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GE Silent MR 全球首款静音磁共振简介:大象静音 大音希声

 panyunbo 2017-02-02

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医用磁共振成像(MRI)设备,自20世纪80年代进入临床应用,历经三十余载的不断发展,在扫描速度、图像质量与功能影像方面都取得了长足进步与发展,回顾磁共振发展的历史,GE医疗一直引领着磁共振发展的方向。


1983年全球第一台商用1.5T MR来自GE


超导磁共振应用于临床医学领域的大幕由此拉开。由于超导磁共振相对于低场磁共振图像信噪比更高,扫描速度更快,同时具备更佳的软组织对比度,1.5T MR开始应用于神经系统疾病的诊断,逐步替代CT,成为脑部和脊髓疾病诊断的首选检查方法。此时,MR最主要的检查序列是SE序列,常用的对比度为T1WI像、TWI2像和PDW像。T1WI像主要用于显示解剖形态,T2WI像主要用于显示病变的信号变化。这些对比度图像,对于神经系统肿瘤性和炎症性疾病有着很好的诊断和鉴别作用,但是诊断效果停留在形态诊断方面。由于此时磁体液氦填充周期非常短,常常需要三个月就添加一次液氦,使1.5T超导磁共振的维护成本非常高。

 

1996年全球第一台4K零液氦磁体来自GE

GE在这一年成功开发出全球第一台LCC磁体。这种磁体与以往磁体的最大区别是具备4K冷头技术,可以使超导磁体液氦零挥发,实现了磁体技术的里程碑式突破。4K冷头技术除了使超导磁共振的日常维护成本大幅下降之外,还会使磁体的稳定度和均匀度大幅提升。所以,这种磁体一经推出,就受到全球客户的青睐。截止2014年年底,配备这种磁体的超导磁共振已经在全球销售超过10000台。在扫描技术方面,FSE序列逐渐替代SE序列,成为超导磁共振的主要序列。因为在LCC磁体的高磁场均匀性背景下,FSE序列可以在更短的时间内实现同SE序列一样的图像效果。GE的科学家Dixon,首次开发出两点法的水脂分离技术,可以在一次扫描时同时获得水像和脂像,使骨关节疾病的诊断更为精确,这项技术也以DIXON进行命名。但是,诊断效果仍停留在定性诊断方面。同时,梯度回波序列(GRE)出现并且开始应用于神经系统之外的临床领域,如腹部,但是扫描速度成为限制它在腹部进一步应用的瓶颈。

 

2003年全球第一套多通道射频系统来自GE


GE在这一年开发出了Excite射频系统,这种系统首次采用多条铜线电缆进行信号平行采集,使磁共振采集速度大幅提高,实现了射频技术的里程碑式突破。同时在Excite系统上,还配备了局部拓扑相共振高密度靶线圈。由于单个成像单元面积变小,图像信噪比随之大幅提高,而多单元整体设计保障线圈具备足够覆盖范围。截止2014年底,GE已经在全球销售多通道射频系统超导磁共振超过8000台。基于这种Excite多通道射频系统,GE开发出了针对腹部扫描的LAVA序列,开创了超导磁共振肝脏动态增强成像的新领域。LAVA序列,基于GRE序列,可以在20秒时间之内,实现全部肝脏扫描,同时具备极高的空间分辨率。LAVA序列成为肝脏疾病磁共振诊断的金标准。DWI序列,基于EPI序列,开始在神经系统应用。由于可以在脑卒中发作3个小时之内进行诊断,DWI序列成为急性脑卒中诊断的金标准。但是,DWI在体部以外的应用以及定量评价成为临床医生最为期待的技术进展。

 

2008年全球第一套光纤射频系统来自GE



GE在这一年开发出了全球第一台光纤射频系统,这种系统首次使用光导纤维替代铜线电缆,用光信号替代电信号,进行磁共振信息传输。由于可以完全消除电信号在强磁场环境下的信息损失,光纤射频技术可以使磁共振的整体信噪比提升30%,所以配备这项技术的磁共振图像扫描质量和扫描速度均比传统设备大幅提升。同时,由于光纤材料的特性,使光纤射频系统可以在射频通道数目上进行无限升级,并可以使传输速度大幅提高。截止2014年底,GE已经在全球销售配备光纤射频系统超导磁共振超过5000台。基于光纤射频技术,GE首次开发出具备定量功能的DWI序列eDWI技术。eDWI技术可以在一次扫描过程中,同时获取40B值,通过专门的后处理工作站,定量计算水分子的多峰度扩散值。这项技术可以用于定量测量水肿和肿瘤的细胞密度水平,对疾病的分级、分期和指导治疗有着很好的指导作用。基于eDWI技术,GE还在光纤射频系统平台,开发出了全身DWI技术。可以在8分钟的时间内,进行全身DWI扫描,实现了磁共振设备上的类PET扫描。这项技术可用于全身体检,全身肿瘤筛查,肿瘤分期和肿瘤疗效评估。eDWI技术开创了超导磁共振诊断的定量化时代。

 

2010年全球第一套中空内冷式梯度GE


GE在这一年开发出了全球第一套中空内冷式梯度系统,这种梯度系统创新的采用了中空内冷式的梯度线圈,用冷却液对线圈直接散热,配合独有的三级冷却系统,大幅度提高了梯度系统的稳定性与精准性。截止20159月底,配备螺旋梯度系统的超导磁共振在全球已经超过1500台。从中空内冷式磁共振开始,MR诊断开始全面进入定量化诊断时代。3D ASL技术,采用螺旋K空间成像方式,结合准连续式射频脉冲标记,可以不用外源性造影剂即可进行脑部血流的定量化成像。IDEAL IQ技术,采用多回波成像序列,结合脂肪精准定位,首次对脂肪和铁质进行定量化成像。这项技术可以用于全身各部位,特别是对于肝脏疾病的脂肪变性方面进行精准诊断。例如,对于脂肪肝的定量测量,肝硬化的分级,以及肝癌与其他疾病的鉴别诊断,具有十分独到的诊断意义。


综上所述,超导磁共振的发展历史,经历了无数硬件、序列和功能等方面的创新发展。基于硬件技术的创新,发展出了新序列和新功能,为临床医生提供了各个领域的崭新磁共振技术。MR成像技术已经逐步从形态诊断、定性诊断,发展到功能诊断、定量诊断。诊断将更为精准,并且开始从单纯诊断,发展到兼顾指导治疗和疗效评估。


2015年,GE公司推出全球首款Silent MR——静音磁共振,她是GE公司历经5年研发推出的全球首款静音磁共振。旨在彻底解决限制磁共振发展的两大瓶颈——噪声与盲区,并开发出一套的面向未来拓展型磁共振技术平台,将磁共振设备由传统的诊断型平台,拓展为精准诊断、精准治疗一体化转化医学平台。



DiscoverySilent MR

全球唯一静音磁共振——独有技术优势

2015年初Discovery Silent MR全球首款静音磁共振的推出,从根本上解决磁共振扫描噪声,与磁共振成像盲区两大磁共振发展瓶颈,实现真正零噪声,零盲区成像。


一、扫描零噪声

下图为Discovery Silent MR静音磁共振噪声测试,左图所示扫描间背景噪声在55.2分贝左右,其中包含了空调、风扇、冷头等附属系统固有噪声。右图所示在Silent MR 静音磁共振扫描过程中,噪声水平在55.6分贝与背景噪声相比几乎没有任何增加,实现真正零噪声磁共振扫描。

如下图所示,通过对比我们发现Silent MR 静音磁共振在扫描过程中的噪声水平与豪华轿车匀速行驶中座舱内的噪声水平几乎一致。为患者营造出超乎想象的舒适检查体验。


您可以扫描下方二维码,与我们一同现场体验Silent MR 静音之美:


二、成像零盲区

传统磁共振均存在扫描成像盲区,如致密骨、骨皮质、金属植入物等,因为如上物质中用于成像的氢质子少,信号衰减快等原因,传统磁共振难以捕捉其信号,进而产生成像盲区。Silent MR 静音磁共振采用突破性的SilenZ成像技术,采用零TE(Zero TE)成像技术,在磁共振信号产生瞬间即进行采集接收。实现信号零损失,成像零盲区。


SilenZ 成像技术,有效的弥补了磁共振成像盲区,实现了磁共振成像领域的新突破:








Discovery Silent MR

全球唯一静音磁共振——革命性硬件突破


Silent MR静音磁共振为了突破传统磁共振发展瓶颈,实现零噪声、零盲区成像,在磁共振核心硬件与成像原理上均有革命性的突破,其中包括:


Silent MR采用嵌入式磁体、ACG三维梯度、DMS瞬切射频线圈三大独有硬件突破。嵌入式磁体设计,解决了传统磁共振震动引发噪声问题,同时提高了空间精准性。ACG三维梯度,采用自校准梯度控制系统,将梯度精度提升70%,同时配合DMS数字化超微瞬切射频线圈的超快速瞬切采集,为SIlenZ成像技术的实现,奠定坚实基础。


Silent MR静音磁共振,采用连续式的微动梯度技术,采用快速连续小幅度微动切换,杜绝梯度噪声。配合射频系统连续瞬切式采集,实现了零回波间隔(Zero TE)信号采集,从而实现了零噪声与零盲区成像。为了有效利用SIlenZ成像技术带来的大量数据,开创性的采用3D SPR三维螺旋K空间采集填充技术,解决了扫描速度与成像质量间的固有难题,实现了高速度、高质量、零噪声、零盲区的SilenZ成像技术。



DiscoverySilent MR

全球唯一静音磁共振——临床/科研/诊断/治疗一体化拓展平台

Silent MR静音磁共振,不仅满足于突破常规磁共振发展瓶颈,解决扫描噪声与成像盲区两大问题,更是一款面向未来的为转化医学与精准医学服务的,具有无限拓展潜力的新一代磁共振平台。


面对未来医学影像的发展路线,Silent MR 静音磁共振为影像设备的多模式整合,与诊断与治疗的整合奠定坚实技术,面对医院综合发展的不同需要,可以轻松拓展升级:


面对疾病的精准诊断、精准治疗与无创无辐射治疗,Silent MR 给出了全面拓展解决方案:


疾病精准诊断Silent MR 拓展至一体化TOF-PET/MR平台

疾病精准治疗:Silent MR 拓展至MR Oncology引导精准放疗平台

无创无辐射治疗:Silent MR 拓展至MRgFUS引导聚焦超声治疗平台


DiscoverySilent MR

全球唯一静音磁共振——临床集锦


静音神经功能成像包

Silent MR静音磁共振提供完整的零盲区静音神经系统应用功能包,可以在完全静音的环境下实现全神经系统多对比成像:


SilentMR 神经系统常规成像


Silent MR 静音磁共振可以在全完静音无声的环境下,完成全神经系统的检查,对于高端体检、首长保健、婴幼儿、老年人等噪声敏感、听力易损人群有着良好的检查环境。同时避免了由于噪声引起的患者焦躁情绪与不自主运动引起的伪影、变形等图像质量问题,提高了疾病的诊断精确性。同时由于Silent MR独有的SIlenZ技术,可以有效弥补磁共振在硬脑膜、颅骨等传统磁共振神经系统成像盲区,为疾病的精准诊断与治疗奠定基础:


静音骨科功能包

Silent MR静音磁共振提供完整的零盲区静音四肢关节系统应用功能包,独有的业内最高的16通道瞬切数字通用关节线圈(DMS),可以在完全静音的环境下实现肌骨系统高分辨率多对比成像:

对于骨膜、骨皮质、半月板、关节软骨等解刨结构,由于其中氢质子分布少,且结构致密,常规磁共振难以有效成像,利用Silent MR独有的SIlenZ技术,在第一时间捕获信号,可以有效弥补磁共振在骨科关节领域的成像盲区。

尤其对于关节炎、痛风等常见慢性骨科疾病与骨肉瘤等恶性骨科肿瘤的疾病诊断与治疗有着重要意义:

SilenZ半月板成像


离体动物实验结果表明,对于半月板结构,常规磁共振无法成像,形成箭头所示低信号盲区。静音磁共振利用SIlenZ成像技术有效弥补成像盲区,可以清晰显示半月板结构。



SilenZ关节软骨成像(痛风患者)


SIlenZ 软骨成像技术,清新显示软骨结构,在箭头所示的区域可见软骨结构破坏,并可见浸入邻近骨髓的异常信号改变(尿酸结石)。


静音血管功能包

Silent MR 独有的静音选择性血管标记式非造影剂血管成像技术(SilenZ ASL MRA),是业内唯一的的血流标记式血管成像技术,他具备四大技术突破:

  1. 零造影剂注射

  2. 零噪声干扰

  3. 零静脉污染

  4. 3D 容积高对比度

可以实现静音、无创、无造影剂状态下全身多器官血管MRA成像,对于高端体检、首长保健、婴幼儿、老年人等噪声敏感、造影剂不耐等特殊人群有着良好的检查环境。



SilenZ MRA技术依赖于动脉自旋标记成像原理,而不是依赖于传统TOF的流入对比。这个决定了SilenZ MRA成像实现了直接进行冠状位、矢状位采集,因而更有利于大范围血管成像,其二该技术实现了零TE采集,从而从根本上克服了TOF MRA成像中无法克服的湍流伪影有效克服了常规TOF MRAPC MRA中的湍流伪影和静脉污染。(传统TOF MRA成像中在血管分叉处非常容易产生湍流现象,这导致了TOF MRA上的湍流伪影;而在PC MRA成像对于流速编码有非常严格的要求,但无论如何选择都很难克服静脉污染)


3D ASL

3D ASL技术GE公司独有的一种全脑非造影剂灌注成像技术,3D ASL采用准连续式脉冲标记,因而实现了三维容积全脑无创灌注成像;3D ASL信号读取采用快速自旋回波(FSE),这就有效克服了传统基于EPIASL技术所存在的磁敏感伪影等问题。同时,作为ASL技术,与大家熟悉的对比剂灌注成像(DSC)的一个重要区别是ASL不再依赖于血脑屏障模型,因而其对于血流灌注的评价不受血脑屏障是否完整的影响和干扰,这对于精准定量而言非常重要。


该技术在脑血管病、脑肿瘤等疾病的鉴别诊断、指导治疗、疗效评估方面有着重要的意义,目前已经是GE 3,0T磁共振用户的常规扫描序列,为临床与科研提供了大量帮助:


3D ASL 精准脑梗塞疗效评估


上排图像脑梗塞急性期,弥散图像及ADC显示病变弥散受限,在脑梗塞的急性期3D ASL显示为低灌注改变。下排图像为脑梗塞经过3周治疗后复查,这里的ADC表现为高信号,提示病变区有液化改变,水分子扩散不但不受限,而是变得更自由。此时在3D ASL上表现病变区呈高灌注改变,这种高灌注(也称再灌注)的出现在临床上提示应该停止进一步的溶栓治疗,否则就有可能发展为脑出血。再灌注的血管一般弹性比较差,血脑屏障也不完整。



IEDAL-IQ

IDEALIQ是GE最新推出的脂肪及铁定量成像解决方案,特别是在脂肪定量方面能在一次成像评价全肝脂肪百分比。利用多达六个回波成像技术,可以在一次扫描过程中获得同相位、反相位、脂肪定量图、R2*定量图四种对比度图像。


IDEAl IQ 精准评治疗效果


有了IDEAL IQ精准脂肪定量技术,在临床上我们可以量化评价治疗脂肪变性(脂肪肝)的药物的疗效。这对于指导治疗和药物疗效评价提供更客观的量化评价依据,图中患者在接收药物治疗后,肝内脂肪含量明显降低,治疗效果明显。



IDEAL IQ 全身应用拓展


IDEAL IQ可以实现精准的脂肪定量,而在腰椎骨质疏松等随着矿物质含量的降低会伴有脂肪含量的改变。迄今有的研究已经表明:尽管骨矿物质密度(BMD)被认为是评价骨质疏松的金标准,但在预言是否会进一步发生压缩性骨折方面单纯的BMD并不是唯一评判因素,必须结合骨髓脂肪含量(Bone Marrow Fat BMF)才能做出更准确的判断。可见对于骨髓脂肪含量的精准定量评价具有非常重要的意义。在一些血液病(如白血病、多发性骨髓瘤等),由于病变导致骨髓浸润而会伴有骨髓脂肪含量的变化,而在治疗过程中随着病情的缓解也会出现骨髓脂肪含量的变化。因此精准量化骨髓内(如腰椎)脂肪含量变化对于我们评价血液病程度及疗效评价方面都具有非常深远的意义。


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