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10俱乐部专题——7T多中心脑成像研究进展

 静远Dr 2018-09-18

随着西门子最新的临床科研双模7T磁共振,MAGNETOM Terra取得FDACE认证,越来越多的科研机构和临床医院开始考虑使用超高场磁共振如7T进行科学研究,并与科研型3T磁共振实现“10T俱乐部”的组建,进行临床推广工作。


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【超高场科研专题】10T俱乐部

 

在目前全球的超高场的人体磁共振装机有70余台,其中75%以上都来自西门子。7T的高分辨率高信噪比为疾病诊断方案研究,认知科学研究等提供了最为先进的影像工具。但是此类研究往往涉及多各单位合作进行的多中心实验,甚至是跨地区跨国的多中心联合实验。


我们都知道,多中心实验中,最重要的是实验数据的可比性,不但要求参数的统一,同时也需要减少磁共振硬件带来的差异。随着7T各项技术的逐渐成熟,许多研究人员和临床医生都会先到这样一个问题:作为一个先进的定制化的科研平台,7T扫描的可重复性如何?7T能否满足未来多中心实验的要求呢?


一篇于2016年发表的文章,是对回答此类问题的首次尝试。


这项尝试性的研究囊括了在德国的柏林,波恩,诶森,海德堡,莱比锡,马格德堡,荷兰的马斯特里赫特以及奥地利维也纳的87T超高场。这个研究所涉及的机型,涵盖西门子第一代和第二代7T实验机型,有非主动屏蔽和主动屏蔽两种磁体。其他可能影响图像一致性的硬件包括,梯度线圈最大梯度强度(38mT/m 70mT/m)和头线圈的单元数(2432通道)。两位33岁和37岁的健康男性充当了本次实验的被试。


本实验的目的非常明确,就是为了评估7T脑成像的中心内和中心间的可重复性。为了简化数据分析,扫描参数尽可能的相同,被试的摆位方式也尽可能的一致,同时使用了系统自带的自动定位减少被试摆位带来的偏差。实验使用采集了一些常见序列,包括:B1 mapping, MP2RAGE, TSE, TOF-MRA, SWI和一个EPI序列,除了TOFEPI序列外,其他扫描均做到了全脑覆盖,整个扫描时间为一小时。除了完成全部8个中心的扫描之外,两位被试还在不同日期,在其中三个中心进行了反复扫描。


所有中心扫描MP2RAGE的扫描,一致性非常的高。


TSE质子密度成像,采用相同构造线圈采集的图像一致性非常高,除了site6 射频功率设置失误带来的偏差。


其中一个被试的EPI图像对比。


其中一个被试的SWI图像对比。其他图像详见原文。


为了充分说明可重复性的程度,文章对所有采集的数据做了精确地定量化的对比。其中既包括被试的大脑体积,灰白质体积,各个主要分区的体积,以及各个主要分区的T1值定量对比,也涵盖了TOF-MRA血管成像和SWI磁敏感加权成像血管对比度等定量参数,同时对EPI图像的tSNRB0 B1场图都进行了翔实的定量对比。


文章最终得出结论, 7T在大幅度提高高信噪比和对比度的前提下,即使是在硬件如梯度线圈和射频线圈有着明显差异的情况下,西门子7T系统也能提供极高的可重复性而实验中所表现出的差异,与之前在3T多中心研究相关文献中表现的程度基本类似,这为未来更大规模的多中心7T研究铺平了理论基础,同时也为7T3T的联合多中心研究铺平了道路。


需要特别指出的是,西门子最新一代的7T磁共振系统MAGNETOM Terra正式取得了欧洲CE和美国FDA认证可以用于临床。这是超高场磁共振发展的一个里程碑式的时刻。7T提供了数倍于传统3T磁共振的信噪比和空间分辨率,在神经、血管、肿瘤、骨关节等多个方面都会带来全新的突破性进展。尤其是在目前常规影像设备难以诊断的神经退行性疾病如老年痴呆(阿兹海默氏病)、帕金森病、路易体痴呆等疾病的发病机理、早期诊断、治疗方案确定以及治疗效果评估上,有着极大的潜力。对于这些疾病的研究,必然也会有科研机构和临床医院一起进行多中心研究工作,对于Terra而言,由于在业界率先实现了量产以及取得相关的临床认证,其研究数据的可重复性和质量得到了更大的提高。


维也纳大学医院的教授,Dr. Siegfried Trattnig 激动的说:“MAGNETOM Terra取得临床认证是一个标志性的事件,它意味着7T之前的科研成果可以迅速转化为临床。MAGNETOM Terra磁共振提供了更高的信噪比和更好的对比度,这意味着它能提供更好的时间和空间分辨率。但更重要的是,它可以实现生化和代谢成像,为非侵入的精准医学奠定了基础。” 


中国目前已经安装了27T磁共振,分别安装在中科院生物物理研究所和浙江大学,主要用于科研工作。相信在不久的将来,可用于临床的7T磁共振MAGNETOMTerra在未来也会进入国内的大型医院,探索临床前沿问题并造福患者。


文章:The traveling heads: multicenter brain imaging at 7 Tesla. Magn Reson Mater Phy. Voelker et al.2016.

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