Science | 打破垄断！香港大学吴学奎团队开发只有0.05特斯拉全身磁共振成像仪

引言

尽管半个世纪以来取得了进步，但全球磁共振成像(MRI)的可及性仍然有限且不均衡，阻碍了其在卫生保健领域的充分潜力。最初，MRI的发展主要集中在0.05 Tesla左右的低场，但在1983年推出1.5Tesla全身超导扫描仪后，进展就停滞了。

2024年5月10日，香港大学吴学奎（Ed X. Wu）团队在Science 在线发表题为“Whole-body magnetic resonance imaging at 0.05 Tesla”的研究论文，该研究使用0.05 Tesla永久磁铁和深度学习消除电磁干扰，开发了一种全身扫描仪，使用标准的墙壁电源插座操作，没有射频和磁屏蔽。

该研究证明了它广泛适用于成像各种解剖结构。此外，还开发了三维深度学习重建，通过利用广泛的高场MRI数据来提高图像质量。这些进步为经济实惠的深度学习驱动的超低场MRI扫描仪铺平了道路，解决了全球各种医疗保健机构未满足的临床需求。

50年前，Paul C. Lauterbur和Peter Mansfield爵士对磁共振成像(MRI)的开创性发展彻底改变了现代医学。MRI现在被广泛认为是医疗保健领域最重要的发明之一。全世界每年进行超过1.5亿次MRI检查，其应用包括肿瘤和中风等疾病的诊断和预后，评估神经、肝胆、胰腺和肌肉骨骼系统的损伤，以及指导介入手术。MRI与其他成像方式相比具有固有的优势；具体来说，它是非电离的、非侵入性的、固有的三维(3D)、定量的和多参数的。这些品质不仅使MRI优于其他成像方式，而且使其成为未来人工智能驱动的医学诊断的有前途的平台。

尽管如此，MRI的可及性仍然很低，而且在世界范围内极不平衡。根据2022年经济合作与发展组织提供的统计数据，全球约有70,000台MRI扫描仪安装。这些扫描仪的分布主要集中在发达国家，在低收入和中等收入国家的可用性有限。例如，非洲每百万居民仅拥有0.7台核磁共振扫描仪，与美国和日本形成鲜明对比，美国和日本分别拥有每百万居民40台和55台扫描仪，这是全球医疗保健差距不断扩大的典型案例。这种情况主要源于与采购、安装、维护、医疗保健和医疗保健相关的可观成本。

现有标准高场超导MRI扫描仪(1.5 T和3 T)的操作。这些临床MRI扫描仪主要位于高度专业化的放射科，大型集中成像中心，通常位于医院和诊所的一楼，具有磁屏蔽。因此，即使在发达国家，创伤中心、急症护理设施、手术室、儿科诊所和社区诊所也大多无法使用核磁共振扫描仪。此外，这些扫描仪通过被动使用体积庞大且全封闭的射频屏蔽室来防止外部电磁干扰(EMI)，从而增加了硬件成本，并损害了其移动性和对患者的友好性。

0.05 Tesla计算驱动的全身MRI（Credit: Science）

该研究开发了一种价格合理、简单、计算能力强的全身0.05 T MRI扫描仪，解决了MRI可及性有限的挑战。低功耗紧凑型扫描仪设计用于从标准交流墙壁电源插座运行，无需射频或磁屏蔽。展示了ULF MRI成像各种人体解剖结构的多功能性和3D深度学习重建的潜力，通过利用计算能力和广泛的高场MRI数据，可以大大提高ULF图像质量。这些进步将为经济实惠、以患者为中心和不确定部位的MRI扫描仪铺平道路，解决全球各种卫生保健机构未满足的临床需求。

原文链接

https://www.science.org/doi/10.1126/science.adm7168

责编|探索君

排版|探索君

文章来源|“iNature”

End