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2022年6月，迄今為止最為強大的人體磁共振成像系統(tǒng)，西門子7T磁共振系統(tǒng)MAGNETOM Terra正式獲批NMPA。MAGNETOM Terra是我國首款也是唯一一款獲得NMPA許可的超高場設(shè)備，同時也是全球首款同時具備NMPA、FDA以及CE許可的7T磁共振系統(tǒng)。這一里程碑事件標(biāo)志著中國的磁共振臨床版圖被突破，正式開啟了超高場臨床時代！

據(jù)悉，作為業(yè)界首款雙模態(tài)7T磁共振系統(tǒng)，Terra能夠在臨床和科研兩個模態(tài)之間任意快速切換。其搭載的微結(jié)構(gòu)成像平臺、代謝成像平臺以及多核成像平臺，從解剖結(jié)構(gòu)、功能代謝、能量交換等多個維度發(fā)掘不同疾病的影像學(xué)生物標(biāo)記物，有望在神經(jīng)醫(yī)學(xué)、老年醫(yī)學(xué)、兒童醫(yī)學(xué)、運動醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的復(fù)雜疑難疾病精準(zhǔn)診療中帶來巨大價值！

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01

第一臺7T原型機到現(xiàn)在已20多年

從第一臺7T原型機到現(xiàn)在已經(jīng)20多年了，1988年，西門子公司率先開發(fā)出了全球第一臺4T磁共振設(shè)備，邁出了超高場強領(lǐng)域開拓性的一步，隨后首批4T磁共振被安裝在包括美國明尼蘇達大學(xué)等場地。

1998年，美國俄亥俄州大學(xué)安裝了一臺8T磁共振，Robittaille教授展示了在超高場強8T場強下獲得的第一張人體磁共振圖像，并未獲得推廣。

全球第一臺7T磁共振，明尼蘇達大學(xué)

1999年，全球第一臺7.0T-MRI工程原型機安裝在明尼蘇達大學(xué)，由西門子公司和明尼蘇達大學(xué)合作研發(fā)，該設(shè)備被Kamil教授稱為“Lego”7T，寓意為樂高積木一樣，通過各部件搭建而成。 這臺“Lego“ 7T的誕生，驗證了人體用7.0T的可行性，也讓西門子公司敏銳地看到了7T磁共振的巨大潛力，并決定開始獨立研發(fā)商業(yè)化7T磁共振。

2002年，美國麻省總醫(yī)院安裝了全球第一臺商業(yè)化的科研用西門子7.0T，該7T由西門子公司整合了Magnex的磁體，并集成了梯度、射頻、主控制臺等部件，為MGH在超高場領(lǐng)域的研究立下汗馬功勞。

全球第一臺商業(yè)化7T磁共振，美國麻省總醫(yī)院

2005年，全球第一臺具備Tim技術(shù)的7.0T磁共振MAGNETOM 7.0T（西門子）誕生。

2010年，我國第一臺7.0T磁共振落戶中科院生物物理所腦與認(rèn)知科學(xué)國家重點實驗室，我國也開始步入了超高場強研究領(lǐng)域。

2015年，西門子發(fā)布了第一臺可同時用于臨床和科研的7.0T磁共振MAGNETOM Terra。

2017年，MAGNETOM Terra獲得了FDA和CE認(rèn)證，在歐洲和美國正式用于臨床，首臺設(shè)備安裝于美國明尼蘇達州的梅奧診所，開啟了7.0T磁共振新的里程碑。

7T磁體主要區(qū)別一覽

特別值得一提的是，在磁體方面，西門子一直走在前沿。2003年，西門子收購了業(yè)界久負(fù)盛名的牛津磁體所有股份，從此它成為了西門子獨家全資控股的西門子牛津磁體公司。西門子牛津磁體工廠創(chuàng)造了業(yè)界的多個第一，全球第一臺具備主動屏蔽技術(shù)的1.0T、1.5T、3T磁體、全球第一臺具備大孔徑技術(shù)的1.5T、3T磁體均來自牛津。在7T領(lǐng)域，西門子牛津磁體也與安捷倫一起定制了第二代主動屏蔽磁體。

基于該7T磁體的技術(shù)積淀和技術(shù)革新，西門子開發(fā)的全新一代7T磁共振于2017年底取得美國FDA和CE，打開了7T的臨床應(yīng)用時代！這就是鼎鼎大名的MAGNETOM Terra，業(yè)內(nèi)首臺臨床科研雙模7T磁共振！Terra推出后，迅速吸引了臨床用戶的目光，并接到了全世界潮水般的訂單。

西門子醫(yī)療的第三代高效7T磁體，具備主動屏蔽技術(shù)，可空運到現(xiàn)場

目前全球的用戶已經(jīng)超過40家，在全球多個臨床用戶，如Mayo Clinic梅奧診所、BWH布萊恩女子醫(yī)院、USC美國南加州大學(xué)醫(yī)院、Penn Medicine賓大醫(yī)院等均已經(jīng)安裝了西門子的臨床7T進行臨床精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)診療和科研工作。

GE發(fā)布的SIGNA 7.0T磁共振

其他廠家受到西門子推出Terra的壓力，也看到了臨床7T的市場。2020年底，GE公司采用第三方Tesla公司提供的7T磁體，同時集成了其在3T磁共振Premier中使用的梯度放大器等部件，推出了Signa 7.0T，與西門子的MAGNETOM Terra 7.0TMRI 是唯二的兩款FDA批準(zhǔn)用于人體成像的超高場強（7.0T）的設(shè)備。

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02

MAGNETOM Terra為何如此受關(guān)注？

T代表的是tesla，就是場強的大小，場強越大，信噪比SNR越高。T越大通常意味著可以提供更高的分辨率，以及能更快地對人體成像。在7T設(shè)備上， 可以達到0.5mm。在7T磁共振上，人類首次看到了信息是如何在人類的大腦中神經(jīng)元之間傳導(dǎo)。

大家知道，傳統(tǒng)的臨床磁共振場強是1.5T和3T，而7T以上的磁共振場強被稱為超高場（UltraHigh Field），一直沒有用于臨床。

但近年來，西門子與科研機構(gòu)共同研究發(fā)現(xiàn)，7T提供了數(shù)倍于傳統(tǒng)3T磁共振的信噪比和空間分辨率，在神經(jīng)、血管、腫瘤、骨關(guān)節(jié)等多個方面都會帶來全新的突破性進展。尤其是在目前常規(guī)影像設(shè)備難以診斷的神經(jīng)退行性疾病如阿茲海默氏病、帕金森病等疾病的發(fā)病機理、早期診斷、治療方案確定以及治療效果評估上，有著極大的潛力。

這款全新的7T MAGNETOM Terra具有哪些亮點呢？

首先，全新設(shè)計的磁體

MAGNETOM Terra 使用了西門子牛津磁體公司全新設(shè)計的磁體系統(tǒng)，該系統(tǒng)的指標(biāo)超越了過去25年超高場領(lǐng)域所有的產(chǎn)品。Terra也因此成為全球唯一一款使用廠家原生磁體的7T系統(tǒng)。

新的磁體采用了獨特的設(shè)計和熱平衡材料，最大限度的減少了核心部件間相互作用；還具有更穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，更高的磁體穩(wěn)定度、更佳的靜態(tài)磁場均勻度和動態(tài)磁場均勻度，從而為臨床帶來更高的圖像質(zhì)量。

最關(guān)鍵的是，對比傳統(tǒng)7T磁體，MAGNETOM Terra的重量僅為20噸左右，減少了50%。這使得Terra相對于傳統(tǒng)7T磁共振，場地要求減少50%以上，安裝速度加快50%以上，為臨床的大規(guī)模應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

其次，強勁的梯度系統(tǒng)

MAGNETOM Terra在業(yè)界首次實現(xiàn)了兩倍于傳統(tǒng)7T的超強梯度性能，實現(xiàn)超快速、超高效、超高分辨功能磁共振成像，如此高性能的梯度系統(tǒng)無論對于科研還是臨床都帶來了更多可能。

1毫米的各向同性分辨率DTI：神經(jīng)纖維束的交叉細(xì)節(jié)顯示

0.8毫米的各向同性分辨率：精確劃分灰質(zhì)和白質(zhì)

0.8毫米的各向同性分辨率：超精細(xì)的解剖細(xì)節(jié)，例：小腦的精細(xì)結(jié)構(gòu)

第三，.業(yè)界最高的射頻系統(tǒng)

MAGNETOM Terra使用Tim 技術(shù)，可以獲得超高通道數(shù)的獨立射頻數(shù)據(jù)接收能力，為臨床提供了更為強大的系統(tǒng)采集能力，數(shù)據(jù)采集能力達到傳統(tǒng)7T兩倍，帶來無窮的科研可能。

超精細(xì)的解剖細(xì)節(jié)：T2對比，0.17 x 0.17 x 0.8毫米分辨率超高

（TOF）300微米的各向同性分辨率顯示最小的血管

此外， MAGNETOM Terra也是全球首臺全部部件均由廠家SIEMENS原生設(shè)計、制造和提供后期維護的7T磁共振，在提供穩(wěn)定的系統(tǒng)性能的同時也為未來的系統(tǒng)安全性提供了充分的保障。

目前，MAGNETOM Terra已于2017年順利取得FDA 和CE認(rèn)證，在歐洲和美國已經(jīng)可正式用于臨床！西門子在超高場領(lǐng)域已深耕20年以上，全球超過70%的7T磁共振來自于西門子，到目前為止，如果說7T還有少數(shù)廠家能夠提供的話，包括9.4T、10.5T、11.7T等在內(nèi)的超過7T的超高場磁共振系統(tǒng)則只有SIEMENS是全球唯一供應(yīng)商！

02

7T在中國

在2010年，我國的中科院生物物理所就已經(jīng)引進了西門子MAGNETOMTerra 7.0T磁共振，這臺西門子的設(shè)備是中國首臺，亞洲的第二臺。如今，西門子7T陪伴中國科研走過11年，這幾年我天壇醫(yī)院、浙大、解放軍301總院和復(fù)旦大學(xué)等也陸續(xù)安裝了西門子MAGNETOMTerra 7.0T磁共振，但是大都用于科研用途。

中科院生物物理研究所

不僅僅是國際學(xué)者，國內(nèi)頂尖的醫(yī)學(xué)和工程專家也走在7T的最前沿，在超高場的研究中發(fā)揮著光與熱。早在2011年，中國科學(xué)院生物物理所腦與認(rèn)知科學(xué)國家重點實驗室就安裝了中國第一臺7T磁共振系統(tǒng)。

自投入使用以來，該中心圍繞著腦疾病形成了從硬件開發(fā)（射頻線圈等）、序列開發(fā)、參數(shù)優(yōu)化以及數(shù)據(jù)分析的研究閉環(huán)。已經(jīng)在顱內(nèi)靜脈，動態(tài)血管成像，腦腫瘤，腦血管畸形診斷，煙霧病等多個領(lǐng)域取得十分有說服力的成果。

特別是在腦小血管病領(lǐng)域，該實驗室在一系列高影響因子文章中發(fā)表了豆紋動脈成像的研究進展。首先在管壁成像方面，研究者在7T上獨創(chuàng)地采用基于空間選擇性激發(fā)脈沖的內(nèi)容積3D快速自旋回波（IV-SPACE）序列，將顱內(nèi)血管壁成像的空間分辨率提升到了0.3mm各向同性，可為穿支動脈粥樣硬化病變等研究提供直接的影像學(xué)資料。

相比于傳統(tǒng)SPACE，IV-SPACE在7T上可觀察到遠(yuǎn)端更微小的豆紋動脈管腔和管壁

更進一步的是，研究人員發(fā)展了一套基于7T PC-MRA定量豆紋動脈血流速的方法，并將其用于研究CADASIL患者的腦小血管血流速變化。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與健康對照組相比，CADASIL患者的豆紋動脈血流速有所下降，且與其腔梗數(shù)量、白質(zhì)高信號評分、腦微出血數(shù)量等傳統(tǒng)的腦小血管病影像指征高度相關(guān)。這些結(jié)果表明，7T PC-MRA可作為無創(chuàng)評估腦小血管病的小血管功能障礙的有效工具。

7TPC MRA能有效鑒別CADASIL患者與健康志愿者腦小血管流速的不同

浙江大學(xué)神經(jīng)與認(rèn)知科學(xué)研究所

浙江大學(xué)神經(jīng)與認(rèn)知科學(xué)研究所于2016年引進了國內(nèi)第一臺主動屏蔽MAGNETOM7T磁共振成像平臺，并且于2021年春季完成梯度系統(tǒng)的整體升級。

該7T磁共振成像平臺聚焦腦認(rèn)知與神經(jīng)基礎(chǔ)研究，已為國內(nèi)外研究組、醫(yī)院等多家單位提供了40余項的科研服務(wù)工作，發(fā)表30多篇高質(zhì)量SCI文章、獲得8項國家發(fā)明專利。特別是Anna Wang Roe教授團隊巧妙的整合了紅外激光刺激和超高場功能磁共振掃描（INS-fMRI），助力更深入理解大腦的連接方式和工作原理，繼而更好地獲取疾病和精準(zhǔn)調(diào)控相關(guān)腦結(jié)構(gòu)和功能，這個重要成果也入選了2019年度中國十大醫(yī)學(xué)科技新聞。

浙江大學(xué)研發(fā)的7T INS-fMRI技術(shù)。（A）刺激范式。（B）已知神經(jīng)投射。（C）實驗得到皮層到丘腦的鏈接。黃色高亮處腦區(qū)的活動，因激光刺激二增強。刺激點位于D中紅色星型圖案處。（D）試驗獲得皮層到皮層的連接。紅色星型圖案代表刺激點，黃色高亮處為連接點。（E）隨機光強度提高，刺激點與連接點的響應(yīng)都增強。

同時，該研究所還致力于磁共振全新軟硬件平臺的開發(fā)工作。繼成功開發(fā)了多個7T磁共振人體及動物線圈之后，該研究所白瑞良教授團隊與浙江大學(xué)藥學(xué)院凌代舜團隊合作，開發(fā)了全新的小尺寸鐵納米顆粒磁共振造影劑（P-UDIOC）和T1-T2雙模態(tài)磁共振成像序列（UHF-DCE-MRI），首次在百微米尺度上實現(xiàn)了顱內(nèi)微小血管的快速無創(chuàng)成像。該成果也發(fā)表在頂級期刊ADVANCED MATERIALS（IF影像因子=27）上。

相比于傳統(tǒng)造影劑（圖1b，c），造影劑P-UDIOC組（圖1a）大鼠腦部血管在MAGNETOM 7T磁共振上信號顯著增強，且SNR在15~90min內(nèi)持續(xù)高于傳統(tǒng)造影劑（圖1d），并清楚地分辨識別直徑約為140 μm的腦膜中動脈（圖1e）。

復(fù)旦大學(xué)類腦智能科學(xué)與技術(shù)研究院

作為首個國家腦科學(xué)數(shù)據(jù)庫臨床合作單位之一的復(fù)旦大學(xué)類腦智能科學(xué)與技術(shù)研究院于2019年啟用了亞洲首臺臨床科研雙模7T磁共振系統(tǒng)——西門子MAGNETOM Terra。該設(shè)備主要用于解析精細(xì)腦結(jié)構(gòu)與功能并呈現(xiàn)大腦各種神經(jīng)遞質(zhì)的分布，解碼人類的思維過程，并計劃開展大規(guī)模的中國人腦部磁共振圖譜采集。

目前，該研究院已經(jīng)與多家單位合作采集了腦卒中、抑郁癥等國內(nèi)重大腦疾病數(shù)據(jù)1.5萬例，并同時圍繞精神分裂癥、抑郁癥、自閉癥、腦卒中、精神退行性疾病等六個隊列，采集環(huán)境、行為、遺傳、腦影像、神經(jīng)等數(shù)據(jù)，與全球主流生物數(shù)據(jù)庫建立合作共享機制，致力于2023年建成全球最大規(guī)模的全維度腦數(shù)據(jù)庫。

與此同時，Terra也被用于不典型多發(fā)膠質(zhì)瘤等腦部腫瘤的精準(zhǔn)診斷研究中。這項與華山醫(yī)院合作的課題顯示7T能有效解決臨床上3T掃描對其的術(shù)前診斷及疾病分級容易發(fā)生偏差的問題。由于高場強的相關(guān)特性，7T 能很好的將病灶的影像學(xué)特征與顱內(nèi)正常組織相區(qū)分，對于臨床實踐也具有寶貴參考價值。這一成果也發(fā)表在2021年國際磁共振年會 (ISMRM) 中。

MAGNETOM Terra 上獲得的多模態(tài)成像能有效鑒別不同級別膠質(zhì)瘤

天壇神經(jīng)影像研究中心

2020年6月3日，頂級科研型7T超高場磁共振MAGNETOM Terra正式入駐天壇神經(jīng)影像研究中心。天壇神經(jīng)影像研究中心隸屬于北京天壇醫(yī)院國家神經(jīng)系統(tǒng)疾病臨床醫(yī)學(xué)研究中心，是由北京市神經(jīng)外科研究所、北京天壇醫(yī)院和北京腦科學(xué)與類腦研究中心聯(lián)合建設(shè)，以神經(jīng)疾病影像研究為核心，結(jié)合臨床醫(yī)學(xué)、基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)和工程研發(fā)及轉(zhuǎn)化等醫(yī)工交叉學(xué)科，與天壇醫(yī)院神經(jīng)外科、神經(jīng)內(nèi)科及放射科深度合作，形成基礎(chǔ)與臨床研究和教學(xué)一體化的神經(jīng)科學(xué)研究中心。

磁體運輸?shù)綀?/p>

天壇神經(jīng)影像研究中心擁有國際頂級的7T超高場和3T磁共振科研專用平臺，承擔(dān)前沿臨床研究的影像學(xué)方案設(shè)計、技術(shù)開發(fā)、流程管理、數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)分析等任務(wù)，國際頂級研究機構(gòu)合作開發(fā)影像新技術(shù)和核心軟件，積極開展人工智能和大數(shù)據(jù)影像分析的創(chuàng)新工作。

北京天壇醫(yī)院常務(wù)副院長兼天壇神經(jīng)影像研究中心主任王擁軍教授指出：“首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京天壇醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科及神經(jīng)外科的疾病診治及臨床基礎(chǔ)研究方面均居于國內(nèi)領(lǐng)先地位，具備豐富的神經(jīng)系統(tǒng)疾病臨床資源和堅實的研究基礎(chǔ)；超高場7T科研專用磁共振的引進將會大大助力神經(jīng)系統(tǒng)疾病機制和診療的相關(guān)研究，期待未來在臨床疾病和腦科學(xué)研究方面取得突破進展，做出重要貢獻?！?/p>

Terra 7T在我國獲得臨床準(zhǔn)入意義非凡，但這一歷史時刻的到來并非一帆風(fēng)順。2020年后，新冠疫情肆虐，極大增加了注冊過程中技術(shù)交流的復(fù)雜程度，但這一切都沒有阻擋7T進入我國臨床的腳步，相信MAGNETOM Terra一定會不負(fù)眾望，為我國精準(zhǔn)醫(yī)療的開拓提供助力。