近日，杜克大學研發的MRI新技術使用超過目前MRI技術64萬倍分辨率為我們展示了一幅小白鼠大腦MRI圖像。

現在MRI技術的局限性

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。現有的MRI技術所提供的圖像雖然可以讓醫生發現腫瘤等疾病，但要查看揭示大腦組織結構的微觀細節，現有的MRI技術已經不夠用了，我們需要更高的清晰度。

清晰64萬倍

在杜克大學活體顯微中心、田納西州衛生科學大學、賓夕法尼亞大學、匹茲堡大學和印第安納大學的支持下，研究人員接過了挑戰，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，從科學角度講，這相當于從像素化的8位圖形過渡到Chuck Close畫作的超現實細節。新圖像的單個體素（可以將其視為立方像素）僅測量5微米。這比臨床MRI分辨率提高了64萬倍。

技術創新過程

為了實現這項技術創新，研究團隊使用了一系列新設備和新技術，這其中包括一個強磁鐵（大多數臨床MRI依賴于1.5到3特斯拉的磁鐵；約翰遜的團隊使用的是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100倍，有助于生成大腦圖像）和一個相當于近800臺筆記本電腦的高性能計算機，用于成像一個大腦。

此gif顯示了在掃描小鼠大腦橫截面上下移動時，高分辨率的彩色腦電路。

在約翰遜和他的團隊“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的成像技術。這種互補技術使他們能夠在整個大腦中標記特定的細胞群，例如在帕金森病研究過程中標記多巴胺細胞群。

然后，團隊將光片圖片（它們可以更準確地查看大腦細胞）映射到原始的MRI掃描上，該掃描在解剖學上更為準確，可以在整個大腦中清晰地查看細胞和電路。借助這種整合的全腦數據成像，研究人員現在可以以前所未有的方式深入了解大腦的微觀奧秘。

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，大腦范圍內的連接性如何發生變化，以及特定區域（如與記憶相關的海馬回）相較于小鼠大腦的其他部分發生更大變化。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網絡的顯著退化。

盡管研究人員是在小鼠上進行的實驗，但這種精細的MRI為創紀錄的分辨率觀察人類整個大腦的結構提供了一種重要的新方法。研究人員表示，小鼠成像的研究數據將在未來用于人體實驗，探究更深層次人體腦結構問題，例如大腦如何隨著年齡、飲食甚至神經退行性疾病（如阿爾茨海默病）發生變化。“這真的是一項開創性工作。我們可以以一種全新的方式來研究神經退行性疾病，”杜克大學的放射學、物理學和生物醫學工程學Charles E. Putman特聘教授G. Allan Johnson博士說道。

MRI未來發展方向

這項新研究于4月17日發表在《美國國家科學院院刊》上，是杜克大學活體顯微中心近40年研究的結果。

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，當最終將設備結合在一起時，就使得革命性的MRI分辨率成為現實。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。這應該有助于更好地了解人類中類似功能的運作或失調。

MRI領域

GE Healthcare

GE Healthcare是美國跨國公司通用電氣（General Electric）的醫療業務部門，總部位于美國伊利諾伊州芝加哥。GE Healthcare成立于1994年，其業務范圍覆蓋醫療影像、監護、生物制藥、藥物研發、細胞治療、以及各種醫療服務和解決方案。GE Healthcare的產品線包括CT、MRI、PET、超聲、核醫學、數字化X射線等診斷設備，還涉及藥物生產、監護設備和健康信息技術等領域。

Signa Premier是GE旗下的一款3.0T高場MRI設備，適用于全身成像，包括神經、肌肉骨骼、心血管和乳腺成像。Signa Premier采用了GE Healthcare的最新技術，如高密度磁體線圈、高度自動化的掃描軟件和先進的圖像處理技術，為臨床醫生提供了高質量、高分辨率的圖像。

西門子醫療

Siemens Healthineers是德國跨國公司西門子在醫療領域的子公司，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。公司的業務領域包括診斷成像、實驗室診斷、高級治療、健康服務和解決方案等。Siemens Healthineers在CT、MRI、X射線、超聲、核醫學、實驗室診斷等領域提供高質量的設備和服務。

Magnetom Vida是西門子醫療旗下的一款3.0T高場MRI設備，適用于神經、肌肉骨骼、心血管和乳腺成像。Magnetom Vida具有BioMatrix技術，可自動適應患者的生物學特征，實現個性化成像。此外，它還具有先進的圖像處理技術，可提高圖像質量，降低噪聲水平。

飛利浦醫療

Philips Healthcare是荷蘭跨國公司飛利浦（Royal Philips）的醫療業務部門，總部位于荷蘭阿姆斯特丹。成立于1891年，Philips Healthcare致力于提供高質量的醫療設備、服務和解決方案。其業務領域包括診斷成像、影像引導治療、患者監護和信息系統、家庭醫療護理等。在診斷成像方面，Philips Healthcare提供CT、MRI、X射線、超聲、核醫學等產品，同時還涉及呼吸治療、睡眠監測、心血管和神經介入治療等領域。

Ingenia Ambition是飛利浦醫療旗下的這是一款1.5T寬孔徑MRI設備，設計旨在為患者提供舒適的掃描體驗。Ingenia Ambition采用了全球首款商用BlueSeal磁體，實現了全自動冷卻，減少設備維護成本。同時，它還具有高度自動化的掃描軟件，簡化操作流程，提高工作效率。

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這項新MRI技術的分辨率超出現有技術64萬倍，為醫學影像領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現和診斷準確率，還有可能揭示人類生物學領域前所未知的細微差異，為未來的研究奠定堅實的基礎。

隨著這項技術的進一步完善和普及，我們期待醫學界將以全新的視角來了解和研究各種疾病的發生機制、治療方法以及病患的康復過程。此外，這一技術的開發也將激勵全球的科研人員不斷推動MRI技術的發展，進一步提高診斷效率和治療效果。

在這個科技創新日新月異的時代，杜克大學的這項研究無疑為醫學科學界帶來了一股強大的推動力。這一革新性的成果將極大地提高全球人民的生活質量，使患者在與疾病的斗爭中獲得更多勝利的希望。讓我們共同期待這項新型MRI技術為人類帶來更多福祉，為我們的未來注入更多光明與希望。未來更多前沿醫學科技，醫潛將持續關注。