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叶酸受体靶向磁共振荧光多功能脂质体的研究
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多肽靶向磁共振—荧光双功能探针的合成及磁共振成像实验研究
目的:制备一种新型磁性-荧光双功能碳量子点，分析并探讨其各项表征、理化性质，研究在活体中的分布及清除情况，评估Gd掺杂碳量子点在活体中应用的可能性。将其与CLT1环肽共价结合，组成具有主动靶向肿瘤基质纤维蛋白-纤维连接蛋白的分子探针。　　材料与方法:采用水热法，将柠檬酸与氯化钆以不同比例混合，制备掺杂Gd的碳量子点(Carbon dots，C-dots)。再采用酰胺化反应修饰Gd-Cdots，最后用点击化学成环反应与CLT1环肽共价结合，组成一种靶向肿瘤周围纤维蛋白-纤维连接蛋白的MR分子探针。分别用电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP)测定纳米粒Gd含量;用磁共振测量不同浓度样品的弛豫时间并计算横向、纵向弛豫率;用透射电子显微镜(TEM)观察其形态学特点;荧光分光光度计、紫外分光光度计研究荧光性质及在不同pH条件、不同离子浓度下荧光稳定性;红外光谱分析其表面结构。将纳米粒应用于小鼠成像，观察在体的分布及清除情况。　　结果:　　一、Gd-Cdots-CLT1的制备及表征　　（一）水热法合成的Gd-Cdots按Gd元素掺杂的量分别予以编号1-5＃，1＃为未掺杂Gd的Cdots，2-5＃Gd-Cdots柠檬酸与氯化钆比例分别为5∶1、10∶1、20∶1、80∶1。利用ICP测量并计算纯化后各样品Gd含量，2-5＃样品Gd含分别为0.704、0.477、0.243、0.049μmol/测得2-5＃样品r1值为14.51、17.32、14.08、17.95，测得各样品的r2值为18、19.77、15.85、18.64，r2/r1值1.24、1.13、1.13、1.04;进行体外成像实验，得到各样品不同浓度的T1WI图像。TEM示1＃Cdots平均粒径约2.9nm，5＃Cdots平均粒径约5.3nm，掺杂Gd后粒径增大，并且分布不均;1-5＃Cdots在200-300nm均有明显吸收;发射光随激发光改变而改变;分析原料柠檬酸、1＃、5＃样品官能团，纳米结构形成过程中，其官能团并未有明显变化，纳米粒表面有大量羧基和羟基;1-5＃样品的其最大激发波长均为320nm，最大发射波长为410nm、400nm、400nm、410nm、410量子产率分别为9.78％、8.11％、6.72％、6.17％及6.43％;1＃、5＃样品的荧光寿命分布为9.7ns、3.6其荧光强度在pH2-11、离子浓度0.25-2.5mol/L的条件下荧光性质稳定。　　（二）兼顾磁性、荧光性质，选择5＃样品进行下一步实验，利用酰胺化反应修饰5＃样品，后将修饰后的Gd-Cdots与CLT1环肽反应共价结合组成分子探针。接枝后Gd-Cdots荧光最大激发波长为360nm，最大发射波长为443红外光谱反应出接枝过程中其官能团的变化，最后用ICP定量测量Gd含量。　　二、Gd-CDots在正常小鼠体内的分布　　昆明小鼠T1WI示尾静脉注射对比剂前、后10min、后30min小鼠肝脏、肾脏、肌肉、心脏信号从逐渐增高，脑信号未见明显增强。定量分析:对比剂注射前后肝脏SNR分别为13.58±0.59、20.79±0.09、23.13±0.84;对比剂注射前后肾脏SNR分别为14.03±0.55、17.53±0.14、20.33±0.73;对比剂注射前后肌肉SNR分别为8.30±0.23、9.19±0.15、13.73±0.23;对比剂注射前后脑SNR分别为8.61±0.25、9.11±0.26、9.46±0.11。其将同一组织注射前、注射后两时间点的SNR进行两两比较，肝脏、肾脏、肌肉的SNR值注射前与注射后10min比较、注射后10min与30min比较、注射前与注射后30min比较，都具有统计学差异。而脑组织在注射前后虽有略微信号变化，但三个时间点SNR经两两比较无统计学差异。　　结论:　　1.采用水热法一步制备的磁性-荧光双功能纳米粒，透射电镜下可见纳米结构，分散性好，无聚集;该纳米粒水溶性好，荧光性质稳定，r1值高，T1WI MRI图像中浓度与亮度呈正性强化效应，为进一步在体成像奠定基础。　　2.采用共价接枝的方式制备Gd-Cdots-CLT1分子探针，红外结构表明表面接枝成功，为荷瘤裸鼠模型的MRI实验研究奠定基础。　　3.在实验一研究基础上，利用Gd-Cdots对小鼠进行MRI成像，得到了对比度良好的图像，且Gd-Cdots主要分布在肝脏、肾脏、肌肉中，正常鼠脑组织未见明显分布;在体内代谢速度快，清除方式以肾脏清除为主。
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万方数据电子出版社磁共振成像技术及设备发展策略；唐晓英１，刘志文２，刘伟峰１，吴祈耀，；１．北京理工大学生命科学与技术学院；摘要阐述了磁共振成像技术和设备在医学应用中的优势；共振成像技术及设备的发展策略；中啊分类号ＴＭｌ５３文献标识码Ａ；文章囊号１０００―７８５７（２００８）０９―００；Ｍａｇｎｅｔｉｃ；Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ；Ｉｍａｇｉｎｇ；年底，全世界已有大约２２０００台Ｍｍ
磁共振成像技术及设备发展策略
唐晓英１，刘志文２，刘伟峰１，吴祈耀，
１．北京理工大学生命科学与技术学院。北京１０００８１２．北京理工大学信息科学技术学院．北京１０００８１
摘要阐述了磁共振成像技术和设备在医学应用中的优势。分析了磁共振成像技术及设备的历史现状及发展趋势。探讨了中国磁
共振成像技术及设备的发展策略。提出了磁共振成像技术的重点攻关建议。关ｔ词磁共振成像；医学应用：重点技术
中啊分类号ＴＭｌ５３文献标识码Ａ
文章囊号１０００―７８５７（２００８）０９―００９０－０３
Ｍａｇｎｅｔｉｃ
Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ
Ｉｍａｇｉｎｇ
年底，全世界已有大约２２０００台Ｍｍ设备应用于医学影像诊断、医学基础研究．甚至应用于医学治疗（ＭＲＩ介入治疗）等。ＭＲＩ设备已成为世界上使用最为成功的医疗装备之一。各国在该领域的研发投入也快速增长．近年已形成年产值达千亿美元的市场。目前．该领域的研究和产业化仍在高速发
ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄＩｔｓ
Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ
ＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔＳｔｒａｔｅｇｙ
ＴＡＮＧＸｉａｏｙｉｎ９１，ＬＩＵＺｈｉｗｅｎ２，ＬＩＵＷｅｉｆｅｎ９１，
展，应用领域不断拓展。
ＷＵＱｉｙａ０１
１．Ｓｃｈｏｏｌ
ｏｆＬ睁ＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＢｅｉｊｉｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｅ１０００８１，Ｃｈｉｎａ
１磁共振成像技术在医学应用中的优势
自１００年前发现Ｘ射线至今，ＭＲＩ被认为是医学诊断中最重要的进展。目前几乎被用于人体各部位的检查。已成为医院的核心装备。
目前的医学成像装备包括Ｘ射线透射成像（含平面和断
ｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂｅｏ＇ｉｎｇ
Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ
２．ＳｃｈｏｏｌｏｆＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂｅｒｉｎｇ
ｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂｅｒｉｎｇ
ｐａｐｅｒｄｉｓｃｕｓｓｅｓ
１．０００８１，Ｃｈｉｎａ
Ａｔｍｔｍｅｔ
Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ
ｔｈｅａｄｖａｎｔａｇｅ
ｔｈｅＭａｇｎｅｔｉｃ
层）、．ｙ射线发射成像（含平面、断层和正电子发射断层成像ＰＥＴ）、核磁共振成像（ＭＲＩ）、超声成像（ＵＩ）４种成像模态的几百种装备。在４种成像模态中，只有ＭＲＩ可广泛用于疾病诊断、介入治疗、监护、手术导航等临床目的．并可为基础医学、脑科学、分子生物学等前沿学科的基础研究提供重要手段。现在ＭＲＩ设备不仅可对脑和神经系统等软组织进行高分辨
Ｉｍａｇｉｎｇ（ＭＲｌ）ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
ｓｔａｔｅ
ｉｎｔｈｅｍｅｄｉｃａｌａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ，
ａｎａｌｙｚｅｓｔｈｅａｎｄ
ｏｆｔｈｅａｒｔ
ａｎｄｉｔｓｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｔｒｅｎｄｂｏｔｈｉｎＣｈｉｎａｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ
Ｓｅｖｅｒａｌ
ａｂｒｏａｄ，ａｎｄｅｘｐｌｏｒｅｓ
ｓｔｒａｔｅｇｙｏｆｔｈｅＭＲＩ
ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
ｅｑｕｉｐｍｅｎＬｓｕｇｇｅｓｔｉｏｎｓ
ｃｏｎｃｅｒｎｉｎｇｔｈｅｋｅｙｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆＭＲＬ
Ｍａｇｎｅｔｉｃ
Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ
Ｋ州ｏｒｄ８
Ｉｍａ６ｎｇ；ｍｅｄｉｃａｌ
ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ；
率的结构成像，其空间分辨率已可与Ｘ―ＣＴ图像竞争，对比度较Ｘ―ＣＴ图像好。而且还可对生理参数成像和脑认知功能成像提供强有力的成像手段，从而获得人体解剖学、生理学和心理学３方面的信息。当前ＭＲＩ设备可对占人体大部分的自由
ｓｔｒａｔｅｇｙ；ｋｅｙｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
磁共振成像（ＭａｇｎｅｔｉｃＲｅｓｏｎａｎｃｅＩｍａｓｉｎｇ，ＭＲＩ）设备是通过被成像物体在静磁场、梯度场和射频场共同作用下产生的电磁脉冲的共振发射和共振接收采集数据、通过图像重建实现对被成像物体可视化的高新技术产品，是２０世纪多学科发展和交叉的结晶。
从２０世纪８０年代初第一台磁共振扫描仪问世到２００３
水中的氢自旋核成像，还可对３１Ｐ，１３Ｃ，诮ａ，４１Ｃａ等核素成像。
这些核素在人体内的浓度小。只有灵敏度足够高的成像设备才能对这些核素成像。这类对人体内代谢产物的成像方法称为谱成像（ＭＲＳ），ＭＲＳ属于功能成像。功能成像方法还包括灌注成像ＰＷＩ、扩散张量成像ＤＴＩ、白质纤维素成像、血氧对
比度成像、ＢＯＬＤ―ＭＲＩ、３Ｈｅ或１钦ｅ肺灌注成像等。其方法还
收稿日期：２００８－－０４－１５
基金项目：国家高技术研究发展计划（８６３计划）项目（２００４ＡＡ４２００８０）
作者简介：唐晓荚，北京市海淀区中关村南大街５号北京理工大学生命科学与技术学院。副教授。Ｅ－ｍａｉｌ：ｘｉａｏｙｉｎｇ＠ｂｉｔ．ｅｄｕ．ｃｎ；吴祈耀（通讯作者），北京
市海淀区中关村南大街５号北京理工大学电ｑ－－＂，＊ｔ系，教授。Ｅ－ｍａｉｌ：ｗｕｑｉｙａ０８５５ｌ＠ｖｌｐ．ｓｉｎａ．Ｃ０１
９０科技导报２００８。２６（９）
在不断增加。
ＭＲＩ设备在数据采集方面具有很大优势．经仔细设计和脉冲序列优化后，能够对全身一次性地进行多脏器、多层面、真三维的数据采集，而且具有动态测量，即测量随时间变化的信息。其成像速度已达每１０Ｉｌｌｓ一帧图像的水平。是成像速度很快的成像模态。
ＭＲＩ设备的这些优势及功能能够在同一台设备实现．还可根据不同需要，突出某些技术指标，形成具有特殊用途的成像设备。
太复杂，高场应该体现的优势还没有充分显现出来，进一步追求更高场的努力受到某种程度的抑止。
同时、小型、开放式的技术得到很大发展，各种专用或特殊用途的ＭＲＩ设备正在不断投入市场，部件的性能在提高，带动整机指标不断提高。这些专用设备在市场的应用大大减低了系统及其应用的成本。迸一步推动了ＭＲＩ技术的普及。２．２国内现状和发展
国内最早开始研发ＭＲＩ设备的是安科公司．实际采用的主要是Ａｎａｌｏｇｉｅ公司的全套技术。通过开发永磁体。形成第一代产品和一定的生长能力。但二次开发和持续开发都不成功。
中国现在已有数个具一定实力的永磁生产公司．但其原始开发能力较差，进一步升级换代遇到了困难。目前国内声称可提供磁共振成像设备的厂家已超过１０家。国内厂家提供的磁共振成像设备占国内现有设备：总数的２５％。３５％，但销
在４种成像模态的设备中。ＭＲＩ设备需要解决的科学和技术问题最多。还有很大的发展潜力。由于没有放射性，医生和病人进行影像导引下的介入治疗、手术导航、床旁诊断和家庭服务时也首选ＭＲＩ。ＭＲＩ广阔的应用领域决定其尚有很大发展空１１可【”。
２磁共振成像技术及设备的现状和发展
磁共振成像技术经历了漫长的发展过程。１９４６年美国科学家ＦｅｌｉｘＢｌｏｃｃｈ等发现物质磁共振现象．１９７２年美国科学家ＲａｙｍｏｎｄＤａｍａｄｉａｎ申请磁共振扫描用于人体思路的专利．１９７４年英国科学家研制成功组织内磁共振光谱仪，１９８６年第一台磁共振扫描仪研制成功．１９８７年实现心脏循环磁共振实时成像，１９９３年用于研究与测量人类大脑的磁共振功能成像仪ｆＭＲＩ问世，１９９９年移动式ＭＲＩ扫描仪投入商业生产。此后，磁共振成像技术蓬勃发展，已成为临床不可或缺的影像设备，目前几乎被用于人体各部位的检查，是医院的核心装备之一。
２．１国外的现状和发展
美国、德国、荷兰、日本等把ＭＲＩ设备的研发和军工产品的研发结合起来，作为军工力量和具有高回报率的民用市场产品的结合点组成了庞大的研发群体。经过世界范围内的重组后。现在ＭＲＩ技术主要掌握在ＧＥ，Ｓｉｅｍｅｎｓ和Ｐｈｉｌｉｐｓ等公司．并把ＭＲＩ设备的研发和市场占有率作为竞争的一个重要技术指标，不仅生产超导ＭＲＩ设备，而且还生产永磁ＭＲＩ设备。由于中国是永磁体材料钕铁硼的主要生产国，加上劳动力相对便宜。这些大公司通过把生产线移到中国或者收购国内生产永磁ＭＲＩ产品的公司进入中国的ＭＲＩ制造业市场。跨国公司把永磁产品的基地移到中国已成趋势．但是研发的重点仍然在这些公司的源头国家。使得原本处于优势地位的ＧＥ，Ｓｉｅｍｅｎｓ和Ｐｈｉｌｉｐｓ等公司的优势更加明显。现在东芝、日立和岛津等日本公司尚处于二流水平。
２００１年以来，美国等西方国家把发展高场作为努力方向，美国ＦＤＡ批准在临床使用３Ｔ和４采购和使用３
售额只占１０％以下，产品主要集中在低端。
在磁共振成像设备研发的原材料方面．国内有丰富的磁性材料资源．成为国际永磁型磁体的材料基地。近年这些材料性能质量提高很快．价格下降幅度也很大。推动了永磁型ＭＲＩ设备在中国的发展。超导材料方面，国内稀土资源极其丰富，已能生产合乎要求的超导棒材，并为国外超导线材生产厂家供货。但国内目前尚难供应质量合格的超导线材，磁体设计技术、电磁场设计技术、低温超导工艺等与发达国家有一定差距。
国外主流厂家磁共振成像设备的核心部件谱仪都依靠自己生产．安科公司等国内企业也在开发具有自主知识产权的谱仪。但产品性能竞争力还比较低。从降低系统成本考虑，国内一些厂家在进行射频功放和梯度放大器的开发，但尚不能与专用设备商竞争。
国内缺乏从物理原理、关键技术研究到磁共振成像技术、工程、工艺的一条龙研究梯队，缺乏比较全面的综合科学和技术骨干。优秀人才少，高级人才培养十分薄弱，从事磁共振成像研究的机构太少。与国外的差距还比较大。
在中国．ＭＲＩ设备基本上已在地区一级医院普及。今后若干年ＭＲＩ设备将很快在发达地区的县、大城市的社区普及。在其他地区也会很快普及到县级医院，其目前的需求量大约在２００―３００台／年。中国每年从国外购买的高档医疗设备中，ＭＲＩ设备占有重要份额，已成为世界上Ｍｍ设备增长速度最快的市场。
从应用上看．除了少数超高场设备外．国内能够紧跟上世界ＭＲＩ设备潮流．在临床使用上并不落后．但是研究型设备太少。从学科上看，国内基本没有具有原始创新性的ＭＲＩ产品，部件级的研发也没有系统地开展。从临床上看，ＭＲＩ设备的功能尚没有很好地开发。需要组织工程技术人员、医生一起开发设备功能，使设备处于更好的工作状态。目前．ＭＲＩ设备的质量保证工作实际上由外国公司承担。这是跨国公司通过供应包括零部件配置费在内的服务．也是他们从中国市
Ｍｉｌｌ设备，形成了
ＭＲＩ设备的高潮。ＧＥ，Ｓｉｅｍｅｎｓ和Ｐｈｉｌｉｐｓ公司
相继推出了正式的３Ｔ产品。Ｐｈｉｌｉｐｓ的３ＴＭＲＩ设备后来居上并处于相对领先地位。作为研究设备，美国一些大学的研究所（中心）先后推出了７Ｔ和８Ｔ的超高场ＭＲＩ设备，并开始投人研究工作，成为这个行业发展中的亮点。但这些设备
科技导报２００８。２６（９）９１
场获得超额利润的另一个渠道。中国应重视设备质量控制和治疗保证工作圈。
上，争取接近７０００Ｇｓ。为研发永磁高端产品并把现在高场系
统上的成像技术移植到永磁系统打基础。②高端永磁ＭＲＩ
系统的软件谱仪预研，主要完成原理样机设计和制作，ＤＤＳ
３中国磁共振成像技术及设备发展的策略
ＭＲＩ设备的科技含量高、临床应用广、前景好、需求大．中国应积极开展ＭＲＩ设备和技术的研究及开发，瞄准世界领先水平，以自主创新为主，逐步形成企业发挥主体作用、产学研相结合的自主创新模式。中国发展ＭＲＩ设备须遵循如下策略。
３．１政府居主导地位。发挥导向作用
ＭＲＩ设备是高技术、高投入、高产出领域，政府应引导、
工艺设计和计算机模拟，完成相应的样机。
２）为了使永磁产品达到世界先进水平、某些方面达到
领先水平，建议开展以下工作：①配合永磁体研发，开展逆
向梯度线圈的设计，把梯度线圈、屏蔽线圈和匀场设计统一起来，使包括永磁体在内的磁体模块的性能指标达到最优
化；②完成可用于８通道对氢核成像的软件谱仪的设计、制
作和性能测试，针对高场永磁ＭＲＩ系统．完成相应的调试，
使得成像参数最佳化；③完成射频线圈的设计优化，尤其是
并行采集用的８通道相控阵线圈的设计．配合相应的成像系统，达到最佳的数据采集参数选择．避开Ｐｈｉｌｉｐｓ的“Ｓｅｎｓｅ”
促进企业的自主创新：①在国家科学技术医疗器械领域的总
体规划和长期发展目标中，体现ＭＲＩ发展方向和核心技术。
为企业等发展产业技术发挥导向作用；②制定产业政策。为企业自主创新技术适时给予支援和资助；③对国内市场采取
适当的保护措施，为企业技术创新和产品竞争力的提高创造有利条件。
３．２注重产学研结合。提升综合优势
从世界范围看，发达国家研发ＭＲＩ设备的主力在企业。由于国内企业目前处在发展阶段，尚没有企业具备这种能力，所以建立大学或研究所与企业联合研发模式。是中国发展ＭＲＩ产业的好办法。国内的研发机构和企业成本相对较低，具有价格和服务方面的优势。应加快我国ＭＲＩ产业的发展，向用户提供经济、实用的ＭＲＩ设备。积极参与ＭＲＩ领域的国际竞争。
３．３选择重点技术攻关
根据ＭＲＩ设备及其关键技术的研发及产品情况．充分利用中国的优势。选择重点技术攻关。在选择重点技术攻关时．应遵循以下原则：
１）以抢占永磁高端主流产品世界先进水平为目标。国内已能生产一般的永磁系统，国家设立的研发项目必须超过现有产品的所有性能指标。投放资金重点培育有发展潜力的高水平群体。
２）在特殊用途的ＭＲＩ设备研发方面有所突破。重点关注介入治疗或手术导航的ＭＲＩ设备、颈动脉血管成像专用设备等。目前发展和实现在非均匀场ＭＲＩ成像理论方面已取得一定成果，一旦研发成功。将可达到世界领先水平。
专利，实现并行采集的数据处理方法和相应软件；④在高端
永磁ＭＲＩ设备上，系统开展功能成像方法学研究。研发相应的软件，其中包括血管成像、灌注成像、扩散成像，并试验ＥＰＩ等快速成像脉冲序列，实验Ｂｏｌｄ对比度的研究ｆ３－４１；
⑤进一步完善非均匀场下的成像理论和方法．改善算法．加
快计算速度，对永磁系统主磁场均匀性差造成的衰减信号
进行补偿，达到实时补偿的要求嘲；⑥整机体系调试指标优
化的方法学研究，建立对整机测试和参数优化的软件平台；
⑦研发用于介入治疗或者手术导航的ＭＲＩ专用设备，开展
介入治疗或者手术导航实时定位和显示方法学研究．完成
相应的软件方法，达到满足临床应用需要的目标；⑧研发颈
动脉成像的ＭＲＩ专用设备．研究和解决相应的制造工艺和性能测试方法。
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ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ
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ＰｕｂｌｉｓｈｉｎｇＨｏｕｓｅ，２００８．
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Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ。２００８（１）：６－１０．
４中国磁共振成像重点攻关技术建议及展望
中国ＭＲＩ设备重点攻关技术应从以下方面切入。１）加强以抢占世界主流产品为目标的关键部件技术研究，设立国家预研项目，加快研发速度。可针对高端永磁ＭＲＩ
【４】杨刚，李林．磁共振功能成像的硬件与软件要求及发展方向叨．医疗
设备信息，２００７（９）：４７＿４８．
ＧａＩｌｇ，“Ｕｎ．ＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆＭｅｄｗｄＥｑｕｉｐｍｅｎｔ，２００７（９）：４７－４８．
【５】王进喜，刘林祥，等．快速动态自动匀场技术在永磁磁共振成像系统
中的实现［Ｊ】．中国医学物理学杂志，２００７（２）：９５―９８．
’ＷａｎｇＪｉｎｘｉ，ＬｉｕＬｉｎｘｉａｎｇ
系统中两个关键部件设立预研项目：①高端永磁ＭＲＩ系统
的磁体预研，主要让匀场技术有所突破，在主磁场体积和重量基本不增加的情况下，使主磁场的场强达到４
ａ１．Ｃｈｉｎｅｓｅ
１０１Ｍ－ＩＩ―ｏ，ＭｅｄｉｃａｌＰｈｙｓｉｃｓ，
２００７（２）：９５―９８．
（青任稿辑朱宇）
９２科技导报２００８，２６（９）
磁共振成像技术及设备发展策略
作者：作者单位：
唐晓英， 刘志文， 刘伟峰， 吴祈耀， TANG Xiaoying， LIU Zhiwen， LIU Weifeng，WU Qiyao
唐晓英,刘伟峰,吴祈耀,TANG Xiaoying,LIU Weifeng,WU Qiyao(北京理工大学生命科学与技术学院,北京,100081)， 刘志文,LIU Zhiwen(北京理工大学信息科学技术学院,北京,100081)
SCIENCE & TECHNOLOGY REVIEW)0次
刊名：英文刊名：年，卷(期)：被引用次数：
参考文献(5条)
1.吴祈耀 现代数字医疗核心装备与关键技术 2008
2.崔琦.孙国君.顾宏清 磁共振成像设备发展趋势[期刊论文]-上海生物医学工程 .王君.刘嘉 功能性磁共振成像的应用和发展前景[期刊论文]-现代仪器 2008(01)
4.杨刚.李林 磁共振功能成像的硬件与软件要求及发展方向[期刊论文]-医疗设备信息 2007(09)
5.王进喜.刘林祥 快速动态自动匀场技术在永磁磁共振成像系统中的实现[期刊论文]-中国医学物理学杂志2007(02)
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磁共振成像(MRI,magnetic resonance imaging)系统已成为当今医学影像领域最先进、最昂贵的诊断设备.技术的进步,使MRI的应用范围不断扩大,它在医学诊断中所起的作用也愈加重要.与此同时,医学应用的深入,又给MRI技术的发展提出了更高的要求,从而促使其进一步发展.MRI系统走过的正是这样一条良性循环的道路.现在,全球有数千台、我国亦有四百台以上的MRI装置每天为人类的疾病诊断而运转着,这一数字足以说明其强大生命力.本文从特点和局限性两个方面对磁共振成像进行评价.
3.学位论文 葛玉卿 壳聚糖修饰氧化铁磁性纳米颗粒及应用于细胞选择摄取研究 2009
氧化铁磁性纳米颗粒在磁共振成像对比度增强、组织修复、免疫测定、高热疗法、药物释放和细胞分选等方面有着广阔的应用前景。根据不同的应用需求，合理构建磁性纳米材料的物理化学性质，深入研究其生物学效应，尤其在细胞层面有更深入的认识和操控能力是当前研究的热点之一。磁性纳米颗粒在活细胞成像技术己显示出巨大的潜力，合理的表面改性、纳米化学和连接相关的生物分子能够有效克服当前细胞成像的一些局限性，例如迅速有效的摄取纳米粒子、有效放大成像信号和提高成像质量等。影响细胞成像技术的主要因素包括纳米粒子浓度、电荷、尺寸、表面性质和聚集态等，更好地了解纳米粒子对细胞的影响、细胞摄取的机制将对纳米粒子细胞成像技术的发展将产生深远的影响。&br&　　
本文选用天然高分子多糖壳聚糖作为修饰材料，它是一种在自然界广泛存在、具有氨基和羟基基团的天然高分子多糖，具有无毒，无抗原性，生物相容性好、生物可降解性、促进细胞吸收等优点。用它修饰氧化铁磁性纳米颗粒(γ-Fe2O3，MNPs)表面，得到适合生物医学应用的样品；合成能够高效标记癌细胞的荧光衍生壳聚糖磁性纳米探针；研究不同表面性质、聚集态的磁性纳米颗粒对癌细胞的作用；探讨壳聚糖磁性纳米颗粒摄入癌细胞的动力学过程;构建在生理环境下相对稳定、高免疫活性、体内外特异性靶向卵巢癌细胞的分子影像探针抗精子蛋白17-磁性纳米颗粒。本研究主要工作包括以下几方面：&br&　　
⑴通过共沉淀法制备氧化铁磁性纳米颗粒，用壳聚糖对其表面进行修饰得到样品(CS@MNPs)；表征其形貌结构、尺寸、表面基团、表面电荷、磁学性质和在不同介质中的稳定性等。实验结果表明，CS@MNPs具有典型的立方反尖晶石晶体结构；粒径为16.5nm；在生理条件下(pH值7.4)拥有较高的正电荷(10mV)；呈现超顺磁性，对驰豫时间T1、T2，尤其是T2*具有很强的响应；在双蒸馏水和含10％新生牛血清的RPMI1640培养液中具有良好的稳定性，满足下一步生物医学应用的要求。&br&　　
⑵构建同时具有荧光和磁性的纳米结构有利于在体的疾病诊断，实现实时在线示踪活细胞。通过FITC的异硫氰酸根与壳聚糖的氨基结合得到具有荧光性质的改性壳聚糖(FITC-CS)，修饰磁性纳米颗粒，得到一种简单、稳定的双功能纳米探针，它同时具有荧光和磁学性质。与人肝癌细胞SMMC-7721共孵育，通过流式细胞术、磁共振成像、荧光显微镜等手段证明这种FITC-CS磁性纳米探针能够高效的标记癌细胞。在细胞数量为1×104时，T2*信号强度明显降低。细胞活性试验证明这种探针有良好的生物相容性，符合生物医学应用的要求。&br&　　
⑶研究了不同表面以及不同聚集状态的磁性纳米颗粒对人肝癌细胞SMMC-7721和人鼻咽癌细胞KB摄入量的影响。制备了三种样品：二巯基丁二酸修饰的磁性纳米颗粒(DMSA@MNPs，17.3nm，带负电)，壳聚糖修饰的磁性纳米颗粒(CS@MNPs，16.5nm，带正电)，以及壳聚糖与DMSA@MNPs通过静电吸附作用形成磁性聚集体(CS-DMSA@MNps，85.7nm，带正电)。研究了三种材料与SMMC-7721和KB细胞共孵育后的摄入情况；考察了不同的作用包括细胞形态、细胞的存活、以及细胞摄入铁的量、磁共振成像T2*信号强弱等。结果表明，影响癌细胞摄取的因素包括材料的表面性质、聚集状态、孵育时间、初始浓度等。三种纳米材料都可以进入细胞，CS-DMSA@MNPs摄入量大于CS@MNPs，DMSA@MNPs最少。说明表面带正电荷的磁性纳米颗粒比带负电荷的更容易进入细胞；癌细胞摄取聚集体状态MNPs的能力更强，而且一定程度的聚集能够缩短横向驰豫时间，有利于增强对比度；壳聚糖修饰磁性材料后可以明显提高癌细胞的摄入量，说明壳聚糖具有较强的吸收促进作用，能够有效增加细胞摄取。&br&　　
⑷采用磁共振T2*信号强度作为细胞摄取磁性纳米颗粒的指标，初步探讨了在不同孵育温度(4℃，37℃)下磁性纳米颗粒CS@MNPs摄入人肝癌细胞SMMC-7721的动力学过程。实验证明癌细胞对纳米颗粒的内吞是一个依赖于培育温度、颗粒的浓度和共孵育时间的耗能过程，并在胞内的积累量逐渐达到饱和，有利于磁共振成像信号的放大。磁性纳米颗粒摄入癌细胞摄取可以分为两个过程，先是吸附在细胞膜表面，随后再通过内吞或者胞饮的方式进入细胞器。通过抑制剂预处理细胞的实验结果可知，Clathrin蛋白抑制剂对细胞的内吞能力有较强的抑制;线粒体呼吸链抑制剂对细胞的摄取有一定影响;微管蛋白抑制剂和细胞膜穴样凹陷抑制剂对细胞的抑制作用较弱。人肝癌细胞SMMC-7721对CS@MNPs的摄取主要是在网格蛋白的介导下，通过液相内吞和吸附
内吞的共同作用完成的。&br&　　
⑸利用精子蛋白17构建了一种新型的免疫磁性纳米探针Anti-Sp17-MNPs，可作为特异性靶向卵巢癌的磁共振分子影像探针。在偶联剂作用下，将壳聚糖修饰磁性氧化铁纳米颗粒与抗人Sp17抗体结合，得到免疫磁性纳米探针(Anti-Sp17-MNPs)。通过透射电镜、非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳、蛋白质分析、铁含量测定、酶联免疫吸附试验等手段，评价了免疫磁性纳米探针的制备效果。结果表明此探针具有在生理环境下相对稳定、高免疫活性等优点。体外磁共振成像研究表明Anti-Sp17-MNPs对于转染人Sp17的卵巢癌细胞HO-8910细胞具有较高的靶向性，无明显的非特异吸附。体内磁共振成像研究表明Anti-Sp17-MNPs能够随血液循环靶向到达肿瘤部位。
4.期刊论文 张伟建 浅谈核磁共振技术的基本原理与医学应用 -数字技术与应用2009,&&(11)
本文分析了医用物理技术之--核磁共振技术.主要包括核磁共振的基本原理,核磁共振成像设备,以及核磁共振成像技术在医学上的应用.
5.学位论文 谢俊鹏 完全开放式核磁共振成像磁体的优化设计 2006
磁共振成像(MagneticResonanceImaging，MRI)系统由磁体系统、谱仪和计算机三大部分组成。其中磁体系统包括主磁体、梯度线圈和射频线圈。主磁体是MRI系统中最大、最重的部分，成本也相当高。目前医学应用中，磁共振成像系统多为传统的“磁体包围样品”结构，这种MRI系统结构的特点是成像区域体积大、磁场均匀度高、成像速度快。但其主磁体体积庞大，且整套设备价格昂贵，并不利于MRI系统在中小医院的普及。而且，成像区域被封闭在磁体内部，限制了MRI在介入式治疗和手术中的使用。本文设计了一种完全开放式的MRI磁体结构，成像区域位于磁体的外部，这种具有单边结构特点的磁体与传统的MRI系统磁体结构不同，配合使用特殊的成像原理，可以满足介入式治疗对MRI成像的要求。这种主磁体结构的磁体体积小、重量轻且价格低廉，有利于MRI系统在基层医疗机构的普及。
本文首先对完全开放式MRI主磁体设计的关键问题及难点进行了分析，探讨了其可能的磁体结构设计方法；接着应用电磁场基础理论和数学论证了构建这种MRI磁体的可行性；然后根据磁场基础理论及磁偶极子对模型理论等基本电磁场原理，提出一种设计MRI单边主磁体初始结构的方法。为了使设计出的磁体结构满足医用MRI应用的要求，本文首先对初始结构进行了改进，添加了补偿结构，接着采用表面响应模型与遗传算法相结合的混合优化算法，对改进后的设计结构进行了形状优化。数值仿真结果表明，最终的磁体结构其成像区域的场强及磁场均匀度这两个参数值已经接近医用磁共振成像的需要。
6.期刊论文 侯仰龙 磁性纳米材料的化学合成、功能化及其生物医学应用 -大学化学)
从纳米材料的生长动力学模型出发,讨论磁性纳米材料的控制合成原理.总结磁性纳米材料的化学设计与合成、表面功能化及其在核磁共振成像和多模式影像等方面的应用研究最新进展.
7.学位论文 文颖慧 多醇法制备超顺磁性Fe&,3&O&,4&纳米微球和颗粒的研究 2009
磁性纳米材料具有独特的理化性质，被广泛的应用于生物磁分离、免疫分析、靶向给药、基因转染和磁共振造影剂等生物医学领域，而且随着应用研究的不断深入，也对磁性纳米材料的性能提出了更高的要求。
磁性微球是一类重要的磁性纳米材料，作为磁性载体，可用于磁分离、定量免疫检测和磁靶向给药等领域。微球的粒径、磁性物质含量、比饱和磁化强度以及表面功能化修饰对磁性微球在介质中分离速度、磁信号强度及与生物或药物分子的结合有重要的影响，因此实现磁性微球的可控制备，得到粒径可控、高磁性物质含量和比饱和磁化强度、表面功能化的磁性微球对生物医学应用有重要的意义。多醇法是一种合成纳米金属及金属氧化物材料的重要方法，近年来发展出的多醇法合成磁性微球方法具有操作简单和可控性好等优点，受到研究者的广泛关注。目前学术界对多醇法制备过程中磁性微球的成球机理尚不完全清楚，如何在更大范围内实现磁性微球的可控制备仍然是一个挑战。本文利用多醇法在高温、高压环境下，一步制备了表面羧基化的Fe3O4 聚集体微球。系统研究了反应体系中水量、分散剂种类和浓度、反应时间和反应温度对产物的影响，得到了大小均一，平均粒径在200nm-460nm 范围可控的磁性微球，其磁性物质含量超过90wt％，在室温下表现为超顺磁性，比饱和磁化强度达到74emu/g，并且微球表面以共价形式与多元羧酸结合，有利于微球与生物活性分子的偶联，因而具有很好的生物医学应用前景。
在实现微球可控制备的基础上，作者也对磁性微球成球机制进行了初步探讨。
磁性纳米颗粒是另一类具有广泛用途的磁性纳米材料。磁性纳米颗粒在磁共振成像造影方面具有无毒、成像窗口时间长和灵敏度高等优点，已被用于商业化的磁共振成像造影剂，同时也是分子成像和细胞成像的重要探针。磁性纳米颗粒的粒径、在水相中的分散稳定性及磁物理性质是影响其在磁共振成像应用的关键因素。本文以乙酰丙酮铁作为前驱体，在常压高温环境下，通过多醇法制备了单分散性和水相分散稳定性好、粒径5～10nm，磁化强度高的Fe3O4 磁性纳米颗粒，系统研究了多醇溶剂种类、分散剂种类和浓度对产物的影响。制备的磁性纳米颗粒在室温下表现为超顺磁性，比饱和磁化强度最高可达70.0emu/g，并对磁性纳米颗粒的驰豫性能进行了表征。制备的Fe3O4 磁性纳米颗粒在磁共振成像造影和细胞/分子成像等领域的具有很大的应用潜力。
8.期刊论文 陶笃纯 新一代永磁型磁共振成像系统及其医学应用 -物理1999,&&(10)
9.学位论文 孟祥喜 具荧光和磁共振双成像功能的胶质瘤靶向纳米铁粒子探针的实验研究 2007
合成具有荧光和 MRI双重显像功能的、能够特异性、高效性地靶向胶质瘤细胞的纳米探针--SPIOFC[superparamagnetic iron oxide
nanoparticle(SPIO)-FITC-chlorotoxin]；评价SPIOFC的毒性和生物相容性，进而判断其是否适于生物医学在体应用：验证胶质瘤细胞是否能够被SPIOFC特异性、高效性地标记；探讨SPIOFC被胶质瘤细胞吞噬后是否能被MRI和光学成像检出。
将合成的SPIO与异硫氰酸荧光素钠(Fluorescein isothiocyanate，FITC)和氯毒素(chlorotoxin，具胶质瘤靶向特异性)相耦联，从而合成了具有荧光和磁共振双重成像功能的纳米铁粒子复合探针--SPIOFC。1.为评价SPIOFC的生物相容性，胶质瘤细胞和神经细胞(神经元和胶质细胞的混合培养)分别与不同浓度的SPIO(5，10，25，50，75，100，and 200 mg/L)及chlorotoxin(0.8，1.6，2.4，3.2，4.0，4.8，and 5.6 μmol/L)共培养；由100
mg/L的SPIO及1.6 μmol/L的chlorotoxin合成的SPIOFC 与上述细胞共培养；未经上述处理的细胞为空白对照组；MTT实验用以评价细胞存活率。2.为评价SPIOFC特异性、高效性的靶向胶质瘤能力，胶质瘤细胞分别与SPIOFC(含chlorotoxin)和SPIOF(不含chlorotoxin)共培养：作为胶质瘤细胞的对照，神经细胞与SPIOFC共培养。普鲁士蓝染色和MRI用来评价胶质瘤细胞吞噬SPIOFC的情况。电感耦合等离子体发射光谱法(inductively coupled plasmaeICP)用以定量检测细胞内铁的含量。激光扫描共聚焦显微镜用以评价SPIOFC的光学显像能力。
1.MTT法证实SPIOFC对胶质瘤细胞和神经细胞与空白对照组比较均未显示细胞毒性作用。2.细胞内Fe 的细胞化学染色(普鲁士蓝法)检测标记阳性细胞百分比。1)各胶质瘤组内，用SPIOFC标记组显著高于用SPIOF标记组：2)胶质瘤细胞组显著高于神经细胞组。3.电感耦合等离子体发射光谱法
(inductively coupledplasma emission spectroscopy；ICP)定量测定细胞内铁含量。1)用含氯毒素的SPIOFC探针标记的胶质瘤细胞组显著高于不含氯毒素的SPIOF探针标记的胶质瘤细胞组；2)同样用SPIOFC探针标记，胶质瘤组显著高于神经细胞(对照)组。4．比较MRI检测T2加权像上的信号衰减幅度，用SPIOFC标记的胶质瘤细胞明显高于与用SPIOF标记的胶质瘤细胞及用SPIOFC标记的神经细胞。5．在激光扫描共聚焦显微镜下(488-nm)，被胶质瘤细胞吞噬的SPIOFC发出绿色荧光。
1．胶质瘤特异性靶向荧光和磁共振成像双功能纳米铁粒子探针(SPIOFC)无细胞毒性，适于生物医学应用，可以进一步用于活体研究。
2．SPIOFC可以标记大鼠9L、C6细胞并可标记人源U251胶质瘤细胞，而不标记正常的神经细胞。3．SPIOFC被胶质瘤细胞吞噬后可以在MRI和荧光下成像。4．在体外条件下以SPIOFC为探针，MRI和光学成像能有效地辨别胶质瘤细胞与正常脑组织细胞。SPIOFC是一个特异性的、高效性的兼具光学和MR双重成像功能的胶质瘤靶向探针。
10.期刊论文 牛婉婷.张路遥.杨昊.潘敏.陈裕泉.NIU Wanting.ZHANG Luyao.YANG Hao.PAN Min.CHEN Yuquan 医用葡聚糖包被超顺磁性纳米氧化铁磁珠的制备和表征 -科技导报)
纳米磁性颗粒因其独特的性能,在基础研究领域和临床诊断上已经得到广泛应用,比如细胞分离、免疫识别、药物载体以及核磁共振成像阴性对比剂
三亿文库包含各类专业文献、文学作品欣赏、生活休闲娱乐、外语学习资料、中学教育、应用写作文书、高等教育、各类资格考试、磁共振成像技术及设备发展策略_图文24等内容。　
　磁共振成像磁共振成像是利用原子核在磁场内共振所产生信号经重建成像的一种成像技术。 磁共振成像(MRI)作为一项新的医学影像诊断技术,近年来发展十分迅速。MRI 所提... 　技术环境分析 第三章 医用磁共振成像设备行业生产技术分析 第一节 医用磁共振...企业经营策略和发展战略分析 第二节 企业 B 一、企业简介 二、主导产品分析 ... 　参考文献:(一)方润 许乾慰《核磁共振(NMR)测试技术进展及应用》 (二)唐晓英、刘志文、刘伟峰、吴祈耀《核磁共振成像技术及设备发展策略》 (本篇文章参考了百度文库... 　对企业而言,发展战略的制定通常由三部分构成:外部的行业研究、内部的 企业资源...为此,国家明确将 磁共振成像设备列为当前优先发展的高技术产业化重点领域之一。... 　4 中国磁共振成像技术及设备发展的策略[5] MRI设备的科技含量高、临床应用广、前景好、需求大,中国 应积极开展MRI设备和技术的研究及开发,瞄准世界领先水平,以 ... 　《年中国开放式磁共振成像系统市场行情动态及发展报告》共十四章,包含中国开放式磁共振成像系统行业产品技术发展分析,中国开放式磁共振成像系统行业消费者偏好... 　《核磁共振成像技术及设备发展策略》 [10] 彭朴 《固体核磁共振波普在石油化工多相催化研究中的应用进展》 [11] 林君 《核磁共振找水技术的研究现状与发展趋势》... 　7.1983 年,西门子在德国汉诺威医学院成功安装了第 一台临床磁共振成像设备。 8...I=1 N 宏观的世界更像连续的 量子的世 界 量子力学的发展史―― 亚原子... 　诊断设备的原理 第二节 超声影像诊断设备的发展概况 一、国际超声诊断仪器发展...临床需要导向 CT 市场 第五章 磁共振成像(MRI) 第一节 磁共振成像的相关概述...