“超材料”走进磁共振 成像清晰两至三倍

磁共振成像（Magnetic resonance imaging，MRI）为高端影像检查项目之一，具有无创无害、对比参数多、组织分辨率高和图像清晰等优点，广泛应用于全身肿瘤、神经系统疾病、心脑血管疾病和骨骼肌肉疾病的诊断和早期筛查。最近，清华大学附属北京清华长庚医院放射诊断科郑卓肇教授团队与清华大学机械工程系赵乾副教授及孟永钢教授团队、材料学院周济院士团队密切合作，运用“超材料”打造出国际领先的临床实用型磁共振线圈，可提升图像信噪比2-3倍。

图为“超材料”磁共振线圈

“超材料”是人工合成材料，具有天然材料所不具备的超常物理性质。在1.5T场强机型中，经动物和人体试验，“超材料”线圈所得图像的信噪比是传统表面线圈的2-3倍，不但可用于提高医生诊断病变的信心，也可帮助医生发现更小更早的病变，同时可缩短磁共振检查时间至现状的1/2至1/3，提升检查舒适性。此外，值得一提的是，这款超材料磁共振线圈为智能、无线、无源、频率可调的工作模式，使用时无需改变磁共振机的任何设置，可通用于市面上不同厂家的磁共振机，且可拓展用于3.0T场强机型。

超材料磁共振线圈的构型、控制方式及磁场分布

北京清华长庚医院近年来积极推动医工交叉合作，放射诊断科与清华大学合作团队共同攻关设计，这款新型“超材料”磁共振线圈取得了多项研究突破。首先，团队首创圆柱形超材料构型，解决了超材料磁场增强不均的难题；其次，团队创新性提出了部分调谐谐振模态控制思想，解决了超材料干扰射频发射场的难题；最后，该科研项目完成了临床系列测试，验证了该超材料线圈的临床适用性。

图为信噪比的统计比较、图像质量评分比较

该项技术不但提供了一种全新的磁共振图像信噪比提升方法，也为磁共振线圈的更新换代提供了一种全新思路，对提高我国高端医学影像技术的国际竞争力具有积极意义。据此，合作团队已经递交了多项国家发明专利和国际专利申请，研究成果以论文“自适应圆柱型无线超构表面的临床磁共振成像”(Adaptive Cylindrical Wireless Metasurfaces in Clinical Magnetic Resonance Imaging）发表于国际权威学术刊物《先进材料》（Advanced Materials，2020年IF 30.8498）。清华大学博士研究生池中海、北京清华长庚医院放射诊断科易懿博士和王亚魁博士为本文的共同第一作者，赵乾和郑卓肇为共同通讯作者。

论文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.202102469

文章 放射诊断科 易懿 王亚魁