连续波饱和与多层数据采集，采用块状低秩重建保留Z谱形态，并通过多池洛伦兹拟合提取信号。仿体实验验证信号与浓度线性关系，实测PCr与糖原含量分别为36.8 ± 14.4 mM与80.4 ± 12.5 mM，为肌肉代谢研究提供高效工具。
图注：PCr与glycoNOE信号幅值积分图及ROI分布图
5T多参数定量成像：验证wT1/PDFF同步测量可行性
摘要：《Multi-parametric imaging in muscle based on chemical shift encoded multi-echo variable flip angle sequence: initial experience at 5T system》（Poster）
邹超研究员团队结合可变翻转角多回波序列与preTFL B1校正技术，实现大腿肌肉PDFF、R2*与wT1多参数定量成像。5T下B1不均匀性更显著，但经校正后仍获得均匀wT1结果。
研究测得5T下wT1约为1600 ms（3T约1200 ms），初步验证了5T系统同步定量wT1与PDFF的可行性。后续将结合磁共振波谱进一步验证准确性，并优化序列以提升信噪比。
图注：(A) 第一回波幅值；(B) PDFF；(C) R2*；(D) wT1定量结果
图注：有无B1校正下的wT1结果对比
图注：两名志愿者在有/无B1校正下的wT1分布
Cr-CEST无创脑温成像：实现高分辨率温度 mapping
摘要：《Brain Temperature Mapping Based on Chemical Exchange Saturation Transfer of Creatine at 5.0T》（Poster）
脑温反映代谢、灌注及调节功能状态，无创测量具重要价值。张丽娟研究员团队基于肌酸-CEST（Cr-CEST）技术，利用其化学位移对温度的敏感性，开发无创脑温成像方法。
研究在仿体中验证Cr-CEST位移与温度呈+0.005 ppm/℃线性关系，并在离体猪脑生成高分辨率温度图，证实该技术在5T平台实现高效、精准脑温测量的可行性。
图注：(A) 仿体实验中Cr-CEST位移与温度线性关系；(B) 离体猪脑高分辨率温度图
5T超高分辨率图像重建：无需训练的超分辨率新技术
摘要：《Unsupervised MRI Super-Resolution Reconstruction Using a Hybrid Regularizer Powered Deep Image Prior》（Poster）
高分辨率MRI对早期诊断至关重要，但高分辨率扫描耗时长。现有深度学习方法依赖大量配对数据，难以获取。张娜副研究员团队提出一种无需训练的超分辨率重建技术，基于混合正则项优化的深度图像先验（DIP）框架，通过网络权重表征高分辨率图像，交替迭代求解最优参数。
基于uMR Jupiter 5T采集的T1/T2加权图像测试显示，新方法在PSNR与SSIM指标上优于传统算法，视觉上呈现更清晰解剖细节，接近真实图像。
表注：定量分析Bicubic、DIP、TV与本方法在5T图像超分重建中的性能
图注：视觉效果对比。(A,B) 小脑半球与灰质交界处T1加权图像；(C,D) 海马与灰质交界处T2加权图像。新方法显示更优解剖细节
