科技进展

中科院上海微系统所超导实验室在极低场磁共振研究方面取得新进展

  

中科院超导电子学卓越创新中心、上海微系统所信息功能材料国家重点实验室董慧博士团队和德国于利希研究中心Krause教授课题组合作,成功将极低场磁共振成像ULF-MRI图像中±500 Hz带宽内的工频噪声干扰抑制85%以上,解决了无屏蔽或简易屏蔽ULF-MRI成像的固有工频噪声干扰问题,向低成本可移动式MRI系统的实现迈出了坚实的一步。相关论文“Adaptive suppression of power line interference in ultra-low eld magnetic resonance imaging in an unshielded environment发表于磁共振领域权威杂志Journal of Magnetic Resonance》(286 (2018) 52–59)。

磁共振成像MRI技术已成为临床医学诊断不可或缺的手段之一。目前主流临床MRI系统典型场强为1.53.0特斯拉,造价昂贵且对使用环境要求苛刻。ULF-MRI的工作场强比传统MRI4个量级,具有系统简单、造价低廉、对金属不敏感的特点,且无需造影剂可获得肿瘤与正常组织的本征T1对比度,因此近年来受到了广泛的关注和研究。然而来自电网的工频谐波噪声会在ULF-MRI图像中引入带状伪影。这些伪影将跨过样品图像,严重破坏成像质量,影响信噪比。在中科院战略性先导专项(B类)资助下(XDB04020200),本研究以超灵敏磁传感器——超导量子干涉器SQUID——作为信号检测探头,基于工频谐波噪声的空间相关性,从传感器硬件构型和去噪算法设计出发提出ULF-MRI工频谐波干扰的动态抑制方法。本方法的提出有助于降低系统对环境磁场的要求,为后续开展可用于日常普检的低成本移动式MRI系统研究奠定坚实基础。此方法还可推广到采用传统线圈探测的地面磁共振成像、超极化磁共振成像等领域,具有重要应用潜力。

董慧课题组长期从事基于SQUID检测的ULF-MRI系统及前沿应用研究,与美国加州大学伯克利分校、德国于利希研究中心等国际团队保持着紧密的合作关系,在Magn. Reson. Med.J. Magn. Reson.Biosens. Bioelectron.Appl. Phys. Lett.等相关领域国际知名杂志上发表20余篇论文。目前该课题组正继续升级可用于生物组织离体/在体成像的ULF-MRI系统,探索ULF-MRI新应用方向,并研究可适用于ULF-MRI的新型成像造影剂。

原文链接:http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1090780717302835

1 成像频率分别为1.3 kHz4.8 kHz1D MRI噪声抑制效果

 

2 CuSQ4溶液的(a)原始图像、(b)只抑制Z方向噪声的图像和(c)三方向噪声均抑制的图像。图(d)为图(a)(c)的残差图