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近日，杜克大學(xué)研發(fā)的ＭＲＩ新技術(shù)使用超過目前ＭＲＩ技術(shù)６４萬倍分辨率為我們展示了一幅小白鼠大腦ＭＲＩ圖像。
０１ＭＲＩ技術(shù)創(chuàng)新
現(xiàn)在ＭＲＩ技術(shù)的局限性
磁共振成像（ＭＲＩ）是用來觀察Ｘ射線難以成像的人體組織的方法。現(xiàn)有的ＭＲＩ技術(shù)所提供的圖像雖然可以讓醫(yī)生發(fā)現(xiàn)腫瘤等疾病，但要查看揭示大腦組織結(jié)構(gòu)的微觀細(xì)節(jié)，現(xiàn)有的ＭＲＩ技術(shù)已經(jīng)不夠用了，我們需要更高的清晰度。
清晰６４萬倍
在杜克大學(xué)活體顯微中心、田納西州衛(wèi)生科學(xué)大學(xué)、賓夕法尼亞大學(xué)、匹茲堡大學(xué)和印第安納大學(xué)的支持下，研究人員接過了挑戰(zhàn)，提高了ＭＲＩ的分辨率，獲得了迄今為止最清晰的小鼠大腦圖像。
研究人員生成了一張比人類典型臨床ＭＲＩ清晰得多的小鼠大腦掃描圖，從科學(xué)角度講，這相當(dāng)于從像素化的８位圖形過渡到Ｃｈｕｃｋ Ｃｌｏｓｅ畫作的超現(xiàn)實(shí)細(xì)節(jié)。新圖像的單個(gè)體素（可以將其視為立方像素）僅測(cè)量５微米。這比臨床ＭＲＩ分辨率提高了６４萬倍。
技術(shù)創(chuàng)新過程
為了實(shí)現(xiàn)這項(xiàng)技術(shù)創(chuàng)新，研究團(tuán)隊(duì)使用了一系列新設(shè)備和新技術(shù)，這其中包括一個(gè)強(qiáng)磁鐵（大多數(shù)臨床ＭＲＩ依賴于１．５到３特斯拉的磁鐵；約翰遜的團(tuán)隊(duì)使用的是９．４特斯拉的磁鐵）、一套特殊的梯度線圈（比臨床ＭＲＩ中的線圈強(qiáng)１００倍，有助于生成大腦圖像）和一個(gè)相當(dāng)于近８００臺(tái)筆記本電腦的高性能計(jì)算機(jī)，用于成像一個(gè)大腦。
此ｇｉｆ顯示了在掃描小鼠大腦橫截面上下移動(dòng)時(shí)，高分辨率的彩色腦電路。
在約翰遜和他的團(tuán)隊(duì)“徹底掃描”小鼠腦部之后，他們使用了另一種稱為光片顯微術(shù)的成像技術(shù)。這種互補(bǔ)技術(shù)使他們能夠在整個(gè)大腦中標(biāo)記特定的細(xì)胞群，例如在帕金森病研究過程中標(biāo)記多巴胺細(xì)胞群。
然后，團(tuán)隊(duì)將光片圖片（它們可以更準(zhǔn)確地查看大腦細(xì)胞）映射到原始的ＭＲＩ掃描上，該掃描在解剖學(xué)上更為準(zhǔn)確，可以在整個(gè)大腦中清晰地查看細(xì)胞和電路。借助這種整合的全腦數(shù)據(jù)成像，研究人員現(xiàn)在可以以前所未有的方式深入了解大腦的微觀奧秘。
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ＭＲＩ未來發(fā)展方向
本次研究成果
在本次研究過程中，共生成了兩組超分辨率的ＭＲＩ圖像，第一組ＭＲＩ圖像展示了小鼠隨著年齡增長，大腦范圍內(nèi)的連接性如何發(fā)生變化，以及特定區(qū)域（如與記憶相關(guān)的海馬回）相較于小鼠大腦的其他部分發(fā)生更大變化。另一組圖像展示了一卷彩虹般的大腦連接，突顯了阿爾茨海默病小鼠模型中神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的顯著退化。
盡管研究人員是在小鼠上進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)，但這種精細(xì)的ＭＲＩ為創(chuàng)紀(jì)錄的分辨率觀察人類整個(gè)大腦的結(jié)構(gòu)提供了一種重要的新方法。研究人員表示，小鼠成像的研究數(shù)據(jù)將在未來用于人體實(shí)驗(yàn)，探究更深層次人體腦結(jié)構(gòu)問題，例如大腦如何隨著年齡、飲食甚至神經(jīng)退行性疾病（如阿爾茨海默病）發(fā)生變化。“這真的是一項(xiàng)開創(chuàng)性工作。我們可以以一種全新的方式來研究神經(jīng)退行性疾病，”杜克大學(xué)的放射學(xué)、物理學(xué)和生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)Ｃｈａｒｌｅｓ Ｅ． Ｐｕｔｍａｎ特聘教授Ｇ． Ａｌｌａｎ Ｊｏｈｎｓｏｎ博士說道。
ＭＲＩ未來發(fā)展方向
這項(xiàng)新研究于４月１７日發(fā)表在《美國國家科學(xué)院院刊》上，是杜克大學(xué)活體顯微中心近４０年研究的結(jié)果。
在這四十年里，約翰遜、他的研究生和在杜克及其他地方的許多合作者，解決了許多問題，當(dāng)最終將設(shè)備結(jié)合在一起時(shí)，就使得革命性的ＭＲＩ分辨率成為現(xiàn)實(shí)。通過將ＭＲＩ變成更高倍的顯微鏡，約翰遜和其他人可以更好地了解人類疾病的小鼠模型，如亨廷頓病、阿爾茨海默病等。這應(yīng)該有助于更好地了解人類中類似功能的運(yùn)作或失調(diào)。
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ＭＲＩ領(lǐng)域
各企業(yè)產(chǎn)品眾多
ＧＥ Ｈｅａｌｔｈｃａｒｅ
ＧＥ Ｈｅａｌｔｈｃａｒｅ是美國跨國公司通用電氣（Ｇｅｎｅｒａｌ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ）的醫(yī)療業(yè)務(wù)部門，總部位于美國伊利諾伊州芝加哥。ＧＥ Ｈｅａｌｔｈｃａｒｅ成立于１９９４年，其業(yè)務(wù)范圍覆蓋醫(yī)療影像、監(jiān)護(hù)、生物制藥、藥物研發(fā)、細(xì)胞治療、以及各種醫(yī)療服務(wù)和解決方案。ＧＥ Ｈｅａｌｔｈｃａｒｅ的產(chǎn)品線包括ＣＴ、ＭＲＩ、ＰＥＴ、超聲、核醫(yī)學(xué)、數(shù)字化Ｘ射線等診斷設(shè)備，還涉及藥物生產(chǎn)、監(jiān)護(hù)設(shè)備和健康信息技術(shù)等領(lǐng)域。
Ｓｉｇｎａ Ｐｒｅｍｉｅｒ是ＧＥ旗下的一款３．０Ｔ高場(chǎng)ＭＲＩ設(shè)備，適用于全身成像，包括神經(jīng)、肌肉骨骼、心血管和乳腺成像。Ｓｉｇｎａ Ｐｒｅｍｉｅｒ采用了ＧＥ Ｈｅａｌｔｈｃａｒｅ的最新技術(shù)，如高密度磁體線圈、高度自動(dòng)化的掃描軟件和先進(jìn)的圖像處理技術(shù)，為臨床醫(yī)生提供了高質(zhì)量、高分辨率的圖像。
西門子醫(yī)療
Ｓｉｅｍｅｎｓ Ｈｅａｌｔｈｉｎｅｅｒｓ是德國跨國公司西門子在醫(yī)療領(lǐng)域的子公司，總部位于德國埃爾蘭根。成立于１８９６年，Ｓｉｅｍｅｎｓ Ｈｅａｌｔｈｉｎｅｅｒｓ原名為Ｓｉｅｍｅｎｓ Ｈｅａｌｔｈｃａｒｅ，于２０１６年更名。公司的業(yè)務(wù)領(lǐng)域包括診斷成像、實(shí)驗(yàn)室診斷、高級(jí)治療、健康服務(wù)和解決方案等。Ｓｉｅｍｅｎｓ Ｈｅａｌｔｈｉｎｅｅｒｓ在ＣＴ、ＭＲＩ、Ｘ射線、超聲、核醫(yī)學(xué)、實(shí)驗(yàn)室診斷等領(lǐng)域提供高質(zhì)量的設(shè)備和服務(wù)。
Ｍａｇｎｅｔｏｍ Ｖｉｄａ是西門子醫(yī)療旗下的一款３．０Ｔ高場(chǎng)ＭＲＩ設(shè)備，適用于神經(jīng)、肌肉骨骼、心血管和乳腺成像。Ｍａｇｎｅｔｏｍ Ｖｉｄａ具有ＢｉｏＭａｔｒｉｘ技術(shù)，可自動(dòng)適應(yīng)患者的生物學(xué)特征，實(shí)現(xiàn)個(gè)性化成像。此外，它還具有先進(jìn)的圖像處理技術(shù)，可提高圖像質(zhì)量，降低噪聲水平。
飛利浦醫(yī)療
Ｐｈｉｌｉｐｓ Ｈｅａｌｔｈｃａｒｅ是荷蘭跨國公司飛利浦（Ｒｏｙａｌ Ｐｈｉｌｉｐｓ）的醫(yī)療業(yè)務(wù)部門，總部位于荷蘭阿姆斯特丹。成立于１８９１年，Ｐｈｉｌｉｐｓ Ｈｅａｌｔｈｃａｒｅ致力于提供高質(zhì)量的醫(yī)療設(shè)備、服務(wù)和解決方案。其業(yè)務(wù)領(lǐng)域包括診斷成像、影像引導(dǎo)治療、患者監(jiān)護(hù)和信息系統(tǒng)、家庭醫(yī)療護(hù)理等。在診斷成像方面，Ｐｈｉｌｉｐｓ Ｈｅａｌｔｈｃａｒｅ提供ＣＴ、ＭＲＩ、Ｘ射線、超聲、核醫(yī)學(xué)等產(chǎn)品，同時(shí)還涉及呼吸治療、睡眠監(jiān)測(cè)、心血管和神經(jīng)介入治療等領(lǐng)域。
Ｉｎｇｅｎｉａ Ａｍｂｉｔｉｏｎ是飛利浦醫(yī)療旗下的這是一款１．５Ｔ寬孔徑ＭＲＩ設(shè)備，設(shè)計(jì)旨在為患者提供舒適的掃描體驗(yàn)。Ｉｎｇｅｎｉａ Ａｍｂｉｔｉｏｎ采用了全球首款商用ＢｌｕｅＳｅａｌ磁體，實(shí)現(xiàn)了全自動(dòng)冷卻，減少設(shè)備維護(hù)成本。同時(shí)，它還具有高度自動(dòng)化的掃描軟件，簡化操作流程，提高工作效率。
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這項(xiàng)新ＭＲＩ技術(shù)的分辨率超出現(xiàn)有技術(shù)６４萬倍，為醫(yī)學(xué)影像領(lǐng)域帶來了革命性的突破。這一重大成果不僅有望提高疾病的早期發(fā)現(xiàn)和診斷準(zhǔn)確率，還有可能揭示人類生物學(xué)領(lǐng)域前所未知的細(xì)微差異，為未來的研究奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
隨著這項(xiàng)技術(shù)的進(jìn)一步完善和普及，我們期待醫(yī)學(xué)界將以全新的視角來了解和研究各種疾病的發(fā)生機(jī)制、治療方法以及病患的康復(fù)過程。此外，這一技術(shù)的開發(fā)也將激勵(lì)全球的科研人員不斷推動(dòng)ＭＲＩ技術(shù)的發(fā)展，進(jìn)一步提高診斷效率和治療效果。
在這個(gè)科技創(chuàng)新日新月異的時(shí)代，杜克大學(xué)的這項(xiàng)研究無疑為醫(yī)學(xué)科學(xué)界帶來了一股強(qiáng)大的推動(dòng)力。這一革新性的成果將極大地提高全球人民的生活質(zhì)量，使患者在與疾病的斗爭(zhēng)中獲得更多勝利的希望。讓我們共同期待這項(xiàng)新型ＭＲＩ技術(shù)為人類帶來更多福祉，為我們的未來注入更多光明與希望。未來更多前沿醫(yī)學(xué)科技，醫(yī)潛將持續(xù)關(guān)注。
（文章來源于互聯(lián)網(wǎng)）
