近日，杜克大学研发的MRI新技术使用超过目前MRI技术64万倍分辨率为我们展示了一幅小白鼠大脑MRI图像。
1、MRI技术创新
1.1 现在MRI技术的局限性
磁共振成像(MRI)是用来观察X射线难以成像的人体组织的方法。现有的MRI技术所提供的图像虽然可以让医生发现肿瘤等疾病，但要查看揭示大脑组织结构的微观细节，现有的MRI技术已经不够用了，我们需要更高的清晰度。
1.2 清晰64万倍
在杜克大学活体显微中心、田纳西州卫生科学大学、宾夕法尼亚大学、匹兹堡大学和印第安纳大学的支持下，研究人员接过了挑战，提高了MRI的分辨率，获得了迄今为止最清晰的小鼠大脑图像。
研究人员生成了一张比人类典型临床MRI清晰得多的小鼠大脑扫描图，从科学角度讲，这相当于从像素化的8位图形过渡到Chuck Close画作的超现实细节。新图像的单个体素（可以将其视为立方像素）仅测量5微米。这比临床MRI分辨率提高了64万倍。
1.3 技术创新过程
为了实现这项技术创新，研究团队使用了一系列新设备和新技术，这其中包括一个强磁铁（大多数临床MRI依赖于1.5到3特斯拉的磁铁；约翰逊的团队使用的是9.4特斯拉的磁铁）、一套特殊的梯度线圈（比临床MRI中的线圈强100倍，有助于生成大脑图像）和一个相当于近800台笔记本电脑的高性能计算机，用于成像一个大脑。
扫描小鼠大脑横截面高分辨率的彩色脑电路
在约翰逊和他的团队“彻底扫描”小鼠脑部之后，他们使用了另一种称为光片显微术的成像技术。这种互补技术使他们能够在整个大脑中标记特定的细胞群，例如在帕金森病研究过程中标记多巴胺细胞群。
然后，团队将光片图片（它们可以更准确地查看大脑细胞）映射到原始的MRI扫描上，该扫描在解剖学上更为准确，可以在整个大脑中清晰地查看细胞和电路。借助这种整合的全脑数据成像，研究人员现在可以以前所未有的方式深入了解大脑的微观奥秘。
2、MRI未来发展方向
1.1 本次研究成果
在本次研究过程中，共生成了两组超分辨率的MRI图像，第一组MRI图像展示了小鼠随着年龄增长，大脑范围内的连接性如何发生变化，以及特定区域（如与记忆相关的海马回）相较于小鼠大脑的其他部分发生更大变化。另一组图像展示了一卷彩虹般的大脑连接，突显了阿尔茨海默病小鼠模型中神经网络的显著退化。
尽管研究人员是在小鼠上进行的实验，但这种精细的MRI为创纪录的分辨率观察人类整个大脑的结构提供了一种重要的新方法。研究人员表示，小鼠成像的研究数据将在未来用于人体实验，探究更深层次人体脑结构问题，例如大脑如何随着年龄、饮食甚至神经退行性疾病（如阿尔茨海默病）发生变化。“这真的是一项开创性工作。我们可以以一种全新的方式来研究神经退行性疾病，”杜克大学的放射学、物理学和生物医学工程学Charles E. Putman特聘教授G. Allan Johnson博士说道。
2.2 MRI未来发展方向
这项新研究于4月17日发表在《美国国家科学院院刊》上，是杜克大学活体显微中心近40年研究的结果。
在这四十年里，约翰逊、他的研究生和在杜克及其他地方的许多合作者，解决了许多问题，当最终将设备结合在一起时，就使得革命性的MRI分辨率成为现实。通过将MRI变成更高倍的显微镜，约翰逊和其他人可以更好地了解人类疾病的小鼠模型，如亨廷顿病、阿尔茨海默病等。这应该有助于更好地了解人类中类似功能的运作或失调。
3、MRI领域各企业产品众多
3.1 GE Healthcare
GE Healthcare是美国跨国公司通用电气（General Electric）的医疗业务部门，总部位于美国伊利诺伊州芝加哥。GE Healthcare成立于1994年，其业务范围覆盖医疗影像、监护、生物制药、药物研发、细胞治疗、以及各种医疗服务和解决方案。GE Healthcare的产品线包括CT、MRI、PET、超声、核医学、数字化X射线等诊断设备，还涉及药物生产、监护设备和健康信息技术等领域。
Signa Premier是GE旗下的一款3.0T高场MRI设备，适用于全身成像，包括神经、肌肉骨骼、心血管和乳腺成像。Signa Premier采用了GE Healthcare的最新技术，如高密度磁体线圈、高度自动化的扫描软件和先进的图像处理技术，为临床医生提供了高质量、高分辨率的图像。
3.2 西门子医疗
Siemens Healthineers是德国跨国公司西门子在医疗领域的子公司，总部位于德国埃尔兰根。成立于1896年，Siemens Healthineers原名为Siemens Healthcare，于2016年更名。公司的业务领域包括诊断成像、实验室诊断、高级治疗、健康服务和解决方案等。Siemens Healthineers在CT、MRI、X射线、超声、核医学、实验室诊断等领域提供高质量的设备和服务。
Magnetom Vida是西门子医疗旗下的一款3.0T高场MRI设备，适用于神经、肌肉骨骼、心血管和乳腺成像。Magnetom Vida具有BioMatrix技术，可自动适应患者的生物学特征，实现个性化成像。此外，它还具有先进的图像处理技术，可提高图像质量，降低噪声水平。
3.3 飞利浦医疗
Philips Healthcare是荷兰跨国公司飞利浦（Royal Philips）的医疗业务部门，总部位于荷兰阿姆斯特丹。成立于1891年，Philips Healthcare致力于提供高质量的医疗设备、服务和解决方案。其业务领域包括诊断成像、影像引导治疗、患者监护和信息系统、家庭医疗护理等。在诊断成像方面，Philips Healthcare提供CT、MRI、X射线、超声、核医学等产品，同时还涉及呼吸治疗、睡眠监测、心血管和神经介入治疗等领域。
Ingenia Ambition是飞利浦医疗旗下的这是一款1.5T宽孔径MRI设备，设计旨在为患者提供舒适的扫描体验。Ingenia Ambition采用了全球首款商用BlueSeal磁体，实现了全自动冷却，减少设备维护成本。同时，它还具有高度自动化的扫描软件，简化操作流程，提高工作效率。
这项新MRI技术的分辨率超出现有技术64万倍，为医学影像领域带来了革命性的突破。这一重大成果不仅有望提高疾病的早期发现和诊断准确率，还有可能揭示人类生物学领域前所未知的细微差异，为未来的研究奠定坚实的基础。
随着这项技术的进一步完善和普及，我们期待医学界将以全新的视角来了解和研究各种疾病的发生机制、治疗方法以及病患的康复过程。此外，这一技术的开发也将激励全球的科研人员不断推动MRI技术的发展，进一步提高诊断效率和治疗效果。
在这个科技创新日新月异的时代，杜克大学的这项研究无疑为医学科学界带来了一股强大的推动力。这一革新性的成果将极大地提高全球人民的生活质量，使患者在与疾病的斗争中获得更多胜利的希望。让我们共同期待这项新型MRI技术为人类带来更多福祉，为我们的未来注入更多光明与希望。
