生物医学工程研究所
Institute of Biomedical Engineering
● 面向世界科技前沿和国家重大需求，研究原创性理论，开发具有自主知识产权的核心技术
● 面向产业共性关键问题和民生需求，产学研医用协同攻关，实现科技成果变为现实生产力的跃迁
● 面向区域发展和人才战略，开展国际交流合作，建成国际智库，培养具有全球视野的医学技术创新人才
新闻中心
科研重器花落深圳，14T超高场磁共振设备或将引领技术变革
发布时间：
2020-01-14
“在国家中长期发展规划以及即将开始的‘十四五’规划中，精准医学影像大设施将不仅仅服务于临床诊疗，更是整个大健康事业发展最核心的重点之一。” 9月11日，在深圳国际BT大会精准医学影像技术与应用国际论坛上，北京大学党委常委、常务副校长、深圳精准医学影像大设施首席科学家詹启敏院士对正在进行的研究充满期待。
詹启敏院士
在2019国际BT大会上，北京大学正式公布将在深圳建设14T超高场人体磁共振系统，引起了国际关注。据了解，在磁共振领域，目前世界上还没有国家能够生产出用于人体的14T磁共振设备，中国或将成为首个拥有这一大设施的国家。
今年8月，中共中央、国务院印发了《关于支持深圳建设中国特色社会主义先行示范区的意见》(下称《意见》)。《意见》指出，支持深圳强化产学研深度融合的创新优势，以深圳为主阵地建设综合性国家科学中心，在粤港澳大湾区国际科技创新中心建设中发挥关键作用。精准医学影像大设施科研重器落地深圳，也将迎来大设施发展的重大机遇与创新实践。
着眼于高起点领跑，瞄准领域最前沿
从历史发展来看，影像技术的每一次进步都推动了医学诊疗水平的显著提高，正所谓“精准医学，影像为先”。磁共振成像(MRI)不仅可以提供清晰的解剖结构像，还能够揭示人体组织的生理状态与功能活动，已成为近 30 年来医学影像以及脑与认知科学研究最重要的手段之一。根据磁共振物理学原理，越高的场强越有助于获得更高的灵敏度、分辨率、信噪比、对比度和影像清晰度，从而更好地实现以精准定位、定量、定性为基础的精准诊疗。
过去20年中，挑战高场强一直是世界各国努力的目标。目前商用7T磁共振设备已经实现商用，但美、韩、德等国家还在积极研发更高场强的人体磁共振设备。
2019年7月18日，一则消息令世界瞩目——法国CEA原子能研究所宣布，目前最高场强的人体磁共振磁体完成升场，人类第一次将MRI的磁场强度提高到了11.7T。而此次落地深圳的精准医学影像大设施，则直接瞄准了更高起点的14T。
“1.5T磁共振设备的时代，我们只能看清1.5mm以上的构造，3T的设备分辨率可以提高到1mm，而14T设备分辨率能达到100μm以内，这就使我们能够了解大脑神经元和轴突的结构和通信方式。” 北京大学信息与工程学部副主任、北京大学深圳研究生院生物医学工程研究所所长、深圳精准医学影像大设施总工程师任秋实教授说，“14T高场人体磁共振设备不仅可以应用在医疗上，在神经处理网络、芯片设计、人工智能等领域都有非常重要的作用与意义，这是一场世界级的竞争，也是整个科研领域的重器，中国希望能尽快占领这一技术高地”。
整合资源实现突破创新
据了解，国内医疗机构普遍使用的是1.5T和3T的磁共振设备，且大部分市场为GE、西门子、飞利浦等国际巨头所控制。近几年，尽管国内东软、华润万东、联影、TCL医疗等企业纷纷推出了自己的磁共振产品，技术上能够做到与国际巨头不相上下，但在整体的竞争力上依然有欠缺，始终处于“跟跑”的状态。
对于这样的局面，詹启敏说：“ 解决这些问题没有别的路走，科技是国家强盛之基，创新是科技进步之魂，我们就是要通过科技创新，通过产学结合把这个做上去。”
要实现突破，必须从根本上开发出最前沿的技术，北京大学选择了与哈佛大学有着近40年磁共振研究经验的Bruce Rosen教授团队进行合作。据介绍，2000年开始，Rosen团队就开始7T设备的研究，并于2018年顺利由西门子公司实现产业化，Rosen团队有着全世界顶尖的磁共振成像技术和方法。2017年5月，双方在哈佛大学签署合作协议，共同推动14T磁共振设备项目。
“当时双方沟通中，Rosen教授直言不讳地说出了想做14T的想法，他希望能与中国的团队合作。而北大的整体科研实力让他最终选择了我们。”任秋实说。
任何新技术的研发都有失败的风险，詹启敏清楚地认识到这一点，他表示：“现代医学对于科技进步的依赖性增强，任何一个新的装备出来，几乎都依赖多学科的交叉。”
为了最大限度规避风险，北京大学并没有固步自封，而是选择完全开放的态度走我国大飞机的发展路线来进行14T磁共振设备的研发。希望在开发过程中，整合世界一流的技术在中国率先实现，吸引国内国际上一流的科学家共同参与。
既要高起点超前研究也要“沿途下蛋”
不只是着眼于高起点的超前研究，产业化也是北京大学14T磁共振团队从一开始就考虑的问题。 “选择在深圳建设这个大设施，一方面是考虑深圳有着金融、IT、创新等的巨大优势，另一方面也是因为深圳正在建设国家综合科学中心，生物医药特别是高端医学影像装备是重点布局的领域”，任秋实说道。
8月30日，14T超高场磁共振等五大医学影像重大科学设施项目在深圳正式启动。深圳方面提出了14T磁共振项目需要“沿途下蛋”——即在研发14T的同时，实现7T磁共振设备的国产化和产业化。从技术上说，只要超高场能够成功，那么略低场强的设备自然更容易实现。
据了解，目前7T磁共振设备刚刚投放市场，多为科研机构使用，尚未用于临床。但任秋实相信，随着应用的增加，7T设备的优势会被逐步开发，市场需求也会增加。而14T设备作为最终目标，则是研发团队核心实力的体现。在任秋实看来，占领高端的意义有两个：首先是迫使国际巨头在市场上让步，其次是孵化出一大批领先技术。
另外，14T设备依赖超导、系统控制等一系列技术的配合，在研发过程中，可以实现这些技术的跨越式进步。这期间产生的大量技术成果，将辐射到其他技术领域。“就像美国的星球大战计划一样，其间的技术造就了美国众多科技企业在此后几十年间的领先局面。”任秋实表示，“我们也想通过攀登高峰的研究，成就未来的技术优势。”