目前，7T在神经和骨肌领域已经日臻成熟并展现出大量的临床潜力和价值，但在体部、心脏成像方面，在软硬件上都有待进一步开发，这也是7T作为一个全新的医学转化平台具有极大魅力的重要组成部分。
实际上，一直以来7T上的创新和进步都离不开7T的使用者，他们在7T的整个研发以及和医学转化过程中都起到了非同寻常的作用。因此，7T乃至超高场的发展，不仅仅取决于厂商，更重要的是研究院所、医院等这些顶级使用者们。
正是基于科研院所用户敏锐的视角、持续的共同开发、无私的分享，以及医院用户不懈的实践和提出基于临床的需求，才最终促进了超高场技术的不断发展，并将大量的早期技术产品化、商业化。
有专家说过：“超高场领域最重要的是朋友圈”，这的确是真实的写照。在过去的二十年里，为了加快医学转化速度，厂家、科研院所、医院不断努力、相互协作，全球7T科研合作社区已经初见成效。
△厂家、科研院所、医院协作，
实施超高场医学转化
为了帮助读者了解目前的超高场朋友圈，也精选了部分国内外超高场site和全球合作研究工作组介绍给大家。
01
部分国内外超高场site及其科研方向：
1.明尼苏达大学
磁共振研究中心（CMRR）
Kamil Ugurbil教授领导的该中心可以称为是超高场磁共振的发源地之一，全球首台7T原型机、首台10.5T原型机都在这里诞生。这里汇聚了医学、物理、工程、信号处理等多学科专家，致力于研发超高场前沿应用及序列。通过多种成像的手段如结构像、波谱等，不但在脑功能成像领域占据重要地位，也不断在神经，心脑血管等疑难疾病的诊断治疗及疗效评估的能力上不断开拓。
最值得一提的是，CMRR将他们基于西门子7T开发的大量7T序列无私分享给其他西门子用户，在其官网就能直接下载。
△CMRR将多年来基于西门子超高场
平台研发的技术无偿向全球分享
2.美国麻省总医院（MGH）
Martinos影像研究中心
作为引领全球最前沿医学影像技术的机构之一，Martinos中心一直致力于研发最先进的影像技术并应用于临床实践。全球首台商业化7T 就在MGH安装，最近又刚刚安装了西门子的MAGNETOM Terra，主要用于高分辨神经成像，脑功能和脑连接组方面的研究。
同时，该中心拥有强大的软硬件开发能力。例如，该中心基于西门子7T开发的超高场脊髓成像专用线圈，配合专用序列和三阶匀场，在西门子7T上实现层面内0.3mm各向同性的高清脊髓图像。这一技术的成熟有助于科研人员更全面的了解中枢神经系统的机制。
△MGH研发的超高场脊髓神经成像技术
3.德国癌症研究中心（DKFZ）
德国癌症研究中心则利用7T专注于肿瘤的研究。这家中心多年来与德国海德堡大学，伍兹堡大学，弗莱堡大学以及西门子研发团队共同将CEST、多核成像、全新射频线圈等7T上最新的超高端软硬件成果应用于包括胶质瘤、前列腺癌等全身各部位肿瘤疾病的探索中。
近期，DKFZ与德国埃尔朗根大学以及海德堡大学合作，独创性对胶质瘤患者进行17O多核7T成像，进而鉴别高级别胶质瘤与瘤周健康组织。由于其优异的临床结果，该研究发表在放射学最顶级期刊Radiology上。
△胶质瘤患者吸入17O后， 在7T上可以观察到
肿瘤组织的CMRO2明显低于周边健康白质与灰质区域
4.中科院生物物理研究所
不仅仅是国际学者，国内顶尖的医学和工程专家也走在7T的最前沿，在超高场的研究中发挥着光与热。早在2011年，中国科学院生物物理所脑与认知科学国家重点实验室就安装了中国第一台7T磁共振系统。
自投入使用以来，该中心围绕着脑疾病形成了从硬件开发（射频线圈等）、序列开发、参数优化以及数据分析的研究闭环。已经在颅内静脉，动态血管成像，脑肿瘤，脑血管畸形诊断，烟雾病等多个领域取得十分有说服力的成果。
特别是在脑小血管病领域，该实验室在一系列高影响因子文章中发表了豆纹动脉成像的研究进展。首先在管壁成像方面，研究者在7T上独创地采用基于空间选择性激发脉冲的内容积3D快速自旋回波（IV-SPACE）序列，将颅内血管壁成像的空间分辨率提升到了0.3mm各向同性，可为穿支动脉粥样硬化病变等研究提供直接的影像学资料。
△相比于传统SPACE，IV-SPACE在7T上可观察到
远端更微小的豆纹动脉管腔和管壁
更进一步的是， 研究人员发展了一套基于7T PC-MRA定量豆纹动脉血流速的方法，并将其用于研究CADASIL患者的脑小血管血流速变化。研究结果发现，与健康对照组相比，CADASIL患者的豆纹动脉血流速有所下降，且与其腔梗数量、白质高信号评分、脑微出血数量等传统的脑小血管病影像指征高度相关。这些结果表明，7T PC-MRA可作为无创评估脑小血管病的小血管功能障碍的有效工具。
△7T PC MRA能有效鉴别CADASIL患者
与健康志愿者脑小血管流速的不同
5.浙江大学神经与认知科学研究所
浙江大学神经与认知科学研究所于2016年引进了国内第一台主动屏蔽MAGNETOM 7T磁共振成像平台，并且于2021年春季完成梯度系统的整体升级。
该7T磁共振成像平台聚焦脑认知与神经基础研究，已为国内外研究组、医院等多家单位提供了40余项的科研服务工作，发表30多篇高质量SCI文章、获得8项国家发明专利。特别是Anna Wang Roe教授团队巧妙的整合了红外激光刺激和超高场功能磁共振扫描（INS-fMRI），助力更深入理解大脑的连接方式和工作原理，继而更好地获取疾病和精准调控相关脑结构和功能，这个重要成果也入选了2019年度中国十大医学科技新闻。
△浙江大学研发的7T INS-fMRI技术。（A）刺激范式。（B）已知神经投射。（C）实验得到皮层到丘脑的链接。黄色高亮处脑区的活动，因激光刺激二增强。刺激点位于D中红色星型图案处。（D）试验获得皮层到皮层的连接。红色星型图案代表刺激点，黄色高亮处为连接点。（E）随机光强度提高，刺激点与连接点的响应都增强。
同时，该研究所还致力于磁共振全新软硬件平台的开发工作。继成功开发了多个7T磁共振人体及动物线圈之后，该研究所白瑞良教授团队与浙江大学药学院凌代舜团队合作，开发了全新的小尺寸铁纳米颗粒磁共振造影剂（P-UDIOC）和T1-T2双模态磁共振成像序列（UHF-DCE-MRI），首次在百微米尺度上实现了颅内微小血管的快速无创成像。该成果也发表在顶级期刊ADVANCED MATERIALS（IF影像因子=27）上。
△相比于传统造影剂（图1b，c），造影剂P-UDIOC组（图1a）大鼠脑部血管在MAGNETOM 7T磁共振上信号显著增强，且SNR在15~90min内持续高于传统造影剂（图1d），并清楚地分辨识别直径约为140 μm的脑膜中动脉（图1e）。
6.复旦大学
类脑智能科学与技术研究院
作为首个国家脑科学数据库临床合作单位之一的复旦大学类脑智能科学与技术研究院于2019年启用了亚洲首台临床科研双模7T磁共振系统——西门子MAGNETOM Terra。
该设备主要用于解析精细脑结构与功能并呈现大脑各种神经递质的分布，解码人类的思维过程，并计划开展大规模的中国人脑部磁共振图谱采集。
目前，该研究院已经与多家单位合作采集了脑卒中、抑郁症等国内重大脑疾病数据1.5万例，并同时围绕精神分裂症、抑郁症、自闭症、脑卒中、精神退行性疾病等六个队列，采集环境、行为、遗传、脑影像、神经等数据，与全球主流生物数据库建立合作共享机制，致力于2023年建成全球最大规模的全维度脑数据库。与此同时，Terra也被用于不典型多发胶质瘤等脑部肿瘤的精准诊断研究中。这项与华山医院合作的课题显示7T能有效解决临床上3T扫描对其的术前诊断及疾病分级容易发生偏差的问题。由于高场强的相关特性，7T 能很好的将病灶的影像学特征与颅内正常组织相区分，对于临床实践也具有宝贵参考价值。这一成果也发表在2021年国际磁共振年会 (ISMRM) 中。
△MAGNETOM Terra 上获得的多模态成像
能有效鉴别不同级别胶质瘤
02
全球7T合作组：
1.HCP人类脑连接组计划
美国国立卫生院（NIH）于2010年启动的“人类连接组”（Human Connectom Project，HCP）脑研究计划，其通过对海量人类的大脑进行包括超高场磁共振在内的多种高分辨数据进行扫描，计划描绘出人类大脑的所有神经连接情况，并对人类精神类疾病做出深入研究。参加研究组的大学和机构包括明尼苏达大学，牛津大学，加州伯克利大学，麻省理工大学，麻省总院在内的25家最顶级医学影像研究中心。
该项目在西门子的7T及经过改造的专用HCP专用3T上启动。西门子随后将该3T商业化，也就是业内大名鼎鼎的的Prisma，并与西门子7T一起成为HCP指定磁共振系统。项目目前已经完成了数据采集阶段，目前已经进入了第二阶段的数据分析及临床研究工作。
2.英国7T联盟（UK 7T Network）
随着英国7T用户的增多，英国的7T用户建立了UK 7T Network以更好进行科研协作。该组织致力于在英国范围内最大限度的分享7T的研发和临床研究经验，目前包括了现有的5家7T研究单位，分别是剑桥大学，卡迪夫大学，牛津大学，诺丁汉大学以及格拉斯哥大学（其中四家使用西门子7T系统，一家使用飞利浦7T）。他们通过定期开展workshop，多中心研究等形式探究7T在临床上的更大潜力。近期，该联盟基于7T共同开发的QSM和R2*同时定量成像技术已经投入临床使用，经多中心研究证实这项定量技术的可重复性比传统算法提高三倍。
△英国7T联盟共同开发的
高分辨QSM与R2*同时成像技术
3.德国超高场成像联盟（GUFI）
为了提高7T的研究效率，德国11个安装超高场磁共振的研究机构共同发起了德国超高场成像联盟（GUFI），该联盟所有成员均使用西门子7T进行研究。
该联盟成立后，建立了技术共享平台，开通各组织成员之间的访问权限，编写超高场使用、安全及伦理等指南，分享成熟扫描参数及数据，有效的提升了德国超高场研究的推进速度。
例如，联盟成员发起了一项多中心研究证实，在成员多个site的西门子7T上扫描的扫的MP2RAGE，PD，SWI，BOLD以及TOF图像有极高的一致性。目前，这套被公认的参数已经共享给全球7T用户。
△德国超高场成像联盟不同site
获得的SWI图像具有高度一致性
4.西门子10T俱乐部
从2015年开始，各用户在采购西门子7T时，往往也会采购西门子与7T具有相同平台的高端科研型3T磁共振MAGNETOM Prisma，用于进行对比验证、随访确认，序列移植等工作，被称为“10T俱乐部“。早期的“10T俱乐部”成员主要是大学科研机构，但近年来，随着MAGNETOM Terra的推出，大量综合顶级医院也加入了10T俱乐部的行列。
目前全球数十家“10T俱乐部”成员已经天然的形成了一个超高场社区，每一个用户都能通过西门子科研团队的帮助，轻松了解和分享国内乃至全球其他用户的科研兴趣、脉冲序列、后处理应用以及特殊线圈等资源。
例如在2018年，长期致力于胶质瘤研究的德国癌症研究中心，通过西门子科研社区C2P平台取得了全球超高场科研引领者-明尼苏达大学开发的7T CEST序列，并开展相关研究。研究发现，使用西门子7T CEST成像，对于疗效的评估相比较传统的疗效评估手段可提前四周，对于未来脑部肿瘤的超早期疗效评估具有重要意义。相关文章于2019年发表在JMRI杂志上。
△德国癌症研究中心使用CEST进行脑部肿瘤的
超早期疗效评估研究成果
在会议交流方面，在西门子磁共振科研部门的协助下，超高场用户之间的交流非常密切，西门子会定期举办全球UHF超高场用户论坛，也积极参与用户间协作，一起分享7T科研经验，寻找研究课题和合作机会。
纵览全球，众多的国内外“10T俱乐部”成员以及形成了科研氛围极其浓厚的“朋友圈”，相信在互通有无、携手共赢的理念下会有更多适用于临床的新技术将被开发和分享。
03
更高更强：Beyond 7T
随着7T的逐渐成熟，科学家们已经把目光放在更高场强的磁共振系统。2013年12月，全球第一台10.5T人体磁共振系统在两辆大型牵引车的守护下成功安装在CMRR。CMRR创始人Kamil Ugurbil教授在装机后兴奋的说道：“这台磁共振将把脑功能成像的极限进一步提升！”
2018年开始，该设备已经获得图像并投入研究工作。
△CMRR明尼苏达磁共振中心，
全球首台10.5T装机
△CMRR明尼苏达磁共振中心所获得的第一批
神经扫描图像，可清晰显示颅内静脉血管分布。
更令人激动的是11.7T也即将来到我们身边。2019年，人类再一次打破人体全身磁共振的场强记录。法国CEA原子能研究所与西门子合作，经过多年的研发积累，开始安装调试世界最高场强的11.7T磁共振系统。
近期，该设备已经完成了初步的梯度调试，这台重132吨长5米的巨型人体显微镜可能达到100µm以内的分辨率，并有望于不远的将来正式投入使用。
△法国原子能研究所与西门子合作开发的
11.7T人体磁共振系统
回顾四十多年的超高场发展历史，众多国内外顶级科研院所的科学家们不断刷新着磁共振场强和分辨率的极限，相信超高场技术会为我们带来一个又一个新的记录和惊喜，让更多患者得到更加妥善的呵护。
1. Kong Q., et al, Optimized inner volume 3D TSE for high resolution vessel wall imaging of intracranial perforating arteries at 7T. Frontiers in Neuroscience 2021;15:620172
2. Xu G., et al. Focal infrared neural stimulation with high field functional MRI: a rapid way to map mesoscale brain connectomes. Science Advances. 2019;5:eaau7046
3. Wang J., et al. An Ultrahigh-Field-Tailored T1-T2 Dual-Mode MRI Contrast Agent for High-Performance Vascular Imaging. Advanced Material. 2021;33(2):e2004917
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