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武汉大学中南医院徐海波教授团队携手联影共同承担科技部数字诊断装备研发专项“5.0T 超导磁共振核心部件及系统研发”，研制出国际首款 5.0T 超高场人体全身应用的磁共振产品 uMR Jupiter 5T，获得国际上首张超高场全身磁共振产品批文，填补了国际上超高场人体全身磁共振成像设备的空白。uMR Jupiter 5T 实现了快速高分辨、高对比度成像、医学临床诊断和功能代谢成像的人体应用，目前已建立 5.0T 超高场全身磁共振成像临床应用体系，实现了有效临床转化。
近日，徐海波教授团队利用高信噪比 (SNR) 高带宽自旋回波 (HISE) 技术，在 5T 超高场下评估了脑肿瘤代谢情况，相较于临床常规单体素点分辨波谱成像（PRESS SVS），HISE 在 SNR、脑代谢物检出率和主观评价上体现出了显著优势！该研究成果发表于国际权威期刊 《American Journal of Neuroradiology》。中南医院博士研究生孙文博是文章的第一作者，影像科主任徐海波教授为文章的通讯作者。
磁共振波谱 (1H-MRS) 作为一种无创的在体成像手段，可以定量显示脑肿瘤的三个主要代谢峰: NAA、Cr 和 Cho。根据不同肿瘤的代谢情况，可能观察到乳酸 (Lac)、丙氨酸 (Ala) 和游离脂肪 (Lip)。
然而，临床常规 1H-MRS 检查受限于低场强所带来的低信噪比 (SNR) 和谱分辨率。在 1.5T 下，很难区分 Lac 和 Ala 峰。近年来，一些 1H-MRS 研究表示，随着场强提高，SNR 和谱分辨能力也进而提高，但同时高场强也面临场不均匀和更大化学位移误差的挑战。本文应用了高 SNR 高带宽自旋回波 (HISE) 的成像技术，既利用了高场的信噪比和波谱分辨力优势，又解决了高场强下场不均匀以及化学位移误差的问题，同时还评估了该技术在 5T 场强下检测脑肿瘤代谢物的表现。
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本研究共纳入 23 例病理学确定的脑肿瘤患者。患者首先接受 T2 加权成像用于辅助定位脑肿瘤，随后接受 HISE 和单体素点分辨波谱成像 (PRESS SVS) 检查。TE 设置为 144 ms，用来检测 Lac 信号。本研究比较了 HISE 和 PRESS 对主要代谢物，包括总 NAA (tNAA: 包含 NAA 和 NAAG)、Cr 及总 Cho (tCho: 包含甘油磷酸胆碱和磷酸胆碱)，谱分析结果的半高全宽 (FWHM) 和 SNR。研究还比较了 HISE 和 PRESS 对特殊代谢物 Lac、Ala 及 Lip 信号的检出率。另外，2 位放射科医生对每位患者的 HISE 和 PRESS 谱质量进行了评分，协商一致决定最终分数。
由于 HISE 使用了高带宽脉冲，水模实验展示了在 5T 场强下其相较于常规 PRESS 序列显著减少 CSDE。
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图 1. 水模 (含 100% 水) 实验比较 HISE 和 PRESS 的化学位移误差。红色正方形表示位于水模中心的 FOV，中间图为 HISE 结果，右图为 PRESS 结果
HISE 检测 tNAA 的 FWHM 比用PRESS 检测的显著更小，而 tNAA、Cr 和 tCho 的 SNR 较 PRESS 显著更高。
表 1. HISE 和 PRESS SVS 检测主要代谢物的半高全宽（FWHM) 和信噪比 (SNR) 在所有病例的数值 (平均值±标准差) 比较结果针对所有脑肿瘤，HISE在 21 例中检测到 Lac，PRESS 只检测到 4 例。在 9 例脑膜瘤中，HISE 在 8 例中检测到 Ala，PRESS 只检测到 3 例。PRESS 在 14 例患者中检测到 Lip 信号，HISE 只检测到 11 例。相较于 PRESS，HISE 在谱质量上展现出显著更好的评分。图示典型病例结果。表 2. HISE 和 PRESS SVS 谱质量评分比较结果图 2. 43 岁女性患者，左侧额叶有肿块。这是一例非典型侵入脑实质的脑膜瘤 (WHO 级别 II)。HISE 检测到相对强的 Ala 信号，而 PRESS 无法区分 Ala 和 Lac 峰。HISE 和 PRESS 都未检测到明显的脂肪信号
图 3. 67 岁女性患者，左侧颞叶有肿块，伴随周边水肿。术后病理诊断结果为胶质母细胞瘤 (WHO 级别 IV，IDH1 野生型)。HISE 检测到 Lac 信号，而在 PRESS 中，由于严重的化学位移误差，头皮检测到脂肪信号，且 Lac 信号被脂肪信号所覆盖![]()
图 4. 52 岁男性患者，右侧枕叶有占位性病变，诊断为脑转移瘤。HISE 检测到 Lac 和 Lip 信号，而 PRESS 仅检测到脂肪信号，且 Lac 信号被脂肪信号所覆盖
图5. 71 岁女性患者，右侧桥小脑角区有占位性病变，术后证实为听神经瘤。HISE 检测到微小 Lac 信号，而在 PRESS 中，Lac 信号也被脂肪信号所覆盖
在 5T 全身磁共振系统上，HISE 技术对脑肿瘤的临床诊断显示出比 PRESS 更优的价值。得益于高 SNR 和脑肿瘤目标代谢物检出率，HISE 有望在未来应用于 5T 磁共振脑肿瘤检查。
5T 磁共振技术在丰富的临床实践与科学研究中不断发展成熟，从结构成像到功能成像都展示出令人振奋的应用前景。在 5T 的持续进化中，联影致力于与全球伙伴携手，构筑“5T朋友圈”，共同解锁全身超高场新物种的无穷潜力！[1] Sun, W., Xu, D., Yang, Y., Wen, L., Yu, H., Xing, Y., Song, X., Li, H., & Xu, H. (2024). Improved Detection of Target Metabolites in Brain Tumors with Intermediate TE, High SNR, and High Bandwidth Spin-Echo Sequence at 5T. AJNR. American journal of neuroradiology, 10.3174/ajnr.A8150. Advance online publication.
