众所周知，近三十多年是磁共振快速发展的时期，一系列硬件、软件不断推陈出新。西门子医疗从1980年生产出第一台用于临床的MR设备至今，始终凭借在技术领域的不断创新，一直是磁共振技术尤其是尖端技术和发展趋势的领导者。

       "致力创新，着眼未来"，是西门子医疗磁共振事业部一直秉承的核心理念。跟随磁共振技术发展的脚步，让我们一起走进西门子磁共振技术的殿堂。

1　做对临床有意义的磁共振——磁场强度越来越高

       更高的磁场强度是磁共振发展的最初需求。磁共振主磁场强度越高，图像信噪比越高、相对扫描时间越快，功能成像越容易实现，所以在过去的30年中，磁共振扫描仪主磁场的场强已经由0.2 T以下提高到7 T甚至更高。更高场强的磁共振应用于临床是磁体技术的的发展方向之一。西门子是业内7 T及更高场强的超高场磁共振的引领者，国内第一台全身7 T磁共振已经在中国科学院生物物理研究所成功运行，而最新的一台7 T磁共振也已落户浙江大学。

       在对更高场强的不断探索中，西门子不仅仅关注场强本身，我们更关注医生临床应用的效果，即与图像质量息息相关的磁场均匀性^{[1, 2]}。原来人们一直都在关注静态主磁场的均匀度，但随着高场磁共振临床应用越来越多，越来越多的疑惑产生了：为什么主磁场很均匀，可某些部位的压脂图像效果却不尽如人意？为什么在1.5 T心脏磁共振检查中经常用的稳态梯度回波在3 T中不能应用？原因在于动态主磁场的均匀性不够，因为当人体进入磁体腔后，原来的静态磁场被打破，如何把遭到破坏的磁场匀回来就成为影响图像质量的关键了。因此近年来西门子致力于改善动态主磁场的均匀性的靶向匀场技术应运而生，从而实现了临床应用的突破。创新的靶向匀场技术是基于集成在梯度线圈中的额外5个匀场通道和32组匀场线圈，通过全新的匀场序列极大地提高了静态和患者进入磁体腔后的动态磁场均匀度，使传统磁共振无法完成的检查成为可能（见图1、图2）。^[3]

点击查看大图

图1  传统匀场系统。TrueFisp序列伪影严重，无法用于诊断
图2  靶向匀场。TrueFisp序列成为常规，没有伪影。
Fig. 1  Traditional shimming system. Severe artifacts of TrueFisp sequence, cannot be used to diagnose.
Fig. 2  Targeting shimming system. Regular sequence of TrueFisp no artifacts.

2　做医院用得起的磁共振——运行成本越来越低

       高场磁共振刚推出的几年，其高昂的运行维护成本令很多医院望而却步。为了高场磁共振的普及，使医院真正能够用得起，帮医院节约使用成本，西门子在2004年适时推出了零液氦消耗技术，为高场磁共振的普及奠定了基础，时至今日，已广泛应用于全线MR设备。零液氦消耗技术是指：在不停水，不停电，正常使用的情况下，后期的8~ 10年使用周期中，完全不需要添加液氦。仅此一项，就可以为医院节约数百万元的使用成本，使磁共振更好地应用于临床成为了可能。目前各个厂家均已具备零液氦消耗技术，没有配备零液氦消耗技术的磁共振已逐渐被市场淘汰。

       经过十年的市场验证，西门子零液氦消耗技术得到业内的认可。初期，大家认为4K冷头是零液氦技术的关键，但实践证明即使使用了同样的4K冷头，液氦的理论填充周期还是维持在3~ 4年，离磁共振使用周期不添加液氦的目标相差甚远。后来，西门子研发出致密分层降温磁体，该磁体从根本上消除热量传导、避免热量对流和屏蔽热量辐射，从而使理论液氦填充周期提高2倍，达到8~ 10年。所以，实现真正的零液氦消耗技术，最新的4K冷头和完美设计的磁体缺一不可（见图3、图4）。

点击查看大图

图3、图4  4K冷头零液氦磁体
Fig. 3& Fig. 4  4K cold head no liquid helium magnet.

3　做患者关爱的磁共振——开放性和舒适度越来越高

       在高场磁共振逐渐被临床所接纳的过程中，对磁共振提出了更高的要求，如提高儿童患者的检查耐受度^[4]、幽闭恐惧症患者、肥胖患者、特殊强迫体位的患者的检查、高端体检、磁共振介入检查、术中磁共振检查及其它潜在应用等^[5]。为了更好地解决这些问题，西门子在2005年首次将70 cm大孔径、短磁体技术应用于1.5 T磁共振中，在2007年首次将70 cm大孔径、短磁体技术应用于3 T磁共振中，其创新的大孔径、TrueForm适型技术实现了磁体技术的突破。在2010年以后，其他同行也陆续推出大孔径技术，但短磁体技术至今还少有公司获得了重大突破。如今高场磁共振产品日益丰富，选择也越来越多，目前已经可以根据临床需求是否选择大孔径磁共振来细化产品，从而更好地为临床服务（见图5,图6,图7,图8）。^[1,2,6]

点击查看大图

图5  更开放的检查环境
图6  更广阔的检查范围
图7  更舒适的检查感受
图8  更独特的检查要求。
Fig. 5  More open examining environment.
Fig. 6  Much wilder examining scope.
Fig. 7  More comfortable examining feeling.
Fig. 8  More distinct examining domand .

4　做智能简单的磁共振——使用便利性越来越大

       提到磁共振的便利性，不得不提的就是备受医生好评的Tim （total imaging matrix）技术，它是西门子在2011年前推出的全景成像矩阵技术，在提供全身不同检查部位相匹配的超高密度线圈的同时，极大地加快成像速度，为实现更高分辨率成像、更快速成像及最前沿的创新应用提供了最佳的硬件平台，成为了磁共振发展的主流方向之一。目前各个厂家均在其最新的机型上推出类似技术，但在线圈的通道数、线圈的重量、线圈组合的灵活性及患者的舒适度上仍与Tim系统有着较大的差距。

       Tim同时支持多个独立的Matrix矩阵线圈单元。线圈单元之间可自由组合、无缝连接，构成一个拥有超大FOV的全景成像矩阵，通过对多个射频通道的灵活选择，可快速接收任何局部组织的射频信号，兼顾整体与局部。因此，在一次检查当中，无需进行任何人工的线圈调整和设置，也不必施加任何反复的病人定位，极大地节省了扫描时间，减轻了操作技师的工作量，提高了检查流通量。

       Tim革命性的设计理念不仅仅在于线圈的灵活组合、快速的工作流程，同时还使得线圈通道数更高，带来更好的图像质量，如今西门子第4代全景矩阵成像技术Tim4G，借助更高的线圈密度，能够在不更换线圈的同时实现更高质量的大范围、多部位的全身检查，这都得益于双频信号传输技术，将不同线圈单元的信号进行低频载波后，通过一根导线传输到射频接收组件。在提升信噪比的同时，显著改善了信号受干扰的程度，并进一步减少导线数量，令矩阵线圈更加轻便和灵活，是未来发展更高密度线圈的重要保证。同时，更高的线圈通道数需要更高的射频通道支持^[7]，从而可以进行更快、更高分辨率的成像。而磁共振历史上每一次射频通道的提升，也必将带来一次又一次的扫描速度的飞跃，目前最先进的3 T磁共振已将独立射频通道数做到了48，并伴随着高通道的Tim4G接收线圈（见图9）。^[8,9]

       提到磁共振的便利性，另外一个备受好评的就是Dot (day optimizing throughput)智多星^[10,11,12]技术，它是继Tim技术之后磁共振领域的又一次革命，再一次改变磁共振的应用方式。如果说Tim技术引领了十年磁共振发展方向，那么下一个十年就是Dot智能化的时代了^[13]。Dot智多星平台以引导化、个性化和自动化为特点，其"机器人"的扫描模式，不仅"会说话"、"会扫描"、"会思考"还"会学习"。涵盖了从患者准备阶段（如自动定位、个性化扫描方案等）到图像采集阶段（自动配准定位、自动参数优化、自动相位导航等） （图10），以及到自动图像后处理的整个工作流程，在确保稳定而优异的图像质量的同时，大大增加磁共振检查的流通量及高度可重复性，实现了磁共振检查的真正"智能化"，病人流通量较常规磁共振系统高出60％以上^[12]。

点击查看大图

图9A  低密度线圈：低SNR，速度低
图9B  更高的线圈密度：高SNR，更快速度
Fig. 9A  Low density coil: low SNR, low IPAT.
Fig. 9B  Higher density coil: Higher SNR, higher IPAT.

点击查看大图

颅脑层面配准：·无需建模，从第一例患者就可以实现全自动配准·无年龄限制·术前、术后一样可以实现准确评估·针对多种不同的临床检查需求：标准头颅、垂体、海马、眼眶、视神经等等，均可实现。

5　做安全稳定的磁共振——系统稳定性越来越好

       伴随着磁共振应用越来越成熟，人们对射频稳定性的追求也越来越高，尤其表现在做脑功能等高端科研领域。因为纵观磁共振的发展史，不难发现，在80年代磁共振的发展主要集中于磁体系统，90年代磁共振的发展主要集中于梯度系统，而2000年以后磁共振技术的发展更多是体现在射频系统，这也是磁共振高端科研的关键所在^[13]。

       颅脑层面配准：·无需建模，从第一例患者就可以实现全自动配准·无年龄限制·术前、术后一样可以实现准确评估·针对多种不同的临床检查需求：标准头颅、垂体、海马、眼眶、视神经等等，均可实现。

       射频系统分为发射部分和接收部分，传统的射频发射和接收组件均位于设备间，射频发射和接收均是模拟信号在设备间和磁体间传输。第二代分离射频技术包括所谓的"光纤"或"全数字"技术，均是将射频接收通道（即ADC）前置于磁体旁／线圈内，减少模拟信号传输距离，射频接收数字化，在一定程度上改善图像的信噪比^[9]。但是，在如此短的距离内，对磁共振信噪比的贡献则显得微乎其微，理论值会小于0.45%。而真正需要解决的问题是射频发射的数字化（图11），即射频发射机柜到磁体内发射体线圈之间高能信号传输仍旧沿用模拟信号传输，因此是"半数字化设计"！

       射频系统的革命性"太空舱"全内置射频技术已经将射频发射和射频接收都完成了数字化，既保证磁共振信号接收环节信号的有效性，又保证了射频信号发射的保真度和精准度，带来一系列既往磁共振所不具备的先进特性，代表了当前射频发展的最先进水平和未来的发展方向，是第三代射频技术，开创了磁共振应用的新时代^[11]。

       "太空舱"全内置射频实现了射频的发射与接收系统之间、射频系统与梯度系统之间的实时回馈（图11），动态调整射频场的稳定性和精确触发，实现了射频最高精度的实时控制和精准激发，可以有效减轻图像的B1效应，获得更高的B1场稳定性，减少相位误差和伪影^{[14, 15]}的发生，提高数据的稳定性和可重复性^[5]。

点击查看大图

6　做无所不能的磁共振——系统拓展性越来越广

       磁共振作为单一影像设备，具有多参数、高对比、多角度、无辐射等特点，具有广泛的应用前景，然而西门子前瞻性的创新从未停止，在十多年前西门子就已经看到磁共振与其它影像设备相结合所带来的巨大的潜在前景，早于其它公司研发一体化PET/MR^[16]。在2010年北美放射学会上，全球首款一体化PET/MR——BiographmMR震撼登场，在业界引起巨大反响。它将最好的PET和最先进的3 T磁共振整合为一体，通过一次扫描即可同时完成PET和MR检查，获得体内组织结构、功能状态及生物分子代谢等信息，在协助医生更及时、准确地诊断全身各种肿瘤、心血管病^{[3, 17]}和神经系统疾病^[18,19,20]，指导合理治疗、及时监测疗效等方面具有不可替代的优势。

       时隔三年，当医生对PET/MR接受度越来越高，西门子公司凭借其强大的技术优势，在2013年RSNA上推出了全新的第二代mMR-高清HD mMR，将mMR应用推到一个更高、更广的平台。其晶体指纹技术实现全视野一致、小于2 mm的分辨率，基于UTE的个性化衰减校正技术实现精准的MR衰减校正，"指南针"运动校正技术实现了MR和PET功能上的融合，高精度"靶向匀场"技术实现了高质量磁共振成像的基础。如果说第一代MMR实现了PET和MR的互不干扰，那么第二代高清mMR就真正实现了MR和PET两者功能上的有机结合，两者的优势互补、共同提高，必将进一步推进一体化BiographmMR在临床和科研中的广阔应用（图12）。

       目前全球BiographmMR用户已超过60家，为从生物学、分子水平等理解疾病机制提供了可能，大量的科研文献已经证明了其高端临床应用和科研的潜力。

       由此可见，西门子磁共振技术的发展始终秉承着"致力创新，着眼未来"的核心理念，用创新改变着磁共振的未来，引领着磁共振技术的发展潮流，推动医疗影像技术的发展，加速临床诊断和科学研究进步的步伐，为促进人民健康和社会进步做出贡献。

点击查看大图

图12A  传统PET
图12B  高清PET
Fig. 12A  Traditional PET.
Fig. 12B  High definition PET.