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摘  要

近年來，隨著醫學技術的不斷發展，各種先進的醫學裝備不斷涌現并應用于各種疾病的臨床診療。核磁共振是一種有效的疾病診斷影像學檢查手段，具有無創性、高分辨率和多參數成像的特點。5.0 T 磁共振成像（MRI）技術為核磁共振的一種類型，在臨床領域如腦血管疾病、心血管疾病、腹部疾病等方面展示出許多優勢。該研究通過對 5.0 T MRI技術的研究發展和臨床應用進行綜述，并展望其未來前景，旨在為臨床應用提供借鑒。

5.0 T 磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）技術是醫學影像領域的前沿技術，目前已經廣泛應用于臨床各種疾病的診斷中，特別是在心腦血管疾病、腹部疾病等領域展現出較大優勢。

本研究主要從 5.0 T MRI 技術的原理、發展歷程、技術優勢、醫學領域中的應用進行綜述，旨在供同行參考。

1. 5.0 T MRI 技術的原理

5.0 T MRI 技術的原理基于核磁共振現象，在強磁場下，人體內部氫原子核與磁場交互產生磁共振效應，經射頻脈沖激勵后轉化為可視圖像。5.0 T MRI 技術通過配備超高場多通道并行體發射系統，結合高性能梯度線圈和梯度放大器，利用平面回波成像（echo planar imaging，EPI）序列相位校正技術，縮短 EPI 回波時間，提高信噪比。

2. 5.0 T MRI 技術的發展歷程

自 20 世紀 70 年代開始，MRI 技術經歷了從基礎原理研究至臨床應用的飛速發展歷程。由于初期MRI 技術主要依賴于低場強設備，成像質量和分辨率欠佳，使其在醫學領域的應用受到限制。隨著超導技術的引入，高場強的超導磁體成為未來超導磁體的主要發展方向，達到了 3.0 T 甚至更高的水平 [1-4]。此技術的革新不僅提高了圖像成像的清晰度和對比度，還使功能成像和分子成像成為可能。

3. 5.0 T MRI 技術優勢

3.1  首創 5.0 T 磁體

上海聯影醫療科技股份有限公司成功研制出全球首款可廣泛應用于全身成像的 5.0T 超導磁共振系統—— uMR Jupite 5.0T，經國家藥品監督管理局審查通過，已于 2022 年 8 月 31 日獲得注冊，批準上市。這款系統采用了創新的磁體設計方式，配備了 5.0T 60 cm 孔徑超導磁體。該磁體采用零液氦揮發冷卻技術，確保了磁場的高均勻度與穩定度，為偏中心掃描、大范圍脂肪抑制以及全身多部位 EPI彌散成像等臨床應用提供了堅實基礎，同時也為未來醫學影像技術的發展開辟了新的道路 [5-6]。

3.2  超高性能梯度系統

uMR Jupiter 5.0 T 搭載了業界領先的 3.5 MW 全數字化、高保真、高精度梯度功率放大器，其性能遠超當前市場主流的科研型 3.0 T 和 7.0 T 磁共振系統的梯度配置。該系統能夠實現高達 120 mT/ms的梯度強度和最高 200 T/ms 的梯度切換率，結合超高場信噪比的優勢，使得高性能梯度在彌散功能成像上能夠實現更短的回波時間（echo tine，TE）時間，從而將彌散成像的信噪比和分辨率提高至前所未有的水平 [7]。

3.3  超高場多通道并行體發射系統

uMR Jupiter 5.0 T 系統采用了 8 通道獨立控制射頻架構，通過對不同患者進行動態實時射頻勻場校準，并且與特定吸收率（specific absorption rate，SAR）仿真數據相結合，在解決高場 B1 不均勻性問題的同時，實現局部熱點控制的優化。此外，uMR Jupiter 5.0 T 還配備了專為高場定制的 SAR 校準監控系統，實時采集并計算患者體內的射頻能量沉積，有效保障了高場全身磁共振成像的安全性，提高了成像質量，確保了患者在進行高場磁共振檢查時的安全性 [6]。

4. 5.0T 磁共振成像技術在醫學領域中的應用

4.1  腦血管疾病

Wei 等 [7] 的研究報道顯示，在 5.0 T MRI 技術的場強下，大腦橫向平面上的平均信噪比值是 3.0 T MRI 的 1.6 倍，說明 5.0 T MRI 技術下圖像的質量更高，信號的穩定性更好。此外，5.0 T MRI 技術的 48 通道頭線圈比 3.0 T MRI 的 32 通道頭線圈具有更高的平行加速能力，成像速度更快。史張等 [8] 通過分析不同場強 MRI 時間飛躍 MR 血管成像（time of flight MR angiography，TOF MRA） 對顱內動脈的成像質量和細節的顯示程度，結果顯示，超高場 5.0 T MRI 技術的信噪比和對比噪聲比顯著高于 3.0 T MRI 圖像。5.0 T MRI 技術對大血管遠段及穿支動脈的圖像顯著優于 3.0 T MRI，能清晰顯示顱內血管的細節，為全面評估腦血管的疾病的診斷和鑒別診斷提供了更好的無創血管成像方案。Zhang 等 [8-9] 的研究也發現，5.0 T MRI 技術TOF MRA 的圖像質量優于 3.0 T MRI，能清晰顯示顱內遠端和小分支動脈。研究表明，5.0 T MRI 技術圖像的血管段顯示效果與 7.0 T MRI 圖像相似。因此，5.0 T MRI 技術顱內高分辨率 TOF MRA 為腦血管疾病的臨床評估提供了一種可能的替代方案。

5.0T TOF-MRA 能明確動脈夾層位置、形態、累及穿支，而 3.0T TOF-MRA 不能顯示，同時 5.0T TOF-MRA 能直觀顯示動脈夾層何假腔。在顯示脈絡膜前動脈應用上，5.0T TOF-MRA 圖像質量主觀評分、圖像信噪比及對比度噪聲比均高于 3.0T TOF-MRA，顯示的脈絡膜前動脈更為清晰，可為臨床診治脈絡膜前動脈相關腦血管病提供依據。

4.2  腹部疾病

Yunfei 等 [10] 對比了 5.0 T MRI 技術與 3.0 T MRI技術的腹部彌散加權成像（diffusion weighted imaging，DWI）效果，發現 5.0 T MRI 技術的圖像質量顯著優于 3.0 T MRI，說明 5.0 T MRI 技術在腹部疾病成像領域的潛力較大，為 5.0 T MRI 技術在腹部成像中的廣泛應用提供了有力支持。

在胰腺疾病成像方面，Zheng 等 [11] 深入研究了 5.0 T MRI 技術高分辨率胰腺解剖及三維胰膽管水成像的效果，結果顯示，與 3.0 T MRI 技術比較，5.0 T MRI 技術能清晰展示主胰管和副胰管的關系，還能觀察到胰管尾部迂曲的形態學變化，為 5.0 T MRI技術在胰腺成像中的應用開辟了新的可能，從而提高了小胰腺病變的檢出率和診斷準確度。

Zheng 等 [13] 報道，5.0 T MRI 技術在腎臟疾病成像方面的研究也取得了重要進展。與 3.0 T MRI檢查技術相比，5.0 T MRI 技術的 T1 加權序列顯示出更高的圖像質量，腎靜脈和動脈的圖像質量更高，表明 5.0 T MRI 技術在腎臟成像中也具有顯著優勢；同時，5.0 T MRI 技術還有助于提高腹部器官組織的信噪比和對比度。盡管 3.0 T MRI 和5.0 T MRI 技術的表觀彌散系數（apparent diffusion coefficient，ADC）比較，差異無統計學意義，但 5.0 T MRI 技術導致皮質和髓質的 T2 值顯著縮短，進一步證實了 5.0 T MRI 技術在腎臟解剖和功能成像中的優越性，為腎臟疾病的臨床診斷和治療提供了更準確的依據。

在膽胰管造影圖像質量方面，與 3.0 T MRI 膽胰管造影相比，5.0 T MRI 膽胰管造影所示膽管樹解剖細節更佳，尤其在膽管擴張上，所示膽管樹分支數目、分支總長度及最大分支長度均大于 3.0 T MRI。在定量肝臟質子密度脂肪分數價值上，5.0 T MRI 采用 8 通道獨立控制射頻架構，對不同患者進行動態實時射頻勻場校準，可在很大程度上解決磁場不均勻問題。使 5.0 T MRI 分辨率更高，更有助于提高定量評估肝臟脂肪的準確性。

4.3  心血管疾病

Lin 等 [13] 研究對比了 5.0 T MRI 技術和 3.0 T MRI技術下的梯度回波電影成像，并將 5.0 T MRI 技術的成像結果與 3.0 T MRI 技術的平衡穩態自由過程電影圖像進行比較，結果顯示，5.0 T MRI 技術的梯度回波電影成像在圖像質量方面表現出與 3.0 T MRI的梯度回波電影成像相當或更佳的效果；此外，5.0 T MRI 技術的梯度回波電影成像圖像的信噪比和對比噪聲比顯著優于 3.0 T MRI 技術的梯度回波電影成像，說明在高場強下，5.0 MRI 技術系統能夠獲取更清晰、準確的圖像。

在心臟功能參數的測量方面，5.0 T MRI 技術的梯度回波電影成像圖像的功能評估結果與 3.0 T MRI 技術的平衡穩態自由處理梯度回波電影成像參考圖像高度相似，說明 5.0 T MRI 技術系統在心臟功能定量評估方面具有較高的準確度。

與 3.0 T MRI 相比，5.0 Ｔ MRI 分辨率何信噪比更優，能更好地平衡心臟成像場強與質量，提供更多的心臟解剖細節，清晰顯示細小心肌梗死，提高評估及診斷準確性。如以梯度回波序列采集的高分辨率電影成像的分辨率達 1.0 mm×1.0 mm，可清晰顯示心腔輪廓、乳頭肌和肌小梁。以相位敏感反轉恢復序列行釓對比劑延遲強化成像的分辨率達0.88 mm×0.88 mm，可獲得高分辨率何高對比度心臟成像，尤其適用于識別及定量分析心肌梗死、纖維化或炎癥等改變。

綜上所述，5.0 T MRI 技術在腦血管疾病、腹部疾病、心血管系統疾病的應用中展現出其獨特的優勢，其在成像速度、分辨率、小病變檢出、診斷準確度方面均優于傳統的磁共振成像。目前，中國醫學科學院北京協和醫院、復旦大學附屬中山醫院、中國醫學科學院深圳先進技術研究院等多家三甲醫院科研院所均已經安裝了 5.0 T MRI 技術，說明我國在超高場強核磁共振技術領域的研究和應用已經取得了較大的進步。隨著醫學影像技術的不斷發展和應用范圍的擴大，5.0 T 磁共振成像技術將成為未來醫療領域的重要支撐。

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