[00119126]磁共振成像谱仪研制的关键技术及其应用

磁共振成像是最重要的医学影像技术之一,具有无电离辐射、无损伤、软组织对比度高、可任意方向断层等诸多优点,每天都在拯救着成千上万人的生命。磁共振成像仪器技术的进步一直与磁共振方法学的发展以及应用研究的拓展息息相关。然而,目前国内医疗机构和科研院所使用的磁共振成像仪器主要依赖进口,这既增加了诊疗费用,又限制了国内医学工作者和研究人员对新方法和新应用的探索和突破。要解决当前的困境,我们面临突破技术垄断和市场垄断的双重任务。研制和开发具有自主知识产权的仪器和技术,实现核心技术和关键部件国产化,是突破垄断的关键。 自2008年以来,在上海市科委的支持下,华东师范大学磁共振实验室通过与企业合作,联合研制开发了具有自主知识产权的1.5T超导磁共振成像系统。在研制过程中,我们以系统中的成像谱仪为核心,着力提升谱仪的软硬件技术水平,开发了完全具有自主知识产权的成像谱仪,并基于谱仪技术提出了多种提升成像系统整体性能的技术方法,以及特定成像序列的优化方法,在不增加硬件成本的情况下提高了图像质量。其中具体的发明点包括： 1)率先提出了动态步进接收增益的方法,解决了由磁共振接收系统设计上的两难问题所导致的高分辨磁共振图像信噪比和图像空间分辨率不能同时提高的难题。 2)提出了快速测量和校正梯度延时的新方法,以及补偿梯度涡流短分量的新方法,解决了斜剖面断层成像中三路梯度信号难以精确同步的问题,并克服了梯度涡流短分量的补偿能力受限于梯度放大器瞬间输出功率和带宽的问题。 3)基于谱仪技术,针对特定成像序列提出新的优化方法： a) 提出了同步激发和采集方法,提高了3D磁共振成像速度; b) 提出了一种磁共振成像脉冲时序压缩方法,缩短了启动扫描的等待时间,提高了使用造影剂时图像对比度的增强效果; c) 提出了一种优化快速自旋回波脉冲序列中射频脉冲相位的新方法,克服了主磁场非均匀和梯度场非线性对射频脉冲相位优化产生的影响。 4)开发了基于Sentinel软件锁的软件许可管理软件和软件国际化文本管理软件,解决了谱仪软件版本控制、许可管理,以及软件界面和帮助系统的语言版本控制等问题。为谱仪的产业化,以及与学界和业界同行开展合作研究或者二次开发提供了必要条件。 该项目形成了国家授权发明专利7项,注册软件著作权2项。采用该谱仪的1.5T磁共振成像系统通过安全和性能检测以及临床试验,于2012年10月获得了国家药监局颁发的医疗器械注册证。 成像谱仪是磁共振成像系统的控制中心,其性能和功能在很大程度上决定了成像系统的性能和功能。我们利用谱仪技术优势实现了在保证成像系统整体性能的同时,降低对系统中大功率部件的性能要求。不但有助于提高成像系统整体的稳定性,而且为大功率部件等昂贵关键部件的选择提供了更大的空间,也为国内磁共振同行突破国外对成像谱仪技术及其他核心部件技术的垄断提供了支持。