一个典型的磁共振成像(MRI)系统包括一个低温磁体(产生静态磁场)，一个射频(RF)线圈和电阻电磁梯度线圈。梯度线圈的速度和强度决定了MRI的检查时间和空间分辨率。
执行快速脉冲序列(如功能神经成像中使用的回声平面图像)的能力是由梯度转换速率决定的，这是梯度强度除以达到该强度的上升时间。1998年，美国食品和药物管理局(FDA)对磁共振成像转率进行了限制，因为有报道称，快速变化的磁场梯度刺激神经电刺激会导致视觉障碍(光幻视)和其他不愉快的感觉。
在美国，回转速率限制为200吨/米/秒。美国国立卫生研究院(NIH)资助的一项研究最近发表在医学物理学华盛顿特区国家儿童医学中心的斯坦利·弗里克医学博士的研究表明，当梯度在非常高的速度下运行时，这些不愉快的感觉就会消失，这可能为超高速核磁共振成像系统开辟了新的市场和应用。
这项前瞻性的对照研究观察了26名成年人，他们的手暴露在快速变化的磁场中。先前的研究预测，在最大磁场强度为400毫特斯拉的情况下，无论磁场变化有多快，至少有一半的受试者会经历神经刺激。新的研究结果表明，在大约100 kHz以上的频率(即，低于10微秒的上升时间，对应于16万T/m/s的转换速率)，在这个场强下，任何被测试对象都没有发生神经刺激(见图1)。发表的研究结果，以及Fricke之前进行的研究，应用于不同的脉冲形状，包括三角形和矩形脉冲。
快速MRI系统的潜在用途
磁共振成像系统具有更强、更快的梯度(见表1)。该研究的共同作者Weinberg Medical Physics LLC(一家位于马里兰州Bethesda的医疗设备设计公司)正在构建一种高空间分辨率的前列腺成像系统，作为前列腺特异性抗原(PSA)筛查的潜在竞争对手。功能性脑成像也使用快速序列，具有高空间分辨率，可以潜在地检查单个神经元。
冠状动脉成像一直是人体核磁共振成像开发人员的圣杯，将促进高分辨率系统，可以在一毫秒内捕捉图像。皮质骨具有非常短的自然磁化衰减时间，因此它自然适合超高速核磁共振成像。
为了遵守国家儿童医学中心减少公众辐射暴露的承诺，Fricke和他的同事们正在构建新的非电离成像系统，用于骨密度测量和牙科成像。该系统可以利用电子自旋共振成像技术，将辐射治疗过程中形成的短命自由基可视化。最后，磁性纳米颗粒需要高转换速率，以实现高空间分辨率(用于成像)和高梯度场强(用于治疗)。我tn
欧文·温伯格，医学博士，温伯格医学物理公司的总裁，是一名执业放射学家，获得了实验等离子体物理学博士学位，并与人共同创立了几家医学成像公司(其产品已被超过50万名女性用于检测和勾画乳腺癌)。目前，他正在研究用于高分辨率牙科和前列腺护理的超高速MRI应用，以及(与学术研究人员)磁性纳米颗粒的图像引导治疗。
欲了解更多信息，请联系温伯格(电子邮件保护)
2022年8月29日
