7.0 T MRI在临床诊疗中的应用（2020完整版）摘要7.0 T MRI显著提高了图像信噪比和空间分辨率，满足了超高分辨率成像 和功能代谢成像的需求，为神经、血管、肿瘤及骨关节成像带来突破性进 展，在探索疾病发病机制、早期诊断、疗效监测和预后评估方面具有良好 的应用前景2017年，全球首台临床7.0 T MR扫描仪获得了欧盟CE认证和美国食品 药品监督管理局颁发的临床准入许可，至今全球已有100余台7.0 T MR 设备装机使用磁场强度和系统梯度性能的提升使7.0 T MR设备的信噪 比、空间分辨率和组织对比度大幅提高，满足了超高分辨率成像和功能代 谢成像的需求7.0 T MR为神经、血管、肿瘤及骨关节成像等多个领域 带来突破性进展，在探索疾病发病机制、早期诊断、疗效监测和疗效评估 方面具有极大潜力笔者就7.0 T MRI在临床诊疗中的应用作以综述一、7.0 T MRI在神经系统中的应用1. 脑血管疾病：7.0 T MR血流和血管壁成像的空间分辨率可达到亚毫米级 别，提高了颅内血管整体可视性和对脑血管病变的检出能力，有利于评估 多种脑血管病变，如动脉粥样硬化等所造成的全脑负担［1］。
在脑小血 管病中，7.0 T MRI不仅能直接显示穿支动脉或小髓静脉形态，对皮层下 微梗死、微出血等多种脑小血管病特征性影像学改变的显示也更为敏感［2］,还能实现对小动脉管壁功能的量化评估［3］,为揭示脑小血管病 病因和病理生理机制提供线索随着空间分辨率的提高，7.0 T MR血管 成像(MRA )对颅内动脉瘤的检出率明显提高,如时间飞跃法(time-of-flight, TOF ) MRA可敏感检出直径＜1 mm的颅内微小动脉 瘤［4］ ;7.0 T血管壁成像亦能实现对动脉瘤壁微结构的在体评估［5, 6］ 在烟雾病中，7.0 T TOF-MRA对深部侧支循环网的显示程度明显优于低 场强MRA［7］,还能观察到侧支血管中的微小动脉瘤因血流动力学变化 而随之发生形变的动态病理过程［4］,为早期防治烟雾病出血、评估烟 雾病治疗效果提供支持2. 脱髓鞘疾病：多发性硬化(multiple sclerosis , MS )是中枢神经系统 常见的自身免疫性炎性脱髓鞘疾病7.0 T MRI提高了 MS病变检出的敏 感度，如7.0 T磁化准备快速梯度回波(magnetization prepared rapid gradient echo , MPRAGE )序列成像可在3.0 T液体衰减反转恢复(FLAIR )序列成像中表现正常的白质区域检出多个MS病变［8］,还能 敏感发现皮层病变［9］。
7.0 T T2*WI能清楚显示MS病变与血管的关系， 提高病变内中央静脉的检出率(3.0 T vs. 7.0 T,45% vs.82% )［ 10］ 该征象在MS中出现的比例远高于视神经脊髓炎或脑小血管病、自身免疫 性疾病等其他白质受累的疾病，可以作为MS鉴别诊断的重要依据［11］ Absinta等［12 ］研究发现，部分MS病灶边缘存在富含铁质的吞噬细胞 和小胶质细胞，在7.0 T磁敏感加权成像(SWI)上显示为病灶边缘环形 低信号，它的持续存在反映了 MS斑块修复失败，直至进展为不可逆性组 织损伤的病理过程，可用于预测MS的不良转归3. 脑肿瘤：胶质瘤是常见的神经系统恶性肿瘤超高场强放大了脱氧血红 蛋白的磁敏感效应，在SWI和T2*WI中可以清楚显示肿瘤新生血管和微 出血情况，在胶质瘤分级评估方面具有较高价值，亦可动态监测肿瘤抗血 管生存治疗的效果［13］超高场强下波谱分辨率明显提高,7.0 T MR 波谱成像(magnetic resonance spectroscopy , MRS )能敏感检测多 种低浓度代谢产物如2-羟基戊二酸(2-hydroxyglutarate , 2-HG )是 致癌基因异柠檬酸脱氢酶(isocitrate dehydrogenase , IDH )突变的代 谢产物，利用MRS量化2-HG的表达水平，可以预测胶质瘤基因分型， 评估肿瘤预后［14］。
4. 神经退行性疾病：7.0 T MRI高分辨率解剖成像可以实现脑内特定结构 的精细分割和体积测量在7.0 T MRI对海马亚区体积测量的研究中显示， 阿尔茨海默病(Alzheimer disease , AD )患者较健康人群以及轻度认知 障碍患者伴有显著的CA1亚区和内嗅皮质萎缩［15］7.0 T MRI还能够 敏感检测神经退行性疾病所伴有的铁代谢异常如7.0 T SWI/T2*WI显示 B淀粉样斑块在皮层的沉积可反映AD的早期病理改变［16］在帕金森 病(Parkinson disease , PD )中,7.0 T SWI/T2*WI 能清楚显示多巴胺 能神经元损伤、神经黑色素减少和铁沉积增加所致的黑质小体-1正常高信 号消失现象，提高了 PD诊断的准确率［17］此外，7.0 T MRI还能够 改进无创脑深部刺激术的靶向定位利用7.0 T扩散加权成像(diffusion weighted imaging , DWI)对丘脑底核运动与非运动功能连接结构进行 分区，可以为PD患者制定个体化手术方案，降低电刺激对丘脑底核非运 动功能区的影响［18］5. 癫痫：超高场强MRI可以对海马及周围结构进行高分辨率成像，显示海 马亚区、齿状回颗粒细胞层以及杏仁体-海马边界，辅助药物难治性颞叶癫 痫的手术治疗［19］。
7.0 T MRI还提高了对致癫痫病灶的检出能力，如 在7.0 T FLAIR序列成像中可以识别低场强MRI无法显示的局灶性皮质发 育不良［20］, T2*WI能准确定位血管畸形所致的癫痫发作区［21］, 从而明确癫痫发作的致病因素，辅助局灶性癫痫的手术切除治疗二7.0 T MRI在骨关节系统中的应用7.0 T MRI信噪比和空间分辨率的显著提高使其在骨关节形态学成像中具 有明显优势Welsch等［22］对比了 3.0和7.0 T膝关节二维和三维常 见MRI序列成像效果，在相同的扫描时间下，7.0 T MRI的空间分辨率较 3.0 T可提高1.3〜3.9倍，骨小梁、关节软骨、半月板和韧带等不同组织 间的对比噪声比显著提高，对骨关节微小病变的检出能力也明显优于3.0 T MRI［23］7.0 T MRI在定量评价骨关节组织特性方面也具有良好的应用价值7.0 T 快速小角度激发(fast low angle shot, FLASH )序列成像可以测定骨小 梁数目、骨体积分数、骨小梁间隔、网状连接水平等多个反映骨小梁微结 构的指标，量化评估骨质疏松的严重程度［24］MR参数定量技术能对 软骨内胶原纤维、蛋白多糖等成分进行定量检测，为骨关节病变的早期诊 断、疗效评估提供支持。
低场强MR参数定量技术受到空间分辨率的限制， 只能对膝关节软骨进行量化，而7.0 T MR参数定量技术的应用不仅拓展 至对髋关节、踝关节等薄层关节软骨成分进行分析，还能追踪半月板和肌 腱韧带的纤维走向Domayer等［25 ］利用7.0 T T2 mapping技术定 量评价了不同术式修复踝关节距骨软骨的中长期效果Riegler等［26］ 则利用7.0 T T2 mapping技术量化评价特发性腕管综合征患者正中神经 纤维轴索损伤情况三、7.0 T MRI在心血管系统中的应用心脏磁共振(cardiac magnetic resonance , CMR )在评价心脏结构、 功能、心肌灌注与心肌组织特征等方面具有重要价值，是评估心功能的金 标准Prothmann等［27］对比了 1.5、3.0和7.0 T MR下稳态自由进 动(steady state free procession , SSFP )电影序列对肥厚性心肌病左 心室功能分析的效果，7.0 T电影序列不仅能准确评价各项心功能参数， 高分辨率成像还能直接显示肥厚性心肌病中心肌隐窝，其在常规场强成像 中无法显示在心肌灌注成像中，Tao等［28］开发了一种双曲正割型饱 和脉冲，使7.0 丁心肌灌注成像取得了良好效果。
心肌组织的弛豫时间在 超高场强的影响下，T1值明显延长、T2*值明显缩短，利用CMR参数定 量技术量化心肌组织弛豫时间的变化，可以敏感检出纤维化、水肿、炎症 等多种病理改变，有望早期诊断心肌疾病，定量评估疾病进展在非对比 增强 MR 冠状动脉成像（MR coronary angiography ,MRCA ）中,Bizino 等［29 ］对24名健康志愿者进行了 7.0 T MRCA扫描，图像信噪比和对 比噪声比较3.0 T MRCA明显改善，空间分辨率提高至0.45 mm，但其 成像时间相对较长（约9 min）,对冠状动脉病变的诊断效能也有待进一 步研究四、7.0 T MRI在体部成像中的应用由于超高场强显著影响了射频场（B1 ）的分布，早期7.0 T MRI在体部成 像中的应用受到很大限制B1分布不均匀性对T2WI的影响更为显著，目 前腹部7.0 T T2WI仍有待改进但7.0 T MRI在改善T1WI血管对比度 方面具有明显优势7.0 T三维FLASH序列和TOF-MRA能分别在27和 33 s内快速完成良好的非对比剂增强腹部血管成像［30］,或完成超低浓 度（0.025 mmol/kg钆布醇）对比剂增强血管成像［31］。
在胆道成像 方面，7.0 T钆塞酸二钠MR胆管成像可以更清楚显示肝内胆管分支走行 ［32］在盆腔成像方面，不同研究团队分别改进了体表和直肠内线圈，获得了 7.0 T高分辨率T2WI图像，能够对前列腺癌的周围浸润情况以及 I B-HB期宫颈癌的病变范围及浸润深度进行良好评估［33, 34 ］此外， 7.0 T MRI在乳腺成像中也逐步展开应用van der Velden等［35 ］采用 选择性水激发技术可以获得具有良好脂肪抑制效果及高分辨率的双侧乳 腺动态增强图像Bogner等［36 ］结合并行成像与分段读出平面回波成 像技术采集双侧乳腺高分辨率DWI图像，对乳腺病变的良恶性鉴别具有 一定价值五、 7.0 T多核素MR成像除了传统的1H成像外，大量自旋原子核如23Na、31P、129Xe携带丰 富代谢和独特示踪信息，也可提供MR信号，这些非质子原子核MRI被 称为多核素MRI但在低场强下多核素MR成像的信噪比很低，并不能被 很好地观测到，只有在超高场强下或超极化状态下才能被检测到信号例 如，人体内源性的23Na，在人体内的含量和所产生的MR信号的敏感度 不足1H的十分之一在超高场强下23Na-MRI的信噪比明显提高，目前 7.0 T 23Na-MRI的空间分辨率最高可达到1.6 mmx1.6 mm ,成像时间 约17 min,在体定量分析组织内23Na浓度，反映组织能量代谢状态以 及细胞膜的完整性。
在评估急性卒中缺血半暗带、胶质瘤诊断分级与疗效 评价及早期评估神经功能障碍等方面有了初步进展［37］23Na-MRI 还可以定量评估软骨中蛋白多糖的变化，早期评估软骨退变［38］,还能 无创评估肾脏生理功能［39］,在乳腺癌等恶性肿瘤的鉴别诊断中也展现 出良好的应用前景［40］六、 7.0 T MRI临床应用面临的挑战超高场强MRI的临床应用仍然面临着挑战磁场分布的不均匀性会降低图 像的信噪比、对比度和均匀度，对图像质量产生负面影响通过采用多通 道射频线圈代替传统的线型或正交射频发射线圈，改进相应的射频匀场算 法，可以提高B1场分布的均匀性，改善图像质量，提高诊断价值超高 场强成像带来射频能量沉积引起的局部组织温度升高、成像噪声过大和成 像时间延长等问题，需要对受试者进行个体化射频功率管理，实时监测人 体组织射频特殊吸收值，尽可能降低梯度系统的运行噪声，使用并行成像 等快速采集技术降低成像时长，以确保超高场强MRI在人体安全、高效地 应。