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见微知著 感知精华 ——全超越全科研磁共振Ingenia CX

2018-01-10来源: 互联网 关键字:飞利浦  磁共振  Ingenia  CX

探索未知,见所未见,开创未来。在MRI领域,太多的明天值得探索与期待。飞利浦Ingenia CX磁共振设备具备“全”身全序列压缩感知成像、“超”清微米成像、“越”未来分子成像功能,在超高分辨微米成像、全身压缩感知成像和酰氨质子转移(amide proton transfer, APT)分子成像等前沿领域,迈出了临床应用与科研探索的一大步。


微米成像——显微镜技术洞察微观世界


Ingenia CX显微镜技术将高性能Alpha智能梯度(目镜)与高清数字显微线圈(物镜)完美结合,实现了解剖结构的微米级精细成像;由于显微镜技术减少了部分容积效应对影像的影响,充分满足了临床科研对磁共振空间分辨率的极致需求。


目镜——Alpha智能梯度


Ingenia CX采用Alpha智能梯度,它具备80 mT/m超高梯度场强和200 mT/m/ms的超高梯度切换率,为高b值扩散、脑功能成像、多层同时成像和微米成像提供了强大的硬件基础。Alpha梯度具备4种智能模式,可智能组合梯度场强与切换率,满足不同的临床科研需求。梯度最小驻留时间仅为100 ns,提升了梯度的连续性和稳定性,保障科研定量更精准。


物镜——高清数字显微线圈


Ingenia CX采用的数字化显微线圈直径仅为23 mm/47 mm,且非常轻薄,线圈摆位更方便且更易贴近精细结构的表面。线圈源头的数字化再辅以全程数字化光纤传输,确保获得更加精确的MR信号。数字显微线圈可自动校正线圈的线性度和敏感度,保证影像的信噪比和均匀度。


应用Ingenia CX微米成像,可以清晰显示普通MR成像看不到、看不清的解剖结构:比如手指背侧韧带的第一交叉滑轮,颈总动脉的管腔/管壁,内耳微米成像重建后可以看到面神经、蜗神经以及前庭上下神经。以往采用常规头线圈扫描,耳部有疑似肿物时,常会因影像模糊不清影响诊断;而微米成像时,肿瘤血管的位置关系更清楚,极富术前指导意义。此外,正中神经微米成像可清晰显示腕管内的神经束结构,头皮微米成像甚至可观察到一个个微小的发根。动物实验的分辨率也在不断提升,给予科研工作者更多信心——这就是显微镜微米成像,带给您前所未有的极致影像体验。


压缩感知——压缩时间,感知精华


压缩感知理论由菲尔茨奖获得者陶哲轩和两位美国科学院院士Emmanuel Candes及David Donoho联合提出,被誉为21世纪数学领域最重大的突破之一,被广泛应用于军事、图像处理、天文学、医学等领域。压缩感知具有出色的扫描速度和分辨率,近年来在MRI领域的应用逐渐成为研究热点。


飞利浦将全身全序列压缩感知成像率先应用于Ingenia CX,研发出Compressed SENSE (CS SENSE),突破了信号采集、空间转换和重建速度的限制。通过数字化稀疏采样后做小波变换,在希尔伯特空间(H空间)上离散降噪后做小波逆变换。基于Ingenia CX的Recon 2.0和DDAS后处理优化系统,以56 000幅/s的速度不断优化循环重建后,全身压缩感知成像仅需常规MR扫描时间的1/2~1/4,即能获得与常规MRI相同甚至更佳的成像质量。


与传统的并行采集技术相比,CS SENSE可额外减少50%~70%的扫描时间,降低因屏气失败导致的重扫,并减少影像中的运动伪影。另一方面,CS SENSE可在扫描时间不变的前提下,将影像的空间分辨率提升3~4倍,降低部分容积效应的同时提升了临床诊断效能和科研准确程度。基于Ingenia CX的CS SENSE 全身全序列压缩感知成像可大幅度提升多种序列的扫描速度和影像质量,在MRI领域具有广阔的发展潜力。


在神经成像时:将3D T1、T2、TOF、FLAIR等序列的扫描时间进一步缩短55%;


在腹部成像时:扫描时间缩短高达60%,影像更锐利,运动伪影更少;


在骨肌成像时:扫描时间缩短50%,由于TSE回波链更短,3D成像的锐利度更高;


在心脏成像时:扫描时间缩短70%,减少了运动伪影和屏气失败后的重扫。



分子成像——3D APT 探寻蛋白质的微观世界


探索蛋白质在体内的代谢转移对于相关疾病的临床研究具有重要意义。由于蛋白质中的氢原子被紧密束缚,氢原子核的横向弛豫时间很短,应用常规MR技术无法对其直接探测。3D APT可通过高分辨率影像来评估肿瘤、脑卒中、老年病等疾病的蛋白质表达,为临床诊断与治疗提供重要信息。


当采用某种射频对位于相对于水+3.5ppm(ppm表示10-6)的氨基质子进行连续照射后,酰胺质子与水质子之间发生化学交换,在远离水的位置对感兴趣的氢质子进行射频照射会间接导致水信号的下降。APT 主要测定位于+3.5ppm的酰胺质子的化学转移特性,间接测定细胞内蛋白质和多肽类物质的含量水平,该化学交换过程受到质子种类、质子密度、局部化学环境的酸碱度和蛋白质浓度的影响。


Ingenia CX上的Alpha射频采用2个独立的射频发射源发出射频脉冲,交替激发酰胺质子,实现长达 2 s饱和时间,保证3D APT具有足够的信噪比。mDIXON XD 7峰脂肪模型,APT抑脂效果更好,定量精准度高。基于强大的软硬件基础,飞利浦在 APT 技术上处于领先地位,率先在业界实现APT技术的产品化。目前,近2/3 的APT科研成果基于飞利浦MRI。


Alpha射频在发射和接收时通过 14 个自由度(波形、相位、频率、幅度等)射频匀场,提升 APT 图像均匀性;其同步精准度为 20ps (1ps=1×10-12s) ,系统发出指令到射频接受的时间极短,保证了Ingenia CX系统射频的极速响应和 APT 定量的稳定性。


APT 技术用于临床研究具有重要意义。例如:不同级别的脑肿瘤之间APT信号存在显著差异。10%~15%的高级别肿瘤T1增强不表现为高信号,但APT上有3%~5%的信号上升。当大脑胶质瘤T1信号增强,可利用APT预测出两者的区别,选择不同的治疗方案。对胶质瘤T1增强病灶进行术后随访,APT信号不变即表示治疗有效,可与肿瘤复发进行鉴别。此外,临床研究证实,帕金森病人红核和黑质的APT值通常是下降的,但苍白球和尾状核的APT值上升。在儿童脑发育过程中,APT信号随着年龄的增长而下降,白质比灰质下降速度更快。对于脑梗死病人,扩散和灌注不匹配时,利用APT能在缺血半暗带区域里,区分出无需治疗的良性缺血;APT区域大于扩散区域时表示预后更好,反之则不好。此外,APT也已应用于前列腺、乳腺、肺、肝脏肿瘤方面的研究中。


结语


科研的光明每向前一步,未知的黑暗便后退一分。Ingenia CX超高端科研MR设备,结合飞利浦的海外科研合作、专业科研团队支持和定制化科研平台ISD,将助力您取得更高水平的临床科研成果。


飞利浦期待与您共同探索未知世界,点亮磁共振医学的浩瀚星空。


关键字:飞利浦  磁共振  Ingenia  CX

编辑:鲁迪 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/medical_electronics/article_201801108382.html
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