摘  要

 

近年来，随着医学技术的不断发展，各种先进的医学装备不断涌现并应用于各种疾病的临床诊疗。核磁共振是一种有效的疾病诊断影像学检查手段，具有无创性、高分辨率和多参数成像的特点。5.0 T 磁共振成像（MRI）技术为核磁共振的一种类型，在临床领域如脑血管疾病、心血管疾病、腹部疾病等方面展示出许多优势。该研究通过对 5.0 T MRI技术的研究发展和临床应用进行综述，并展望其未来前景，旨在为临床应用提供借鉴。

 

5.0 T 磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）技术是医学影像领域的前沿技术，目前已经广泛应用于临床各种疾病的诊断中，特别是在心脑血管疾病、腹部疾病等领域展现出较大优势。

 

本研究主要从 5.0 T MRI 技术的原理、发展历程、技术优势、医学领域中的应用进行综述，旨在供同行参考。

 

1. 5.0 T MRI 技术的原理

 

5.0 T MRI 技术的原理基于核磁共振现象，在强磁场下，人体内部氢原子核与磁场交互产生磁共振效应，经射频脉冲激励后转化为可视图像。5.0 T MRI 技术通过配备超高场多通道并行体发射系统，结合高性能梯度线圈和梯度放大器，利用平面回波成像（echo planar imaging，EPI）序列相位校正技术，缩短 EPI 回波时间，提高信噪比。

 

2. 5.0 T MRI 技术的发展历程

 

自 20 世纪 70 年代开始，MRI 技术经历了从基础原理研究至临床应用的飞速发展历程。由于初期MRI 技术主要依赖于低场强设备，成像质量和分辨率欠佳，使其在医学领域的应用受到限制。随着超导技术的引入，高场强的超导磁体成为未来超导磁体的主要发展方向，达到了 3.0 T 甚至更高的水平 [1-4]。此技术的革新不仅提高了图像成像的清晰度和对比度，还使功能成像和分子成像成为可能。

 

3. 5.0 T MRI 技术优势

 

3.1  首创 5.0 T 磁体

 

上海联影医疗科技股份有限公司成功研制出全球首款可广泛应用于全身成像的 5.0T 超导磁共振系统—— uMR Jupite 5.0T，经国家药品监督管理局审查通过，已于 2022 年 8 月 31 日获得注册，批准上市。这款系统采用了创新的磁体设计方式，配备了 5.0T 60 cm 孔径超导磁体。该磁体采用零液氦挥发冷却技术，确保了磁场的高均匀度与稳定度，为偏中心扫描、大范围脂肪抑制以及全身多部位 EPI弥散成像等临床应用提供了坚实基础，同时也为未来医学影像技术的发展开辟了新的道路 [5-6]。

 

3.2  超高性能梯度系统

 

uMR Jupiter 5.0 T 搭载了业界领先的 3.5 MW 全数字化、高保真、高精度梯度功率放大器，其性能远超当前市场主流的科研型 3.0 T 和 7.0 T 磁共振系统的梯度配置。该系统能够实现高达 120 mT/ms的梯度强度和最高 200 T/ms 的梯度切换率，结合超高场信噪比的优势，使得高性能梯度在弥散功能成像上能够实现更短的回波时间（echo tine，TE）时间，从而将弥散成像的信噪比和分辨率提高至前所未有的水平 [7]。

 

3.3  超高场多通道并行体发射系统

 

uMR Jupiter 5.0 T 系统采用了 8 通道独立控制射频架构，通过对不同患者进行动态实时射频匀场校准，并且与特定吸收率（specific absorption rate，SAR）仿真数据相结合，在解决高场 B1 不均匀性问题的同时，实现局部热点控制的优化。此外，uMR Jupiter 5.0 T 还配备了专为高场定制的 SAR 校准监控系统，实时采集并计算患者体内的射频能量沉积，有效保障了高场全身磁共振成像的安全性，提高了成像质量，确保了患者在进行高场磁共振检查时的安全性 [6]。

 

4. 5.0T 磁共振成像技术在医学领域中的应用

 

4.1  脑血管疾病

 

Wei 等 [7] 的研究报道显示，在 5.0 T MRI 技术的场强下，大脑横向平面上的平均信噪比值是 3.0 T MRI 的 1.6 倍，说明 5.0 T MRI 技术下图像的质量更高，信号的稳定性更好。此外，5.0 T MRI 技术的 48 通道头线圈比 3.0 T MRI 的 32 通道头线圈具有更高的平行加速能力，成像速度更快。史张等 [8] 通过分析不同场强 MRI 时间飞跃 MR 血管成像（time of flight MR angiography，TOF MRA） 对颅内动脉的成像质量和细节的显示程度，结果显示，超高场 5.0 T MRI 技术的信噪比和对比噪声比显著高于 3.0 T MRI 图像。5.0 T MRI 技术对大血管远段及穿支动脉的图像显著优于 3.0 T MRI，能清晰显示颅内血管的细节，为全面评估脑血管的疾病的诊断和鉴别诊断提供了更好的无创血管成像方案。Zhang 等 [8-9] 的研究也发现，5.0 T MRI 技术TOF MRA 的图像质量优于 3.0 T MRI，能清晰显示颅内远端和小分支动脉。研究表明，5.0 T MRI 技术图像的血管段显示效果与 7.0 T MRI 图像相似。因此，5.0 T MRI 技术颅内高分辨率 TOF MRA 为脑血管疾病的临床评估提供了一种可能的替代方案。

 

5.0T TOF-MRA 能明确动脉夹层位置、形态、累及穿支，而 3.0T TOF-MRA 不能显示，同时 5.0T TOF-MRA 能直观显示动脉夹层何假腔。在显示脉络膜前动脉应用上，5.0T TOF-MRA 图像质量主观评分、图像信噪比及对比度噪声比均高于 3.0T TOF-MRA，显示的脉络膜前动脉更为清晰，可为临床诊治脉络膜前动脉相关脑血管病提供依据。

 

4.2  腹部疾病

 

Yunfei 等 [10] 对比了 5.0 T MRI 技术与 3.0 T MRI技术的腹部弥散加权成像（diffusion weighted imaging，DWI）效果，发现 5.0 T MRI 技术的图像质量显著优于 3.0 T MRI，说明 5.0 T MRI 技术在腹部疾病成像领域的潜力较大，为 5.0 T MRI 技术在腹部成像中的广泛应用提供了有力支持。

 

在胰腺疾病成像方面，Zheng 等 [11] 深入研究了 5.0 T MRI 技术高分辨率胰腺解剖及三维胰胆管水成像的效果，结果显示，与 3.0 T MRI 技术比较，5.0 T MRI 技术能清晰展示主胰管和副胰管的关系，还能观察到胰管尾部迂曲的形态学变化，为 5.0 T MRI技术在胰腺成像中的应用开辟了新的可能，从而提高了小胰腺病变的检出率和诊断准确度。

 

Zheng 等 [13] 报道，5.0 T MRI 技术在肾脏疾病成像方面的研究也取得了重要进展。与 3.0 T MRI检查技术相比，5.0 T MRI 技术的 T1 加权序列显示出更高的图像质量，肾静脉和动脉的图像质量更高，表明 5.0 T MRI 技术在肾脏成像中也具有显著优势；同时，5.0 T MRI 技术还有助于提高腹部器官组织的信噪比和对比度。尽管 3.0 T MRI 和5.0 T MRI 技术的表观弥散系数（apparent diffusion coefficient，ADC）比较，差异无统计学意义，但 5.0 T MRI 技术导致皮质和髓质的 T2 值显著缩短，进一步证实了 5.0 T MRI 技术在肾脏解剖和功能成像中的优越性，为肾脏疾病的临床诊断和治疗提供了更准确的依据。

 

在胆胰管造影图像质量方面，与 3.0 T MRI 胆胰管造影相比，5.0 T MRI 胆胰管造影所示胆管树解剖细节更佳，尤其在胆管扩张上，所示胆管树分支数目、分支总长度及最大分支长度均大于 3.0 T MRI。在定量肝脏质子密度脂肪分数价值上，5.0 T MRI 采用 8 通道独立控制射频架构，对不同患者进行动态实时射频匀场校准，可在很大程度上解决磁场不均匀问题。使 5.0 T MRI 分辨率更高，更有助于提高定量评估肝脏脂肪的准确性。

 

4.3  心血管疾病

 

Lin 等 [13] 研究对比了 5.0 T MRI 技术和 3.0 T MRI技术下的梯度回波电影成像，并将 5.0 T MRI 技术的成像结果与 3.0 T MRI 技术的平衡稳态自由过程电影图像进行比较，结果显示，5.0 T MRI 技术的梯度回波电影成像在图像质量方面表现出与 3.0 T MRI的梯度回波电影成像相当或更佳的效果；此外，5.0 T MRI 技术的梯度回波电影成像图像的信噪比和对比噪声比显著优于 3.0 T MRI 技术的梯度回波电影成像，说明在高场强下，5.0 MRI 技术系统能够获取更清晰、准确的图像。

 

在心脏功能参数的测量方面，5.0 T MRI 技术的梯度回波电影成像图像的功能评估结果与 3.0 T MRI 技术的平衡稳态自由处理梯度回波电影成像参考图像高度相似，说明 5.0 T MRI 技术系统在心脏功能定量评估方面具有较高的准确度。

 

与 3.0 T MRI 相比，5.0 Ｔ MRI 分辨率何信噪比更优，能更好地平衡心脏成像场强与质量，提供更多的心脏解剖细节，清晰显示细小心肌梗死，提高评估及诊断准确性。如以梯度回波序列采集的高分辨率电影成像的分辨率达 1.0 mm×1.0 mm，可清晰显示心腔轮廓、乳头肌和肌小梁。以相位敏感反转恢复序列行钆对比剂延迟强化成像的分辨率达0.88 mm×0.88 mm，可获得高分辨率何高对比度心脏成像，尤其适用于识别及定量分析心肌梗死、纤维化或炎症等改变。

 

综上所述，5.0 T MRI 技术在脑血管疾病、腹部疾病、心血管系统疾病的应用中展现出其独特的优势，其在成像速度、分辨率、小病变检出、诊断准确度方面均优于传统的磁共振成像。目前，中国医学科学院北京协和医院、复旦大学附属中山医院、中国医学科学院深圳先进技术研究院等多家三甲医院科研院所均已经安装了 5.0 T MRI 技术，说明我国在超高场强核磁共振技术领域的研究和应用已经取得了较大的进步。随着医学影像技术的不断发展和应用范围的扩大，5.0 T 磁共振成像技术将成为未来医疗领域的重要支撑。

 

【参考文献】

［1］李冬戈，胡伟，宁旭刚，等 . 3.0T 核磁的临床应用及优势 [J]. 世界最新医学信息文摘，2019，19（48）：159，162.

［2］徐子森，苗元青，王燕 . 3.0TMR 的进展现状及优势分析 [J]. 医疗设备信息，2005，20（2）：38-39.

［3］石明国，赵海涛，云庆辉，等 . 磁共振成像技术新进展 [J]. 医疗卫生装备，2010，31（12）：64-66.

［4］张博 . 3.0T 磁共振成像系统在医院中的应用 [J]. 医疗装备，2012，25（3）：18.

［5］曾开奇，韦少丽，王光明，等 . 基于国产替代背景下的5.0T 核磁共振新技术进展及其优势分析 [J]. 中国医疗器械信息，2023，29（24）：41-43.

［6］本刊讯 . 5.0 T 磁共振成像系统批准上市 [J]. 中国医疗器械杂志，2022，46（5）：549.

［7］Wei Z, Chen Q, Han S, et al. 5.0 T magnetic resonance imaging: Radio frequency hardware and initial brain imaging[J]. Quant Imaging Med Surg, 2023, 13(5): 3222-3240.

［8］史张， 缪熙音， 朱硕， 等 . 临床 5.0 T 超高场 MRI 评估脑动脉及其分支的价值 [J]. 中华放射学杂志，2022，56（8）：886-891.

［9］Zhang S, Xueying Z, Shuo Z, et al. Time-of-flight intracranial MRI at 3 t versus 5 t versus 7 t: Visualization of distal small cerebral arteries[J]. Radiology, 2022, 306(1): 220114.

［10］Yunfei Z, Chun Y, Liang L, et al. Preliminary experience of 5.0 T higher field abdominal diffusion-weighted MRI: Agreement of apparent diffusion coefficient with 3.0 t imaging[J]. J Magn Reson Imaging， 2022, 56(4): 1009-1017.

［11］Zheng L, Yang C, Liang L, et al. T2-weighted MRI and reduced-FOV diffusion-weighted imaging of the human pancreas at 5 T: A comparison study with 3 T[J]. Med Phys, 2023, 50(1): 344-353.

［12］Zheng L, Yang C, Sheng R, et al. Renal imaging at 5T versus 3T: A comparison study[J]. Insights Imaging, 2022, 13(1): 155.

［13］Lin L, Liu P, Sun G, et al. Bi-ventricular assessment with cardiovascular magnetic resonance at 5 Tesla: A pilot study[J]. Front Cardiovasc Med, 2022, 9: 913707.

 

 

来源：医疗装备杂志

关键词： 磁共振成像技术