超高场MRI |超高频MRI系统|制造商| Bruker - bob综合客户端app,bob电竞官方网站,bob体育竞技风暴

概述

目前，大多数临床MRI系统运行在1.5特斯拉和3特斯拉的中等场强。对于小动物成像，分辨率需要显著提高，以可视化类似的结构在人类。由于灵敏度随场强的增加而增加，因此7特斯拉和9.4特斯拉场强是临床前领域的标准场强。除此之外，从11.7特斯拉到21特斯拉的临床前UHF系统解决了特定的应用，这需要最高的灵敏度。当超高磁场强度与最佳线圈设置相结合时，即使是最苛刻的应用也变得可行，例如灵敏度随磁场强度超线性增加的仅接收阵列，或提供额外灵敏度提高的MRI CryoProbes。

超高频MRI的优点不仅仅是其灵敏度增益本身。超高频MRI促进了一系列成像方法和应用。增加的化学位移，增加的血氧水平依赖(BOLD)对比，改变的弛豫时间，以及增加的易感性效应，使其成为一些MRI方法的预先决定因素，如MR光谱学(MRS)， BOLD功能MRI (fMRI)，化学交换饱和转移(CEST)，易感性加权成像(SWI)，定量易感性图(QSM)。综上所见，超高频磁共振成像可以为理解生物过程开辟全新的途径。

更加敏感

利用

更加敏感

在超高场(UHF)的应用直接受益于高灵敏度。例如，获得的信噪比性能可以投资于更高的分辨率和/或更短的扫描时间，或者可以在x核成像中利用。

超高分辨率MRI

为了避免局部体积效应，从而提高数据质量和数据分析，需要最高的分辨率。然而，如果研究对象个体体素中的信号不够大，由此产生的低信噪比阻碍了对图像的分析。超高场(UHF)仪器获得的更高的信噪比，因此可以直接转化为更高的分辨率。这使得研究人员能够将分辨率推向“体内MRI组织学”的方向，并从一系列疾病模型中提高的数据质量中获益[1,2]。

除了解剖成像，许多MRI方法也受益于灵敏度的提高。例如，在BOLD fMRI中，可以定义更精细的刺激范式，因为增加的信噪比对刺激强度的要求更少。此外，随着分辨率的提高，fMRI的准确性越来越不受体素大小的限制，而是受流向神经元活动点的血液在何时(空间和时间上)被调节的限制。此外，对于高分辨率fMRI，减小部分体积效应有望进一步改善信噪比[4]。小体素尺寸的高分辨率fMRI将额外受益于UHF，因为它工作在热噪声主导的区域，因此，在这种情况下，与低磁场相比，预期有显著的灵敏度增益[4]。

使用MRI CryoProbe在15.2特斯拉获得超高分辨率、高对比度T2加权小鼠大脑活体数据。方法:RARE，分辨率:(29 × 29) μ m2，切片厚度:203 μ m，切片数:12，扫描时间:26 min。

更高的吞吐量

使用MRI CryoProbe在15.2特斯拉下1分钟内获得高分辨率、快速T2加权的活体小鼠大脑数据。方法:RARE，分辨率:(47 × 49)µm²，切片厚度:400µm，切片数:12，扫描时间:1 min。

有限的MRI系统可用时间，大量需要的动物，或不稳定的模型，往往使所需的测量时间更短。
当使用较低的场强时，通常需要较长的测量时间来获得足够的信噪比。使用超高频，测量时间可以显著缩短，例如，灵敏度增加两倍，可以在四分之一的时间内获得相同分辨率和相似质量的图像。因此，可以减少数据平均值的数量，节省下来的时间可以投入到额外的课题或进一步的研究中。

x -核成像技术的发展

超高频信噪比增益的另一个好处是，低旋磁比、四倍矩和低丰度的x核成像可以显著改善，甚至首次成为可行的[5,6,7,8]。

这开辟了多种不同的研究应用，例如钠（²³na）成像。钠MRI目前用于各种应用。例如，在临床系统上，使用钠浓度测量来研究组织活力[9]。由于高灵敏度，UHF的使用大大促进了钠成像[7]。临床前UHF专注于使用钠浓度和分布作为指标，以帮助蜂窝工程师改善人的间充质干细胞（HMSC）调节用于治疗缺血性中风[10]。此外，UHF MRI可能导致氧气（17O）成像的突破，这允许直接进入细胞氧代谢。细胞氧代谢被改变在诸如阿尔茨海默氏症和帕金森等疾病中以及癌症中的疾病。因此，17O MRI有可能在大脑中可视化局部病理学变化，在这种成像方法的重要性下降[8]。

代谢x核成像的另一个应用是氘成像，它可以用来绘制葡萄糖代谢。氘代谢成像(DMI)除了能够绘制葡萄糖代谢(而不是葡萄糖摄取)，与正电子发射断层成像(PET)相比，还具有使用非放射性底物[11]的额外优势。氘在超高频下的灵敏度增加，使DMI成为PET的可行替代品。

多模态定量MRI分析在11.7T检测多发性硬化症慢性小鼠模型中的灰质和白质脱髓鞘和再髓鞘。神经科学前沿。2016;10:491。DOI：10.3389 / FNINS.2016.00491。
www.ncbi.nlm.nih.gov pmc /文章/ PMC5081351 /

[2] Ong HH, Webb CD, Gruen ML, Hasty AH, Gore JC, Welch EB。15.2T时饮食诱导肥胖小鼠模型的脂肪-水磁共振成像医学影像杂志。2016;3(2):026002。jmi.3.2.026002 doi: 10.1117/1.。
www.ncbi.nlm.nih.gov pmc /文章/ PMC4877437 /

[3] Polimeni, J.， Uludağ， K.，超高场MRI神经成像:现在和未来。科学杂志2018;168: 1 - 6。doi: 10.1016 / j.neuroimage.2018.01.072
www.ncbi.nlm.nih.gov pubmed / 29410013

[4] Uludağ， K.和Blinder P.，超高场MRI中脑血管生理学与血流动力学反应的联系。科学杂志2018;168年279 - 295。doi: 10.1016 / j.neuroimage.2017.02.063。
www.ncbi.nlm.nih.gov pubmed / 28254456

世界上最强大的核磁共振成像仪正在将人类成像推向新的极限。自然563,24-26 (2018)，doi: 10.1038/d41586-018-07182-7
www.ncbi.nlm.nih.gov pubmed / 30382222

[6] Öz G, Tkáč I, Uğurbil k。临床神经科学对话。2013;15(3):263-278。
www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/pmc3811099/

[7] Deutsches Krebsforschungszentrum：www.dkfz.de/en/medphysrad/projectgroups/t7_x-nucleti/t7_xceri_na_mri

[8]是:
www.dkfz.de/en/medphysrad/projectgroups/t7_x-nuclei/t7_x-ncleci_o_mrk.

定量钠磁共振成像和钠生物尺度在脑肿瘤治疗中的应用。中国神经影像学杂志。2009;19(4):615-624。doi: 10.1016 / j.nic.2009.09.001。
www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/pmc3718497/

[10]使用高田与细胞疗法打击缺血性卒中
力量:www.energie2point0.com/eventbob综合客户端apps/webinars/using-high-fields-to-combat-ischemic-stroke-with-cell-therapy.html

defeyter H, Behar K, Corbin Z, Fulbright R, Brown P, McIntyre S, Nixon T, Rothman D, De Graaf R.氘代谢成像(DMI)用于基于mri的体内代谢三维测绘。科学。放置2018;4.doi: 10.1126 / sciadv.aat7314
https://Advances.sciencemag.org/content/4/8/8/8/814.

高磁化率

得益于

高磁化率

功能磁共振成像(fMRI)

血液氧合水平依赖(BOLD)功能磁共振成像(fMRI)是超高场(UHF)磁共振成像的一大优点。在超高频下增加的易感效应转化为更大的可观察到的BOLD信号变化，因此改进了fMRI实验[1]，正如在15.2特斯拉大鼠前爪刺激研究中所证明的那样，[2]显示了超过11%的BOLD反应。

功能磁共振成像(Functional MRI)用于研究功能连接，以进一步了解健康和疾病时的脑功能。利用超高频、高分辨率fMRI提供的高灵敏度进行临床前实验是可行的。例如，前爪体感刺激在S1FL中通常只表现出BOLD反应。然而，最近的一项9.4 T和15.2 T的研究仅检测到9.4 T时的S1FL反应，但在15.2 T[5]时，S2和丘脑以及S1FL反应。在热噪声占主导地位的情况下，功能灵敏度还将受益于超高频，因为它直接依赖于灵敏度，间接依赖于时间噪声[2]。这是在UHF[6]下启用的高分辨率研究的情况。

独立成分分析(ICA)在没有á先验假设的情况下识别双侧皮层和纹状体连接网络。数据采集于11.7特斯拉[3]的活体大鼠脑。提供:Mathias Hoehn，马克斯-普朗克神经研究所，德国科隆

瑞士和QSM

使用MRI CryoProbe在15.2特斯拉下获得的超高分辨率T2*加权小鼠大脑数据。方法:FLASH，分辨率:(20 × 20)µm²，切片厚度:150µm，切片:7片，扫描时间:21分钟。B/D)对应的相位图像。

除了BOLD成像，进一步的成像应用依赖于高磁化率效应结合高信噪比，从而受益于超高频，包括磁化率加权成像(SWI)和定量磁化率映射(QSM)[7]。例如，QSM可以在体内应用于研究动物脑卒中模型[8]的微血管系统。

[1] Duyn JH。超高场磁共振成像和功能磁共振成像在人脑研究中的应用前景。科学杂志。2012;62(2):1241 - 1248。doi: 10.1016 / j.neuroimage.2011.10.065。
www.ncbi.nlm.nih.gov pmc /文章/ PMC3389184 /

[2]韩世，儿子jp，cho hj，park Jy，Kim SG。梯度回波和旋转回波血氧依赖于9.4和15.2特斯拉的超高场的功能性MRI。医学中的磁共振。2018;1-10。DOI：10.1002 / MRM.27457 www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/30183108

大鼠脑功能连通性的MRI研究。布鲁克应用说明2012
Functional_Connectivity.pdf

[4] Seehafer Ju，Hoehn H.高分辨率粗体功能MRI对大鼠脑的见解。Bruker应用笔记2011 Bold_mri_appsnote_t13106.pdf

[5]郑文彬，沈HJ，金SG。小鼠BOLD超高场fMRI检测体感网络，包括丘脑核。科学杂志。2019; 195: 203 - 214。doi.org/10.1016/j.neuroimage.2019.03.063 www.ncbi.nlm.nih.gov pubmed / 30946950

[6] Uludağ K, Blinder P.超高场MRI中脑血管生理学与血流动力学反应的联系。科学杂志。2018;168: 279 - 295。doi.org/10.1016/j.neuroimage.2017.02.063 www.ncbi.nlm.nih.gov pubmed / 28254456

Duyn J. MR敏感性成像。磁共振杂志(圣地亚哥，加利福尼亚州 :1997)。2013; 229:198 - 207。doi: 10.1016 / j.jmr.2012.11.013。
www.ncbi.nlm.nih.gov pmc /文章/ PMC3602381 /

谢茂春，蔡春燕，廖茂春，杨建林，苏春华，陈建华。基于定量易感性图的磁共振静脉造影显微镜(QSM-mMRV)对大鼠卒中模型脑微血管的体内形态和功能评估。蒋强编《公共科学图书馆·综合》。2016; 11 (3): e0149602。doi: 10.1371 / journal.pone.0149602。
www.ncbi.nlm.nih.gov pubmed / 26974842

高光谱色散

利用

高光谱色散

光谱学

由于在超高场（UHF）下的灵敏度和高光谱色散增加，天然UHF应用是磁共振光谱（MRS）。可商购的MRS仪器今天随时可用，现场强度高达28个特斯拉，允许小型样品的超高分辨率光谱实验[1]。

同样，超高频MRI磁体可以利用体内增加的化学位移和敏感性。因此，在使用UHF磁体时，已报道了临床前体内MRS的显著改善[Öz 2013, Shemesh Nat Commun 2014, Mlynárik 2008, Shemesh Journal of Cerebral Blood Flow 2014]。虽然光谱编辑序列，如MEGA-PRESS，可以在较低场强下进行GABA成像，但直接序列可以在UHF下使用。例如，15.2 T PRESS用于化学基因工程小鼠GABA的fMRS。[Zohar 2019]值得注意的是，已有研究表明，由于高磁场强度，某些代谢物首次可以在体内检测到[Mlynárik 2008]。

除了灵敏度获得好处和高的化学位移,它可以进一步表明,放松增强策略允许夫人另外利用放松倍水和代谢物之间的差异在超高频产生“无水的夫人不需要常用的水抑制技术[示麦Nat Commun 2014]。

用MRI CryoProbe在15.2特斯拉获得的小鼠活体光谱。A & B)表明体素位置的解剖学参考。C)相应的频谱。方法:STEAM，回波时间1.1 ms，体素大小(2 × 2 × 2) mm³，平移高斯滤波分辨率增强，位移:7%，展宽:7 Hz，扫描时间:17 min。

化学交换核磁共振

除了光谱学，增加的光谱色散也有利于磁化转移技术，如化学交换饱和转移(CEST)成像，导致高选择性[布鲁克CEST]。UHF化学交换技术的进一步优势包括可以达到更高的饱和度[Bruker CEST]和相对于化学位移的汇率降低[Chung 2017]。由于汇率必须小于化学位移，增加的光谱色散允许检测更快的交换化合物[Wu 2016]。

最近从Chung等人的论文。与9.4特斯拉相比，在15.2特斯拉的大鼠脑中胺质子信号显着提高了大鼠质子信号的化学交换效果。据报道，增加了65％，据报道，UHF对化学交流申请的重要性[WU 2016，Bruker FMRI]相比，增加了65％。同一组还在小鼠的后肢中调查磷酸官（PCR）调节，并在15.2特斯拉在9.4特斯拉发现了29％的PcRcest信号。PcRcest在后肢的显着敏感性表明PcRcest对于在肌肉中映射诸如心脏的肌肉中的能量代谢来说是有价值的[涌2019]。

从超高频中受益的一个突出的CEST应用是GluCEST，用于监测神经退行性疾病的局部代谢缺陷[Bruker CEST, Pépin 2016]。例如，GluCEST在过去被发现是一种潜在的亨廷顿病的体内生物标志物，在使用UHF敲入的小鼠模型中应用[Pépin 2016]，最近被用于小鼠癫痫模型，研究发现，慢性蛋氨酸亚砜亚胺(MSO)诱发癫痫的小鼠海马区葡萄糖苷脂对比降低[Bagga 2019]。

此外，有迹象表明，glucoCEST可用于研究与神经元活动相关的代谢。在17.2特斯拉使用大鼠前爪电刺激模型进行的GlucoCEST在刺激时显示出负对比，而BOLD成像提供了正对比，从而证明了CEST功能磁共振成像能够局部监测葡萄糖浓度的时间变化[Roussel 2019]。

［1］Ascend GHZ级
[2] Öz G, Tkáč I, Uğurbil k。临床神经科学对话。2013;15(3):263-278。
www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/pmc3811099/
Shemesh N, Rosenberg JT, Dumez J-N, Muniz JA, Grant SC, fridman L.通过超高场弛缓增强磁共振波谱显示中风大鼠的代谢特性。Nat Commun。2014;5: 4958。doi: 10.1038 / ncomms5958
www.ncbi.nlm.nih.gov pubmed / 25229942
[4] Mlynárik V, Cudalbu C, Xin L, Gruetter R. 1H NMR波谱在14.1特斯拉大鼠大脑:定量的神经化学谱的改进。J Magn Reson, 2008;194: 163 - 168。doi: 10.1016 / j.jmr.2008.06.019
www.ncbi.nlm.nih.gov pubmed / 18703364
Shemesh N, Rosenberg JT, Dumez J-N, Grant SC, Frydman L.超高磁场对缺血的体内代谢T1动力学和纵向弛豫增强。脑血流杂志2014;34(11):1810-1817。doi: 10.1038 / jcbfm.2014.149。
www.ncbi.nlm.nih.gov pmc /文章/ PMC4269758 /
[6] Zohar I，Saraf-Sinik I，Yizhar O，Tal A.功能磁共振光谱探讨在化学工程的小鼠中检测GABA的引发释放。ISMRM 2019 2233.
https://index.mirasmart.com/ISMRM2019/PDFfiles/2233.html
CEST MRI在神经退行性疾病中的代谢成像bob电竞官方网站
[8] Chung JJ, Choi W, Jin T, Lee JH, Kim S-G。在9.4 T和15.2 T NMR的酰胺、胺和NOE的化学交换敏感MRI，生物医学2017;30:e3740。doi.org/10.1002/nbm.3740
www.ncbi.nlm.nih.gov pubmed / 28544035
Wu B, Warnock G, Zaiss M, Lin C, Chen M, Zhou Z, Mu L, Nanz D, Tuura R, Delso G. CEST MRI非mr物理学家综述。2016;EJNMMI物理3:19
www.ncbi.nlm.nih.gov pubmed / 27562024
[10]超高场啮齿类动物大脑的分子和功能MRI对大脑功能的新见解| Bruker: www.energie2point0.com/service/education-training/webinars/pci-webinarsbob电竞官方网站
[11] Chung JJ, Jin T, Lee JH, Kim SG。肌内磷酸肌酸的化学交换饱和转移成像。核磁共振成像技术与应用，2019,38(6):362 - 367。doi: 10.1002 / mrm.27655
www.ncbi.nlm.nih.gov pubmed / 30687942
[12] Pépin J, Francelle L, Carrillo-de Sauvage M-A, de Longprez L, Gipchtein P, Cambon K, Valette J, Brouillet E, Flament J, In vivo imaging of brain glutamate defects In a knock-in mouse model of Huntington’s disease。科学杂志。2016;139: 53 - 64。doi: 10.1016 / j.neuroimage.2016.06.023
www.ncbi.nlm.nih.gov pubmed / 27318215
[13] Bagga P，拾音器，焦旋J，Detre J，Hariharan H，Reddy R.使用谷氨酸加权CEST（葡萄糖）MRI在癫痫的临床前模型中体内测绘星空谷氨酰胺合成酶活性。ISMRM 2019 3121.
https://index.mirasmart.com/ismrm2019/pdffiles/3121.html.
[14] Roussel T，Frydman L，Le Bihan D，Ciobanu L.在超高磁场中的Cest官能MRI检测到神经元激活过程中的脑糖消耗。科学报告9（1）：4423。doi.org/10.1038/s41598-019-40986-9 1
www.ncbi.nlm.nih.gov pubmed / 30872689

相控阵和MRI冷冻探针

利用最佳线圈技术实现最大信号

相控阵和MRI冷冻探针

接收阵列

对于临床系统，最近的研究表明，对于仅接收阵列，信噪比(SNR)随磁场强度[1]超线性增加。这些结果强调了当移动到超高场(UHF)系统时令人印象深刻的信噪比增益。

除了信噪比增益本身，接收阵列线圈进一步提供了加速的可能性，因此有潜力提高空间和时间分辨率。对于临床前超高频成像，阵列线圈可用于脑、心脏、脊柱和身体，并已发现常规使用。

MRI冷冻器

活体小鼠大脑，分辨率29µm, 15.2 T, MRI CryoProbe测量。采集细节:RARE，分辨率:(29 × 29 × 200)µm³，TR: 3.5 s, TE: 25 ms，回波:6，切片:7

在临床前MRI，低温冷却的MRI冷冻毛皮[2]，提供额外的灵敏度升压[3]并发现广泛使用。结合UHF MRI，额外的增益是显着的，并且可以在合理的测量时间内实现最高质量的图像[4]。因此，例如，可以在配备有MRI冷冻探针的临床前15.2特斯拉可以容易地获取体内小鼠脑数据中的超高分辨率。

Pohmann, R, Speck, O, Scheffler, K.使用电流接收线圈阵列在3、7和9.4特斯拉时人脑成像的信噪比和MR组织参数。粉剂。的原因。地中海,2016;75: 801 - 809。doi: 10.1002 / mrm.25677
www.ncbi.nlm.nih.gov pubmed / 25820458

[2] MRI CryoProbes | Bruker www.energie2point0.com/products/mr/preclinical-mri/mri-cryoprobes。

[3] Niendorf T，Pohlmann A，Reimann HM，等。使用低温线圈技术推进小型啮齿动物的心血管，神经血管和肾磁共振成像。药理学的边疆。2015; 6：255。DOI：10.3389 / FPHAR.2015.00255。
www.ncbi.nlm.nih.gov pmc /文章/ PMC4642111 /

[4] Petiet A，Aigrot M-S，Stankoff B.在多级硬化症慢性小鼠模型中以11.7T进行的多峰定量MRI分析检测到灰白色和白质MRI分析。神经科学前沿。2016;10:491。DOI：10.3389 / FNINS.2016.00491。
www.ncbi.nlm.nih.gov pmc /文章/ PMC5081351 /