磁共振成像技术精密、体系复杂，是医学诊断最尖端的设备之一，是心脑血管、神经和肿瘤等全身多种重大疾病临床影像诊断的关键工具。目前全球医学临床上最高场强的磁共振是3T，诞生于2001年。20多年来行业一直追求高于超高场磁共振全身成像系统，以获得更高的全身时空分辨率，从而实现对亚毫米或更微小病灶的精准诊断。然而超高场磁共振系统由于存在高场射频伪影、扫描速度和热安全问题，一直以来没有形成有效的临床解决方案。针对于上述挑战，深圳先进院郑海荣研究团队在超高场全身成像系统射频技术、超高场成像方法及功能代谢成像方面取得一列进展。 

　　 团队基于国际首创5T 超高场全身磁共振平台上，发明了新体制多源非均匀激发磁共振成像方案，研制了48通道头部收发一体射频线圈，相对于3T系统的32通道头部线圈，5T系统的信噪比是3T系统的1.6倍左右，同时在5T系统上的大脑解剖像具有更高的信噪比和图像分辨率，血管图像展示了此前难以观测到的豆纹动脉、髓静脉等微细结构和更多的细节。该成果“5T magnetic resonance imaging: radio frequency hardware and initial brain imaging”发表于Quantitative Imaging in Medicine and Surgery（2023，13(5)：3222-3240），并入选该期封面文章。在腹部成像方面，研究团队在前期攻克的8通道体部容积激发线圈研究基础上，利用新型射频匀场算法可显著提高心脏成像自适应激发的稳定性。相关工作受邀在2023中国生物医学工程大会暨创新医疗峰会进行汇报。 

　　在超高场功能磁共振T1ρ弛豫定量成像方面，团队首次在5.0 T磁共振平台上测试了大脑T1ρ成像的可行性，并比较了使用3.0 T和5.0 T扫描仪所得的T1ρ值。实验结果表明，5.0T下获得了信噪比更高的T1ρ加权图像。在高分辨率成像中，5.0T的信噪比优势更明显。该成果发表在Frontiers in Physics（2022，10:1016932）。团队还提出一种用于基于扩散的MR重建方法——HFS-SDE，并将这种新方法应用于MR T1ρ映射，实现14倍的高加速度，相对于VP-SDE的高速倍数下没有显示伪影，nRMSE值明显优于VP-SDE，并且图像的高频细节得到了更好的重建，该成果“Diffusion generative prior-based highly accelerated MR T1ρ mapping”在2023 ISMRM会议被收录为Power Pitch。 

　　无创反映活体内细胞分子代谢特征对于了解肿瘤和神经退行性疾病等重大疾病的发病机制、制定疾病治疗方案和监测疾病进展至关重要。目前，能用于人体临床的分子代谢成像主要依赖于正电子发射型计算机断层显像技术（PET）或磁共振波谱技术（MRS）。磁共振氘（deuterium，D）代谢成像（DMI）技术是近年来兴起的一种分子代谢成像手段，机体摄入氘标记的探针后，通过磁共振波谱成像技术检测氘标记探针以及它们的下游代谢产物，实现代谢流的定量检测。与PET技术相比，它不仅能够反映机体对探针的摄取，还能提供了更多代谢下游的细节，无电离辐射且易于实施。然而，氘标记探针价格昂贵，人体扫描使用量费用高达数千甚至上万元，昂贵的价格是该技术临床应用的障碍之一。近期，团队成员联合研制了新的氘标记化合物[2,3,4,6,6'-²H₅]-葡萄糖，合成成本显著低于现有商用[6,6'-²H₂]-葡萄糖，团队还在超高场下证明了这种新化合物可以反映大鼠胶质瘤模型的糖酵解通量，这些工作将有力的推动超高场磁共振氘代谢成像的临床应用。该成果“A new deuterium-labeled compound [2,3,4,6,6’-²H₅]-D-glucose for deuterium magnetic resonance metabolic imaging”发表于磁共振分子代谢成像领域重要期刊NMR in Biomedicine上，并选为当期封面文章。 

图1 5T系统 48通道线圈头部收发一体射频线圈(A)，在国际首创5T系统（B)上首次实现了采集分辨率为0.3 mm ×0.3 mm ×1.2 mm的高分辨磁敏感加权成像(C)，较3T系统（E)展示如髓静脉等更丰富的细节。 

图2 利用新型统计初值的射频匀场算法， 显著提高心脏成像自适应激发的稳定性。

图3首次在5.0 T MR平台上测试了大脑T1ρ功能成像。

图4 团队提出的HFS-SDE方法不仅提高了扩散模型的稳定性，并在5T时实现了T1ρ定量成像的高加速，而且更准确地恢复MR图像中的高频细节。

图5：一种磁共振功能成像的新型氘标记[2,3,4,6,6'-2H5]-葡萄糖探针及其在大鼠胶质瘤模型成像。