圖說：澳大利亞昆士蘭大學使用7-特斯拉核磁共振成像掃描儀拍攝的大腦血管照片。

去年12月的早晨，一名男子走進了位于美國明尼阿波利斯的核磁研究中心。在換上患者服後，研究人員對其身體狀況進行了仔細确認——這台10.5-特斯拉核磁儀是世界上用于掃描人體的最強核磁共振成像儀。它的質量約等于3台波音737飛機，其磁場強度比現在可用于臨床檢查的高強成像儀高50%。幾天前，該男子還曾接受了嚴格的檢查，确保其狀況能适應儀器。當男子躺入4米長的檢查倉，“包裹”他的是重達110噸的磁體和600噸的鐵屏蔽。對男子臀部進行1小時的成像後，薄軟骨組織的成像質量将展示儀器的分辨率情況。

中心主任卡米爾·烏格爾比勒（Kamil Ugurbil）對這一天的到來等待已久。在烏格爾比勒和他的同事們将首位患者送入檢查倉之前，他們克服了種種困難，并花費了近4年的時間進行動物測試以及調整磁場強度等。即便如此，他們對成像儀的最終成像效果也沒有把握。但結果證明，漫長的等待是值得的：顯示屏上出現了保護髋臼的極薄軟骨的複雜細節。烏格爾比勒說：“這非常令人興奮，我們的努力得到了回報。”

這台價值1400萬美元的成像儀将該技術推向了新的高度。目前，醫院使用的設備通常為1.5-特斯拉或3-特斯拉，超高場掃描成像儀正在逐漸興起——在全球各地的研究實驗室中，已經有幾十台7-特斯拉的機器。在去年，首個7-特斯拉原型機被批準在美國和歐洲投入臨床使用。除了明尼蘇達大學的超高場掃描儀外，另外兩台11.7-特斯拉掃描儀分别為位于巴黎的生物醫學圖像研究所和美國國立衛生研究院擁有。德國、中國和韓國等國家也在考慮建造14-特斯拉的人體掃描儀。

超高場掃描儀的吸引力顯而易見。磁場越強，信噪比越高，這意味着物體的成像分辨率更高或成像速度更快。3-特斯拉儀器大約可以解析1毫米左右的大腦細節。而7-特斯拉的機器則可以将精确度提高到0.5毫米左右：在這種分辨率尺度下，研究人員可以識别人類大腦皮層内的功能單元，甚至可能首次觀察到信息在人腦神經元集合之間的流動。獲得這樣的效果意味着技術難度和成本的提高。但研究人員已經通過7-特斯拉掃描儀在神經科學和臨床應用方面取得了進展——臨床醫生可以更準确地使用電極進行腦深部刺激治療，還可能更早地發現骨關節炎。

自上世紀70年代中期首個人體掃描儀問世以來，核磁共振技術的基本原理并沒有太大變化。在核磁共振技術誕生之初，許多科學家認為0.5-特斯拉是能達到的最大磁場強度。然而，從20世紀80年代起，1.5-特斯拉、3-特斯拉和7-特斯拉的掃描儀相繼出現。掃描儀磁場強度的增強也帶來了很多負面影響：患者會出現明顯的暈眩感、組織過熱導緻成像質量降低等。為此，研究人員采取了很多調整策略。例如，使用可單獨調節的發射器來産生脈沖等。分辨率的提高也是喜憂參半，因為它會顯著提高掃描儀對輕微運動的敏感度。解決這些問題的研究正在緊密進行中。

盡管還有諸多缺陷，但德國馬克斯普朗克生物控制論研究所的磁共振中心主任克勞斯·舍弗勒（Klaus Scheffler）等認為，超高場掃描儀為觀察活體大腦提供了一個新的窗口，大腦皮層區域功能、神經性疾病以及關節炎症等的研究或因此受益。

編譯：雷鑫宇

審稿：阿淼

責編：南熙

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