标本

掃描的大腦标本來自一名58歲的女性的遺體捐贈。捐贈者無神經系統疾病的病史，死于病毒性肺炎引起的缺氧性呼吸衰竭。屍檢後，大腦标本被固定在濃度10％的福爾馬林中。

圖1 捐獻者大腦标本。從下方(a)、上方(b)、右側(c)和左側(d)的視角對大腦标本進行展示。腦部大體病理檢查正常。

掃描設備

高場強下的離體MRI成像需要多通道接收線圈和大口徑臨床掃描儀，以容納整個大腦樣本。在本次介紹的工作中，研究者們構建了一個集成系統，包括了：定制的31通道接收陣列線圈和體積傳輸線圈。其中，體積傳輸線圈完全包繞需要成像的部位，大小與掃描部位的大小相仿。

所做的準備都是為了實現 7T超高場強下，以100µm各向同性空間分辨率對整個人腦樣本進行離體成像。

圖2 用于整個人腦體外成像的接收陣列線圈和傳輸體積線圈

掃描方法與掃描圖像

掃描機器：一台7T超強核磁共振掃描儀

掃描序列：使用四個SPGR/GRE或FLASH序列。不同的翻轉角度（FA15°、FA20°、FA25°、FA30°）生成多個合成體積，每個合成體積都是一個重新計算的圖像，以提供不同的組織對比度。

掃描時間：每個翻轉角度采集耗時~25小時，共耗時~100小時。

空間分辨率：100µm各向同性

數據大小：8 TB

100是什麼概念呢？大概是你的頭發絲才能懂得的概念。

是真正的微觀概念。

快來欣賞一下圖像！

圖3 FA25°的采集與合成的FLASH25體積的比較。來自FA25°采集（左列）和合成的FLASH25體積（右列）的代表性圖像層面，由上至下以矢狀面、冠狀面和軸位面展示。這些圖像可用來比較FA25°采集（~25小時）和合成的FLASH25體積（~100小時）各自的信噪比特征。圖像均以放射學慣例顯示。

與在體MRI相比，離體MRI在觀察離體人腦的神經解剖學微觀結構方面具有明顯的優勢，尤其在區分皮質層和皮層下核微觀結構方面，即使是最高分辨率在體MRI掃描也無法比拟。

扶好眼鏡，一起來看看圖4和圖5。

圖4 腦幹神經解剖。（a-c）合成的FLASH25圖像的軸位面：腦橋嘴側和中腦尾側部。（d-f）放大顯示圖a-c中矩形内區域。在這個100μm分辨率的離體MRI數據中，可視化的解剖細節超出了在傳統在體MRI數據可以看到的解剖細節。所有圖像均以放射學慣例顯示。神經解剖結構縮寫：Amg=杏仁核；Cb=小腦；CP=大腦腳；MB=乳頭體；P=腦橋；SCP=小腦上腳；VTA=腹側被蓋區；xSCP=小腦上腳x形交叉；Th=丘腦。

圖5 基底神經節和基底前腦神經解剖。(a) 在合成的FLASH25圖像的冠狀面，前聯合代表性層面展示。(b)為(a)中白色矩形框内結構的放大圖像。同樣，在這個體外100μm分辨率的MRI數據集中，可視化的解剖細節超出了在體MRI數據的中可以看到的解剖細節。神經解剖結構縮寫：C=尾狀核；CB=扣帶回；CC=胼胝體；CI=屏狀核；Fx=穹窿；GPe=蒼白球；IC=内囊；NBM=基底核；Ox=視交叉；Put=殼；Sb=紋狀體橋。

這種高分辨率下呈現的微觀結構，就像是看視頻開了藍光，視覺效果拉滿。在獲得較理想的圖像背後，該團隊也做了很多的驗證和比較分析，例如對不同的線圈性能進行信噪比(SNR)分析。請看圖6~

圖6 線圈性能的信噪比(SNR)分析。對于浸泡在高碘酸鹽賴氨酸多聚甲醛中的大腦樣本，由上至下以矢狀面、冠狀面和軸位面展示SNR圖像的代表性圖像層面，由左至右對應不同的線圈。圖像顯示，31通道7T體外線圈(左側列)比31通道7T标準線圈（中間列）的信噪比增益為1.6倍，比64通道3T頭線圈（右側列）的增益為3.3倍。31通道體外線圈陣列的通道間噪聲耦合為11%，比我們之前的陣列提高了2倍。

對采集超高分辨率的圖像進行标準化，将其與标準空間下的高分辨率的結構像進行配準，并視覺評估配準後圖像的解剖學準确性。下方展示了，标準化後的FLASH25圖像作為背景，在深部腦刺激電極 (DBS) 重建時的視覺評估場景。

圖7 将離體 MRI 數據标準化至标準立體定向空間并集成到 Lead DBS 軟件平台中。(a) 對标準化後的FLASH25 數據進行大腦深部刺激的應用示例。使用Lead DBS軟件對DBS電極進行可視化。标準化掃描的中腦嘴側水平的軸向圖像顯示為背景，其中 3D 結構由 DISTAL atlas3 定義，隐藏右下丘腦和左紅核以獲得最佳效果的底層可視化解剖結構。圖 (b) 和 (c) 顯示了 DBS 目标區域的放大視圖：左側蒼白球内部（圖b中的 GPi）和底丘腦核（圖c中的 STN）。

1973年，由最初的磁共振成像系統，得到了著名的核磁共振圖像“諾丁漢的橙子”，再到1980年采集到的第一個頭部磁共振圖像。磁共振的發展也不過40年的時間。

在體MRI采集受時間的限制，并受運動的影響，其分辨率是無法和離體MRI相比的，而微米級别的成像所帶來的遠遠不止對大腦組織結構的了解更加清楚。期待着下一個40年，或未來不長的時間裡，磁共振取得新的突破。此時心裡莫名自豪，并露出慈母般的微笑。也說不上來為啥，就祝福影像人激流勇進，引領時代吧！

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