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脑成像研究平台

以7T超高场全身磁共振成像为核心的,结合多种成像方法的脑成像研究平台

本平台以提供最好的脑成像平台为目标,在建设世界水平的脑成像研究环境的同时,建立了一套开放共享的运行机制,截止目前共有来自海内外的165个课题在中心立项,其中中心自有课题(10项)和所在部门(中科院)课题合计54项;来自各高校、医疗部门、企业、海外研究机构的课题101项,超过总数60%。年运行机时数保持在2000小时左右。在重点实验室设备专项的支持下,本年度完成了脑磁图系统、液氦回收系统的建设。这个平台将集中研发高敏感度、高空间分辨率、高时间分辨率和多观测指标的脑成像技术。

专题组织方面,通过绩效考核和奖励补助,着重组织了“7T超高场脑疾病诊断方法”的专题研究。以新建成的国内唯一7T超高场磁共振成像系统为平台,我们与国内家脑系科优势医院和国外专家合作,探索超高场系统对脑疾病诊断的技术和应用。我中心主要负责硬件研发(配套设备和射频线圈)、序列研发及参数优化、数据分析,医院负责病例筛选和临床诊断。迄今已在静脉成像、动态血管成像、脑肿瘤成像、脑血管畸形诊断、烟雾病诊断等多个领域获得一批十分有说服力的结果。

我国首台科研专用脑磁图(MEG)系统,日前已在本中心完成安装和初步调试,并投入试运行。该系统是加拿大CTF公司重组后开发的新一代275通道脑磁图系统,安装在中国科学院生物物理所原核磁楼内。得益于理想的场地准备,包括隔震、专用设备接地和电磁噪声源消除等设计,以及设备与安装场地的良好匹配调试,该脑磁图设备的宽频谱噪声低至3~4fT /√Hz,显著低于国外研究机构同类设备的一般水平(6~10fT /√Hz );同时该设备在世界上首次使用全光纤连接,采样率达到20000Hz,时间延迟达到300微秒以下,均创造行业记录。从参数、配置和初步获得的系统测试数据与实验结果看,该系统整体性能处于国际领先水平。

脑磁图在脑成像技术中占据重要地位。它通过捕捉头皮表面的微弱磁信号来探测大脑的神经活动,具有极高的时间分辨率和较高的空间分辨率,并具备完美的无创伤性。目前,这台MEG系统配合听觉,视觉和感知觉刺激设备进行相关认知科学实验,未来还将开发数据实时处理系统和基于3D打印的头部高精度配准装置,从而更好的发挥MEG系统的探测能力,建立先进的技术手段与方法学体系。除了传统的视觉研究外,MEG系统可望在听觉相关认知科学问题、脑内长距离功能连接等方面,提供十分有效的实验手段。利用它和磁共振成像、脑电在时间、空间分辨率上的优势互补,三者进行结合,可以在认知过程的时域分析、时序与因果关系、脑功能连接等方面的研究中,发挥突出作用,为国家实施有关脑科学的大型研究计划,提供重要的技术支撑。

与此同时,自主设计的配套小型液氦回收装置,已经稳定运行并开始回收液氦。该系统回收率已达到85%的设计目标,极大地缓解了MEG设备运行因频繁加注带来的损耗,显著降低了设备的运行成本。该系统近期将进一步连接北京磁共振脑成像中心的两套磁共振成像系统进行液氦回收。待系统最终调试完成后,预期回收率可达95%以上,成本比外购液氦降低一个数量级。

利用中心的实验平台产出的SCI论文超过半数发表在影响因子>5的期刊上。聘请十余名国际磁共振技术专家给中心成员做脑成像技术方面的报告或讲座。此外,中心年均接待100余批次、约700余人的参观访问,包括国内外同行、学生、官员、企业家、公众、媒体等。

 

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