Выпуски

 / 

2019

 / 

Декабрь

  

Приборы и методы исследований


Магнитно-резонансная томография человека в сверхвысоком поле: новые задачи и новые возможности

 а,  а,  а,  а,  а,  б,  а, в,  а,  а
а Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики, ул. Саблинская 14, Санкт-Петербург, 197101, Российская Федерация
б Национальный медицинский исследовательский центр имени В. А. Алмазова Министерства здравоохранения Российской Федерации, ул. Аккуратова 2, Санкт-Петербург, 197341, Российская Федерация
в School of Electrical Engineering, Aalto University, PO Box 11000, Aalto, FI-00076, Finland

Центральная тенденция развития современной магнитно-резонансной томографии (МРТ) — повышение величины индукции статического магнитного поля, в котором производится регистрация магнитно-резонансных (МР) изображений. Использование в МРТ сверхвысоких полей (7 Тл и более) сопряжено с множественными эффектами, как повышающими или снижающими качество получаемых изображений, так и не наблюдаемыми в более слабых полях. Представлены наиболее значимые следствия использования сверхвысокого поля в МРТ, включающие в себя новые задачи и их решения, а также новые методы и особенности МР-сканирования, не характерные для МРТ в низких и высоких полях (менее 7 Тл).

Текст: pdf
Войдите или зарегистрируйтесь чтобы получить доступ к полным текстам статей.
Ключевые слова: магнитно-резонансная томография, метаматериалы, ЯМР-спектроскопия, обработка изображений
PACS: 07.57.Pt, 87.61.−c (все)
DOI: 10.3367/UFNr.2018.12.038505
URL: https://ufn.ru/ru/articles/2019/12/d/
Цитата: Зубков М А, Андрейченко А Е, Кретов Е И, Соломаха Г А, Мельчакова И В, Фокин В А, Симовский К Р, Белов П А, Слобожанюк А П "Магнитно-резонансная томография человека в сверхвысоком поле: новые задачи и новые возможности" УФН 189 1293–1314 (2019)
BibTexBibNote ® (generic)BibNote ® (RIS)MedlineRefWorks

Поступила: 31 августа 2018, доработана: 18 декабря 2018, 19 декабря 2018

English citation: Zubkov M A, Andreychenko A E, Kretov E I, Solomakha G A, Melchakova I V, Fokin V A, Simovskii C R, Belov P A, Slobozhanyuk A P “Ultrahigh field magnetic resonance imaging: new frontiers and possibilities in human imagingPhys. Usp. 62 (12) (2019); DOI: 10.3367/UFNe.2018.12.038505

Список литературы (240) ↓ Похожие статьи (8)

  1. MacWilliams B Nature 426 375 (2003)
  2. Lauterbur P C Nature 242 190 (1973)
  3. Chang K J et al RadioGraphics 28 1983 (2008)
  4. Carr J C et al Radiology 219 828 (2001)
  5. Rajiah P, Bolen M A RadioGraphics 34 1612 (2014)
  6. Grade M et al Neuroradiology 57 1181 (2015)
  7. Ulmer S, Jansen O (Eds) fMRI. Basics and Clinical Applications (Dordrecht: Springer, 2013)
  8. Fountas K (Ed.) Novel Frontiers of Advanced Neuroimaging (London: InTech, 2013)
  9. Le Bihan D Nature Rev. Neurosci. 4 469 (2003)
  10. Delorme S, Weber M-A Cancer Imaging 6 95 (2006)
  11. Oberhaensli R D et al Br. J. Radiol. 59 695 (1986)
  12. Cadoux-Hudson T A D et al Br. J. Cancer 60 430 (1989)
  13. Stankovic Z et al Cardiovasc. Diagn. Ther. 4 173 (2014)
  14. Burstein D, Bashir A, Gray M L Invest. Radiol. 35 622 (2000)
  15. Wattjes M P, Barkhof F Eur. Radiol. 22 2304 (2012)
  16. Hoult D I, Bhakar B Concepts Magn. Reson. 9 277 (1997)
  17. Chizhik V I et al Magnetic Resonance and Its Applications (Cham: Springer, 2014)
  18. Bottomley P A et al Med. Phys. 11 425 (1984)
  19. Dietrich O et al Eur. J. Radiol. 65 29 (2008)
  20. Kraff O, Quick H H J. Magn. Reson. Imaging 46 1573 (2017)
  21. Moser E et al NMR Biomed. 25 695 (2012)
  22. van der Zwaag W et al NMR Biomed. 29 1274 (2016)
  23. Stüber C et al NeuroImage 93 95 (2014)
  24. Marques J P et al NeuroImage 49 1271 (2010)
  25. Van de Moortele P-F et al NeuroImage 46 432 (2009)
  26. Visser F et al Magn. Reson. Med. 64 194 (2010)
  27. Kangarlu A et al Magn. Reson. Mater. Phys. Biol. Med. 9 81 (1999)
  28. Grams A E et al Clin. Neuroradiol. 23 17 (2013)
  29. Hayes C E et al J. Magn. Reson. 63 622 (1985)
  30. Vaughan J T et al Magn. Reson. Med. 32 206 (1994)
  31. Gabriel S et al Phys. Med. Biol. 41 2271 (1996)
  32. Collins C M et al J. Magn. Reson. Imaging 21 192 (2005)
  33. Ibrahim T S et al Magn. Reson. Imaging 19 219 (2001)
  34. Deniz C M et al Magn. Reson. Med. 69 1379 (2013)
  35. van den Bergen B et al J. Magn. Reson. Imaging 30 194 (2009)
  36. Brink W M et al J. Magn. Reson. Imaging 42 855 (2015)
  37. Katscher U, Börnert P NMR Biomed. 19 393 (2006)
  38. Avdievich N I Appl. Magn. Reson. 41 483 (2011)
  39. Adriany G et al Magn. Reson. Med. 63 1478 (2010)
  40. Raaijmakers A J E et al Magn. Reson. Med. 75 1366 (2016)
  41. Shajan G et al Magn. Reson. Med. 71 870 (2014)
  42. Ertürk M A et al Magn. Reson. Med. 77 884 (2017)
  43. Roemer P B et al Magn. Reson. Med. 16 192 (1990)
  44. Keil B et al Magn. Reson. Med. 66 1777 (2011)
  45. von Morze C et al Concepts Magn. Reson. B 31 37 (2007)
  46. Avdievich N I et al NMR Biomed. 26 1547 (2013)
  47. Yan X et al Appl. Magn. Reson. 46 59 (2015)
  48. Hurshkainen A A et al J. Magn. Reson. 269 87 (2016)
  49. Sievenpiper D et al IEEE Trans. Microwave Theory Tech. 47 2059 (1999)
  50. Padormo F et al NMR Biomed. 29 1145 (2016)
  51. Curtis A T et al Magn. Reson. Med. 68 1109 (2012)
  52. Gilbert K M et al NMR Biomed. 24 815 (2011)
  53. Hess A T et al Magn. Reson. Med. 73 1864 (2015)
  54. Snyder C J et al Magn. Reson. Med. 61 517 (2009)
  55. Rodgers C T et al Magn. Reson. Med. 70 1038 (2013)
  56. Vaughan J T et al Magn. Reson. Med. 61 244 (2009)
  57. Chang G et al J. Magn. Reson. Imaging 39 1384 (2014)
  58. Brown R et al Invest. Radiol. 49 35 (2014)
  59. van den Bergen B et al NMR Biomed. 24 358 (2011)
  60. Fischer A et al PLoS ONE 9 e97465 (2014)
  61. Setsompop K et al Magn. Reson. Med. 60 1422 (2008)
  62. Schmitter S et al Invest. Radiol. 49 314 (2014)
  63. Schmitter S et al Magn. Reson. Med. 70 1210 (2013)
  64. Wu X et al Quant. Imaging Med. Surg. 4 4 (2014)
  65. Wiggins G C et al Magn. Reson. Med. 56 216 (2006)
  66. Engheta N, Ziolkowski R W (Eds) Metamaterials: Physics and Engineering Explorations (Hoboken, N.J.: Wiley-Interscience, 2006)
  67. Горкунов М В, Лапин М В, Третьяков С А Кристаллография 51 1117 (2006); Gorkunov M V, Lapine M V, Tretyakov S A Crystallogr. Rep. 51 1048 (2006)
  68. Lapine M, Tretyakov S IET Microwaves Antennas Propag. 1 3 (2007)
  69. Кильдишев А В, Шалаев В М УФН 181 59 (2011); Kildishev A V, Shalaev V M Phys. Usp. 54 53 (2011)
  70. Вендик И Б, Вендик О Г ЖТФ 83 (1) 3 (2013); Vendik I B, Vendik O G Tech. Phys. 58 1 (2013)
  71. Веселаго В Г УФН 173 790 (2003); Veselago V G Phys. Usp. 46 764 (2003)
  72. Wiltshire M C K et al Science 291 849 (2001)
  73. Radu X, Garray D, Craeye C Metamaterials 3 90 (2009)
  74. Freire M J et al J. Magn. Reson. 203 81 (2010)
  75. Glybovski S B et al Phys. Rep. 634 1 (2016)
  76. Ремнев М А, Климов В В УФН 188 169 (2018); Remnev M A, Klimov V V Phys. Usp. 61 157 (2018)
  77. Slobozhanyuk A P et al Adv. Mater. 28 1832 (2016)
  78. Shchelokova A V et al J. Magn. Reson. 286 78 (2018)
  79. Shchelokova A V et al Phys. Rev. Appl. 9 014020 (2018)
  80. Schmidt R et al Sci. Rep. 7 1678 (2017)
  81. Schmidt R, Webb A ACS Appl. Mater. Interfaces 9 34618 (2017)
  82. Jouvaud C et al Appl. Phys. Lett. 108 023503 (2016)
  83. Zubkov M et al NMR Biomed. 31 e3952 (2018)
  84. Hurshkainen A et al Sci. Rep. 8 9190 (2018)
  85. Simovski C R et al Adv. Mater. 24 4229 (2012)
  86. Lapine M, Shadrivov I V, Kivshar Yu S Rev. Mod. Phys. 86 1093 (2014)
  87. Boardman A D et al Laser Photon. Rev. 5 287 (2011)
  88. Lapine M Phys. Status Solidi B 254 1600462 (2017)
  89. Webb A G Concepts Magn. Reson. A 38 148 (2011)
  90. Yang Q X et al J. Magn. Reson. Imaging 24 197 (2006)
  91. Teeuwisse W M et al Magn. Reson. Med. 67 912 (2012)
  92. O'Reilly T P A, Webb A G, Brink W M J. Magn. Reson. 270 108 (2016)
  93. Yu Z et al Magn. Reson. Med. 78 383 (2017)
  94. Aussenhofer S A, Webb A G Magn. Reson. Med. 68 1325 (2012)
  95. Aussenhofer S A, Webb A G J. Magn. Reson. 243 122 (2014)
  96. Schmidt R, Teeuwisse W, Webb A Magn. Reson. Med. 77 2431 (2017)
  97. Vaughan J T et al Magn. Reson. Med. 52 851 (2004)
  98. Brunner D O et al Nature 457 994 (2009)
  99. Schneider H J, Dullenkopf P Rev. Sci. Instrum. 48 68 (1977)
  100. Andreychenko A et al Magn. Reson. Med. 70 875 (2013)
  101. Andreychenko A et al Magn. Reson. Med. 70 885 (2013)
  102. Brunner D O et al Magn. Reson. Med. 66 290 (2011)
  103. Andreychenko A et al Magn. Reson. Med. 71 1641 (2014)
  104. Andreychenko A et al Proc. of the 18th Annual Meeting, International Society for Magnetic Resonance in Medicine ISMRM, Stockholm, Sweden 1-7 May 2010 (Stockholm: ISMRM, 2010)
  105. Andreychenko A et al Proc. of the 21st Annual Meeting, International Society for Magnetic Resonance in Medicine ISMRM, Salt Lake City, Utah, USA, 20-26 April 2013 (Salt Lake City: ISMRM, 2013)
  106. Redpath T W Br. J. Radiol. 71 704 (1998)
  107. Glover G H Neurosurg. Clin. North Am. 22 133 (2011)
  108. Vaughan J T et al Magn. Reson. Med. 46 24 (2001)
  109. Guérin B et al Magn. Reson. Med. 78 1969 (2017)
  110. Pfrommer A, Henning A Magn. Reson. Med. 80 2122 (2018)
  111. Pohmann R, Speck O, Scheffler K Magn. Reson. Med. 75 801 (2016)
  112. Hoogenraad F G C et al Magn. Reson. Imaging 18 405 (2000)
  113. Lutti A et al Magn. Reson. Med. 69 1657 (2013)
  114. Olman C A, Yacoub E Open Neuroimag. J. 5 74 (2011)
  115. Duong T Q et al Magn. Reson. Med. 48 589 (2002)
  116. Norris D G NeuroImage 62 1109 (2012)
  117. Bandettini P A et al Magn. Reson. Med. 25 390 (1992)
  118. Uludaǧ K, Müller-Bierl B, Uǧurbil K NeuroImage 48 150 (2009)
  119. Wedeen W J et al Magn. Reson. Med. 54 1377 (2005)
  120. Tuch D S et al Magn. Reson. Med. 48 577 (2002)
  121. Tuch D S Magn. Reson. Med. 52 1358 (2004)
  122. Uǧurbil K et al NeuroImage 80 80 (2013)
  123. Huisman T A G M et al Eur. Radiol. 16 1651 (2006)
  124. Chung A W et al Magn. Reson. Imaging 31 742 (2013)
  125. Choi S et al Magn. Reson. Imaging 29 739 (2011)
  126. Guilfoyle D N et al NMR Biomed. 16 468 (2003)
  127. Mukherjee P et al Magn. Reson. Imaging 26 171 (2008)
  128. Sigmund E E, Gutman D Magn. Reson. Imaging 29 752 (2011)
  129. Strotmann B et al J. Magn. Reson. Imaging 39 1018 (2014)
  130. Vu A T et al NeuroImage 122 318 (2015)
  131. Johnson G A et al J. Comp. Neurol. 527 2146 (2019)
  132. Wang N et al Brain Struct. Funct. 223 4323 (2018)
  133. Yamasaki T et al Magn. Reson. Imaging 33 95 (2015)
  134. Shultz S R et al J. Cereb. Blood Flow Metab. 35 1339 (2015)
  135. Laitinen T et al Front. Neurosci. 9 128 (2015)
  136. Webster K M et al J. Neuroinflammat. 12 238 (2015)
  137. Kelm N D et al NeuroImage 124 612 (2016)
  138. Hammelrath L et al NeuroImage 125 144 (2016)
  139. Liu G et al NMR Biomed. 26 810 (2013)
  140. van Zijl P C M, Yadav N N Magn. Reson. Med. 65 927 (2011)
  141. Rivlin M et al Sci. Rep. 3 3045 (2013)
  142. Rivlin M, Navon G Sci. Rep. 6 32648 (2016)
  143. Walker-Samuel S et al Nature Med. 19 1067 (2013)
  144. Cai K et al Nature Med. 18 302 (2012)
  145. Schmitt B et al Radiology 260 257 (2011)
  146. Wu B et al EJNMMI Phys. 3 19 (2016)
  147. Harris R J et al Neuro-Oncol. 17 1514 (2015)
  148. Song X et al Nature Commun. 6 6719 (2015)
  149. Chen L Q et al Mol. Imaging Biol. 17 488 (2015)
  150. Moon B F et al Contrast Media Mol. Imaging 10 446 (2015)
  151. Yang X et al Contrast Media Mol. Imaging 11 304 (2016)
  152. Wu Y et al Magn. Reson. Med. 75 2432 (2016)
  153. Zhang X-Y et al Magn. Reson. Imaging 34 1100 (2016)
  154. Wells J A et al NeuroImage 111 369 (2015)
  155. Goerke S et al NMR Biomed. 28 906 (2015)
  156. Pépin J et al NeuroImage 139 53 (2016)
  157. Sekhar A et al Proc. Natl. Acad. Sci. USA 113 E6939 (2016)
  158. Wang F et al Magn. Reson. Med. 76 1531 (2016)
  159. Qaisar S et al J. Commun. Networks 15 443 (2013)
  160. Lustig M, Donoho D, Pauly J M Magn. Reson. Med. 58 1182 (2007)
  161. Rosenkrantz A B et al J. Magn. Reson. Imaging 41 1365 (2015)
  162. Smith D S et al Phys. Med. Biol. 56 4933 (2011)
  163. Onishi N et al J. Magn. Reson. Imaging 47 97 (2018)
  164. Ono A et al Magn. Reson. Imaging 43 42 (2017)
  165. Yamamoto T et al PLoS ONE 13 e0189493 (2018)
  166. Moghari M H et al Magn. Reson. Med. 79 761 (2018)
  167. Feng L et al J. Magn. Reson. Imaging 45 966 (2017)
  168. Menzel M I et al Magn. Reson. Med. 66 1226 (2011)
  169. Bhave S et al Magn. Reson. Med. 75 1175 (2016)
  170. Park C-A et al Appl. Magn. Reson. 46 1189 (2015)
  171. Cho Z-H et al J. Neurol. 260 144 (2013)
  172. Lee Y-B et al Vascular Med. 18 314 (2013)
  173. Milles J et al Proc. of the 10th IEEE Intern. EMBS Conf. Information Technology Applications in Biomedicine, ITAB, 2010 (Piscataway, NJ: IEEE, 2010)
  174. Yarach U et al Magn. Reson. Med. 78 2250 (2017)
  175. Madelin G et al J. Magn. Reson. 214 360 (2012)
  176. Gnahm C, Nagel A M NeuroImage 105 452 (2015)
  177. Fang Z et al Magn. Reson. Med. 76 440 (2016)
  178. Paulsen J, Bajaj V S, Pines A J. Magn. Reson. 205 196 (2010)
  179. Zhang J et al Magn. Reson. Med. 81 140 (2019)
  180. Bai R et al J. Magn. Reson. 255 88 (2015)
  181. Maguire M L et al J. Cardiovasc. Magn. Reson. 17 45 (2015)
  182. Stejskal E O, Tanner J E J. Chem. Phys. 42 288 (1965)
  183. Tanner J E J. Chem. Phys. 52 2523 (1970)
  184. Vold R L et al J. Chem. Phys. 48 3831 (1968)
  185. Markley J L, Horsley W J, KleM P J. Chem. Phys. 55 3604 (1971)
  186. Carr H Y, Purcell E M Phys. Rev. 94 630 (1954)
  187. Ma D et al Nature 495 187 (2013)
  188. McGivney D F et al IEEE Trans. Med. Imaging 33 2311 (2014)
  189. Cauley S F et al Magn. Reson. Med. 74 523 (2015)
  190. Doneva M et al Magn. Reson. Med. 64 1114 (2010)
  191. Lattanzi R et al Magn. Reson. Imaging 49 32 (2018)
  192. Zhang X et al Magn. Reson. Imaging 41 53 (2017)
  193. Hoppe E et al Stud. Health Technol. Inform. 243 202 (2017)
  194. Badve C et al Am. J. Neuroradiol. 38 492 (2017)
  195. Koolstra K et al Magn. Reson. Med. 81 2551 (2019)
  196. Chen Y et al Radiology 279 278 (2016)
  197. Hamilton J I et al Magn. Reson. Med. 77 1446 (2017)
  198. Yu A C et al Radiology 283 729 (2017)
  199. Gao Y et al NMR Biomed. 28 384 (2015)
  200. Buonincontri G, Sawiak S J Magn. Reson. Med. 76 1127 (2016)
  201. Stara R et al Appl. Magn. Reson. 48 307 (2017)
  202. Cloos M A et al Nature Commun. 7 12445 (2016)
  203. Argov Z, Bank W J Ann. Neurol. 30 90 (1991)
  204. Valkovič L, Chmelík M, Krššák M Anal. Biochem. 529 193 (2017)
  205. Larson-Meyer D E et al NMR Biomed. 13 14 (2000)
  206. Rothman D L et al NMR Biomed. 24 943 (2011)
  207. Zhu X-H, Chen W Analyt. Biochem. 529 171 (2017)
  208. Madelin G et al Prog. Nucl. Magn. Reson. Spectrosc. 79 14 (2014)
  209. Nagel A M et al Invest. Radiol. 46 539 (2011)
  210. Nagel A M et al NMR Biomed. 29 759 (2016)
  211. Lee K-C et al J. Med. Biol. Eng. 35 643 (2015)
  212. Ruiz-Cabello J et al NMR Biomed. 24 114 (2011)
  213. Ruiz-Cabello J et al Magn. Reson. Med. 60 1506 (2008)
  214. Temme S et al Circulation 131 1405 (2015)
  215. Shin S H et al Theranostics 7 562 (2017)
  216. Wang Z et al Adv. Healthcare Mater. 3 1326 (2014)
  217. Qiao H et al Magn. Reson. Imaging 24 1281 (2006)
  218. Zhu X-H et al Magn. Reson. Med. 45 543 (2001)
  219. Li N, Li S, Shen J Front. Phys. 5 26 (2017)
  220. Lagemaat M W et al NMR Biomed. 29 256 (2016)
  221. Henry P-G, Tkáč I, Gruetter R Magn. Reson. Med. 50 684 (2003)
  222. Ardenkjær-Larsen J H et al Proc. Natl. Acad. Sci. USA 100 10158 (2003)
  223. Nelson S J et al Sci. Transl. Med. 5 198ra108 (2013)
  224. Eldirdiri A et al Tomography 4 110 (2018)
  225. DeVience S J et al Sci. Rep. 7 1907 (2017)
  226. Schmidt A B et al PLoS ONE 13 e0200141 (2018)
  227. Dodd M S et al Circ. Cardiovasc. Imaging 7 895 (2014)
  228. Oh-Ici D et al Radiology 278 742 (2016)
  229. Matsumoto S et al Antioxid. Redox Signal. 21 1145 (2014)
  230. van Gorp J S et al NMR Biomed. 28 1433 (2015)
  231. Khodanovich M Yu et al Sci. Rep. 7 46686 (2017)
  232. Naumova A V et al NeuroImage 147 985 (2017)
  233. Khodanovich M Yu et al J. Cereb. Blood Flow Metab. 38 919 (2018)
  234. Anisimov N et al J. Phys. Conf. Ser. 886 012001 (2017)
  235. Gervits L L et al BioNanoScience 7 456 (2017)
  236. Volkov D V et al Appl. Magn. Reson. 49 71 (2018)
  237. Namestnikova D et al PLoS ONE 12 e0186717 (2017)
  238. Abakumova T et al Contrast Media Mol. Imaging 11 15 (2016)
  239. Семкина А С и др Бюлл. экспериментальной биологии и медицине 161 256 (2016); Semkina A S et al Bull. Exp. Biol. Med. 161 292 (2016)
  240. Семкина А С и др Бюлл. экспериментальной биологии и медицине 162 781 (2016); Semkina A S et al Bull. Exp. Biol. Med. 162 808 (2017)

© Успехи физических наук, 1918–2020
Электронная почта: ufn@ufn.ru Телефоны и адреса редакции О журнале Пользовательское соглашение