简要总结
该文献是一篇关于7T超高场磁共振成像（MRI）在精神病学研究中应用的技术综述，详细探讨了7T MRI在精神障碍的诊断、病因、风险评估、治疗靶点和疗效评估中的潜力和进展。
摘要：
非侵入性脑成像在建立我们对导致精神障碍出现的神经特性方面的理解中发挥了关键作用。然而，要描述精神症状的核心神经生物学机制，就需要比标准场强磁共振成像（MRI）采集（例如3T）通常能够获得的更高的结构、功能和神经化学特异性。7特斯拉（7T）的超高场（UHF）成像为识别赋予精神疾病风险的神经生物学系统、确定病因以及描述主要精神疾病的进展和治疗结果提供了机会。扫描仪可用性的增加、监管批准以及序列可用性的提高，使得将超高场成像应用于临床队列比以往任何时候都更加可行。然而，将超高场方法应用于心理健康研究仍处于起步阶段。
在这篇技术综述中，研究描述了从超高场采集获益的核心神经影像学方法，包括高分辨率结构和功能成像、单核（¹H）和多核（例如³¹P）磁共振波谱成像，以及用于评估脑组织铁和髓鞘的定量磁共振技术。研究讨论了7T MRI提供的优势，包括更高的信噪比和对比度噪声比、增强的空间分辨率、更高的测试-重测可靠性以及分子和神经化学特异性，以及这些优势如何开始揭示精神障碍的机制。最后，研究考虑了超高场在应用于临床队列时的当前局限性，并指出了正在进行的工作，这些工作旨在通过继续开发超高场硬件、软件和协议来克服技术障碍。
1 引言
理解导致精神障碍的大脑机制，能够为精神科领域的诊断、病因、病理生理学、风险评估、干预目标的识别以及治疗分层提供依据。磁共振成像（MRI）一直处于通过提供全脑结构、功能和神经化学评估来描述精神症状的前沿。然而，精神障碍具有复杂的神经生物学过程，可能涉及分布广泛的神经系统或对专门系统的细微中断，而常规MRI往往无法充分描述这些过程。由于神经生物学和临床异质性在不同障碍之间以及同一障碍内部普遍存在，这种复杂过程的成像难度被进一步放大。这种异质性导致了脑与行为测量之间缺乏可重复性，因为结构和功能成像测量与临床和行为结果之间只有微弱的关联。这限制了识别精神疾病可靠相关因素以及用于治疗分层或临床预测的生物标志物的能力。因此，近年来精神病学神经影像学的研究越来越多地关注大数据的使用（更大的样本量使得能够识别出稳健的效果，并描述人群的变异性）、个体内的密集采样（以较长的采集时间为代价获得更可靠的成像测量），以及对症状学的改进描述（例如，通过生态瞬时评估 [EMA]），每一种方法都为将临床结果与潜在神经过程联系起来提供了关键改进。
一种互补的方法是通过敏感的测量方法改进对神经特征的描述，提高神经影像学测量的可重复性、特异性和测试-重测可靠性，同时扩大可评估特征的范围。识别更广泛的大脑特征------包括解剖学的宏观结构和微观结构、神经元信号特性以及分子、神经化学和生理学特征------可能有助于以一种支持预防和干预项目的方式来描述精神疾病，这些项目基于对大脑机制的深入理解。7特斯拉（7T）或更高场强的超高场（UHF）神经影像学的磁体场强增加，为基于MRI的精神障碍相关大脑表型评估提供了更高的信噪比（SNR）（见图1）。更高的SNR本质上允许使用更小的体素尺寸和/或更快的扫描时间进行采集，从而实现更高的空间分辨率，以及提供神经化学和生理学特异性的专门采集。3T扫描仪是目前精神科领域的标准场强，但在过去十年中，随着监管批准以及用于临床和儿科研究的协议的开发，越来越多的中心增加了7T扫描仪，使得UHF在临床研究中成为可能，并导致了对7T精神病学研究的兴趣显著增加。
在这篇技术综述中，研究强调了有潜力为发现精神障碍的临床表现、病因发病机制或治疗新见解的7T神经影像学方法（见表1）。研究回顾了测量大脑结构、功能和神经化学（通过¹H和³¹P磁共振波谱）的7T研究，以及对髓鞘化和基于组织铁的多巴胺神经生理学标记的定量评估。在每个部分中，研究考虑了与低场强相比，7T成像提供的特定优势。研究强调了最近利用7T MRI在临床队列中的工作，以展示这些方法的临床可行性和潜在适用性。最后，研究讨论了在临床人群中收集UHF数据的持续挑战、使用新兴UHF技术的技术挑战，以及UHF MRI持续发展的未来机会。
图1 与精神疾病神经生理学改变相关的神经机制
表1 3 T和7 T的成像采集方法
2 高分辨率结构成像
7T MRI能够通过采集更小的体素且几乎不损失信号质量，实现高分辨率结构数据的获取。常规的7T结构MRI扫描通常在亚毫米级别采样（例如体素尺寸为0.7--1.0毫米），而专注于成像小解剖细节的研究能够将分辨率提升至500微米，甚至达到375微米的各向同性水平。更高的静态磁场强度能够激发更多的质子，从而产生更强的MRI信号，这些信号更容易从背景噪声中区分出来，从而有效提高了信噪比（SNR）。在神经学诊断的背景下，高空间分辨率的好处已经被很好地描述，但其在精神病学研究中的应用直到最近才开始加速。
7T结构成像的优势来自多个方面。首先，更高的信噪比（SNR）能够实现高空间分辨率，以便精确分割解剖特征并计算结构指标，例如灰质体积和皮层厚度。通过采集更小、更各向同性的体素，这些结构指标的准确性得到提高；7T提供的体素尺寸减小能够通过减少部分容积效应的影响来降低局部体积估计的偏差。其次，与3T相比，7T的磁场强度增加会产生更长的T1弛豫时间，从而增强组织类型之间的对比度，并实现对解剖学上不同的脑区和核团的更准确分割。第三，无论是基于对比度的还是定量结构测量的磁共振序列（如MP2RAGE序列），都更容易应用于7T协议，因为它们受益于超高场强下的高信噪比和对比度。以MP2RAGE为例，它在不同的反转时间（通常包括T1加权和质子密度加权图像）采集两个梯度回波图像，并将它们结合起来生成定量的T1图和基于对比度的均匀（UNI）图像，该图像具有更均匀的强度和更优越的灰白质对比度。这些改进使得解剖定位和分割得到增强（例如，图2a--c），对皮层形态的评估更加精确，偏差减少，从而提高了测试-重测的可靠性，并有助于追踪纵向变化，这对于临床研究通常是至关重要的。7T已显示出对临床人群灰质厚度变化的敏感性，例如，识别首发精神病患者中广泛的皮层厚度减少。机器学习方法也显示出在7T下基于灰质和白质测量对患者和对照组进行分类的能力优于3T，从而将实现与3T相当的预测性所需的患者数量减少了30%--50%。
7T结构成像还提供了更准确地研究小结构的机会，特别是那些具有已知临床相关性的深部和皮层下脑区。一个典型例子是对海马体的增强表征，其中可以在亚毫米结构扫描中准确识别亚区，并采用自动分割方法（图2d）。海马体是重度抑郁症和精神分裂症病理生理学的核心区域，尤其是在精神病早期阶段，体积变化尤为明显。然而，大多数3T研究将海马体视为单一结构，或者仅限于长轴（前后轴）分析。7T的分割验证了精神分裂症中的体积变化，表明CA4/DG是这些减少的主要来源，并与5-羟色胺（5HT1A和5-HT4）受体的改变有关。此外，还有研究发现了海马体解剖学上不同的亚区与临床的相关性，例如，将抑郁症患者的体积减少定位于CA2/3，将重度抑郁症对电休克治疗（ECT）的反应定位于齿状回，以及识别与精神病风险相关的心理社会因素（如一生中的压力）的差异性反应。在具有解剖学和功能上不同的亚区的其他皮层下区域中，也取得了类似的解剖学划分的进展。与3T相比，7T对皮层下核团（包括黑质和内外苍白球）的分割提高了可靠性，这使得能够创建高分辨率的解剖图谱。对基底神经节核团的识别，包括苍白球亚段，对于通过改善解剖定位来指导深部脑刺激靶点具有重要意义，这可能会改善临床结果。在杏仁核中，3T研究通常能够识别基底外侧和中央内侧亚区，但7T的高分辨率结构MRI可能支持绘制九个不同的亚核。小结构映射已被应用于临床队列的数据，特别是在重度抑郁症的背景下，显示出临床严重程度与杏仁核亚核体积、缰核和岛叶亚区的关联。
超高场强（UHF）的超高分辨率离体扫描为临床研究提供了机会，包括在低场强下进行的研究。NextBrain组织学图谱提供了全脑的精细解剖细节，包括400微米MRI，用于在标准和UHF MRI研究之间进行比较。其他7T的离体扫描方法甚至进一步推动了这一领域，以100微米的分辨率获取结构数据，从而扩展了识别以前无法通过神经影像学应用获得的解剖特征的机会。然而，7T需要独特的采集方法来控制与超高场成像相关的挑战，例如在包括皮层下区域、颞叶皮层和小脑在内的低部区域的图像强度不均匀性。此外，当进行全脑分析时，高空间分辨率采集可能耗时较长，尽管平面内（GRAPPA）加速和其他参数优化方法可以促进在不到10分钟内完成采集，使其成为临床研究环境中的可行选择。此外，由于7T下的运动伪影可能会因小体素尺寸而放大，因此开发前瞻性运动校正对于超高场临床研究可能特别重要。最后，尽管已经投入了大量工作来开发海马体和杏仁核超高场成像的自动分割方法，例如在高分辨率数据集上训练分类器，但这些方法尚未广泛应用于其他皮层和皮层下结构。此外，为3T结构扫描的去颅骨、分割和解剖划分而开发的神经影像学工具可能并不完全适用于高分辨率7T数据，这突显了继续开发用于高空间分辨率超高场结构数据的公开可用软件的重要性。
图2 不同大脑区域和模式的7 T与3 T解剖图像的比较
3 增强的功能映射
近年来，人们越来越认识到利用功能成像技术（包括任务激活和静息态功能连接）来表征精神障碍中的大脑表型存在诸多困难。尤其是功能连接（FC），其测试-重测可靠性相对较低，这一问题在短时长的采集过程中（例如在临床队列中常见的采集）尤为突出。这一局限性的一个直接后果是，功能连接与认知和临床结果测量之间的相关性较低。7T成像技术通过提供更高的信噪比（SNR），能够在适合临床、发育或敏感人群的扫描时间内提供更可靠的测量结果。当匹配体素大小和重复时间（TR）时，7T能够提供显著更高的信噪比，从而能够更精确地评估功能激活和功能连接。一项研究发现，在视觉皮层进行人群感受野（pRF）映射时，3T需要大约四倍的数据量才能获得与7T相当的结果。在7T下，任务相关激活表现稳健，信号变化百分比、统计显著性和激活范围均有所增加，静息态功能连接的类内相关系数（ICC）提高了25%或更多。这些改进可以直接提高统计功效，使得在样本量减少一半的情况下也能检测到相当的效果。
这些改进对精神病学研究具有实际益处，能够提高观察到的神经元激活的敏感性，改善激活图的空间特异性，并减少个体化评估所需的数据量，包括用于精准功能映射（PFM）方法。PFM是一种通过个体化定位功能区域和网络来增加效应量的有前景的方法，通常基于大量的数据采集。将这种方法与超高场（UHF）功能磁共振成像（fMRI）结合，可能会进一步增强其潜力，通过更短的时间更准确地定位个体区域。在少数抑郁症患者中的初步应用表明，该方法对治疗过程中功能网络属性的纵向变化具有很高的敏感性。因此，超高场成像有可能在患者水平上评估疾病风险和治疗效果。PFM方法也有望改善靶向干预：经颅磁刺激（TMS）调节和神经反馈依赖于为个体参与者准确识别目标区域。然而，在3T下准确的定位需要较长的扫描时间（例如，长达28分钟），这是由于功能定义的区域和网络位置的个体间变异性。因此，7T的敏感性和可靠性增加可能在更短的扫描时间内提供更准确的定位，从而能够快速评估个体功能拓扑结构，用于纵向评估和指导定位。
功能磁共振成像信号的信噪比增加可以提高对临床相关功能回路的敏感性。例如，利用7T fMRI的研究已经识别出精神分裂症中海马体和丘脑功能回路的中断，以及与概念紊乱相关的网络层面改变。此外，7T fMRI还识别出重度抑郁症（MDD）中情感区域的功能连接与抑郁症状严重程度之间的关联。功能磁共振成像相关的信噪比优势可能在深部和皮层下脑区特别显著，能够识别在3T下难以划分的功能回路。在一项比较研究中，研究者发现，显著提高的时间信噪比（tSNR）使得能够检测到重度抑郁症患者与健康对照组相比的腹侧被盖区（VTA）连接中断，而在3T下这种效应是无法检测到的。
与低场强一样，7T也容易受到易感性伪影的影响，例如靠近额窦时的空间失真和信号丢失，这些伪影在超高场下会进一步加剧。尽管仍可检测到激活，但为了最大化超高场功能磁共振成像的效用，精心设计的研究方案，结合修改后的采集参数和针对高场采集的后处理校正策略，尤为重要。
4 层和核团特异性的fMRI：BOLD和VASO
除了在标准fMRI采集范围内（例如，体素尺寸在1-2毫米范围内的各向同性体素）实现准确可靠的功能映射外，7T fMRI还能够对小解剖结构内的功能进行表征，从而支持对精神障碍背后神经生物学机制的表征。新兴的亚毫米级fMRI方法允许在特定皮层内测量激活，这被称为层或层间fMRI，以及在小皮层下核团内进行测量。层fMRI为评估神经回路激活模式提供了前所未有的细节，便于与大量关于神经回路微观组织结构的小鼠、非人灵长类动物和死后研究工作进行比较。这些方法对于评估精神病谱系障碍可能特别有益，因为不同的皮层与症状学有关，而对于像强迫症（OCD）这样涉及小皮层下核团的障碍也是如此。目前已有多种层特异性fMRI方法，之前已有深入的综述，包括使用梯度回波（GE-BOLD）和自旋回波（SE-BOLD）序列测量血氧水平依赖（BOLD）信号。GE-BOLD序列是跨场强评估神经元激活的最常用方法，但在超高空间分辨率下受到静脉引流的限制，血液流入下游的静脉丛并在离神经活动源头几毫米处引发BOLD反应，从而削弱了在层间尺度上的定位能力。相比之下，SE-BOLD抑制了BOLD信号中的静脉贡献，以实现更具有空间特异性的BOLD激活，但其灵敏度较低。最近的方法，例如双自旋回波序列和耦合的GE-SE采集，已在克服这些限制方面显示出希望，用于基于BOLD的层特异性激活评估。对于超高分辨率fMRI的非BOLD采集可能通过减少误定位伪影的影响，同时保持对潜在神经活动的高度敏感性，从而有助于解决这些问题。血管空间占据（VASO）产生的信号与脑血容量（CBV）呈反比关系，神经活动引起的CBV增加可被测量为VASO信号的减少。尽管VASO的灵敏度较GE-BOLD有所降低，但由于减少了静脉伪影，它可能提供更大的空间特异性，使其成为高分辨率功能映射的有吸引力的候选方法。迄今为止，大多数层特异性激活研究都集中在单模态皮层，包括视觉系统，那里的激活可以与已知的柱状和层状组织模式进行比较。然而，最近的方法学改进已将这些方法扩展到前额叶皮层，并得到了建模工作的支持，这些工作证明了检测层特异性信号的可行性。实证研究已经开始运用层fMRI来表征更高阶的行为，例如表征工作记忆维持期间表层激活的分化，以及识别对前馈和反馈信号的层反应之间的分离。工作记忆在许多精神障碍中都受到常见影响，包括心境障碍和精神病谱系障碍，因此将这些成像方法扩展到临床人群有望更好地表征认知困难的机制基础。表征功能网络的层间尺度属性的一个挑战来自于需要同时评估远距离区域，因为许多层fMRI方法依赖于部分覆盖采集，以在保持合理采样率的同时进行密集采样。然而，最近的进展已经允许了大幅增加的切片覆盖范围，包括使用VASO或带有关键孔（EPIK）的平面回波成像跨越皮层。这些方法已经允许绘制具有层间特异性的静息态功能连接，展示了与已知结构架构的关联，并表征了表层对默认模式连接和信息传递的贡献。超高分辨率fMRI研究也适用于针对深部和皮层下脑区。使用记忆任务的研究已经识别出海马体内的再入环路，这些环路支持配对联想推理，以及在记忆编码和检索期间不同反应的内嗅皮层内的层。对焦虑障碍中存在的恐惧泛化特征的表征已经显示了海马体亚区、杏仁核亚核、缰核和终纹床核的条件特异性反应，展示了将功能反应属性与详细解剖结构联系起来的机会。
尽管目前很少有研究将层fMRI应用于精神病学人群，但这些进展为进一步表征功能障碍的解剖学基础打开了大门。动物模型和人类死后样本的研究已经识别出与精神障碍相关的层特异性异常，包括精神分裂症患者背外侧前额叶皮层第3层的树突棘丢失，这与表明青少年时期持续修剪的发育研究相呼应，表明非典型的发育修剪可能有助于精神病障碍的发病机制。然而，尚未进行体内研究以表征这些变化的层特异性功能后果。随着空间分辨率的提高，对运动伪影的敏感性也会增加。即使是少量的运动也会在视野内移动皮层带，需要精确的运动对齐算法，而严重的运动可能会在使用部分采集时将目标区域完全移出视野。由于临床、发育和老年队列往往比健康的年轻人更容易运动，因此减少扫描过程中运动的方法至关重要。此外，层fMRI的分割和预处理是手动和计算上耗时的工作，可能需要每名受试者手动处理10小时或更长时间。持续的方法学和软件开发，例如LayNii，将有助于扩大这些方法的应用范围。最近展示的下一代MRI技术，包括专门的梯度和头线圈系统，可以将fMRI数据的分辨率进一步降低，体素尺寸达到0.35-0.45毫米，为揭示以前无法获得的、具有临床相关性的回路功能障碍提供了机会。
5 磁共振波谱成像
研究与精神症状表现或治疗效果相关的候选神经生物学机制，直接得益于能够定量测量大脑中神经化学代谢物的方法。其中最突出的方法是¹H磁共振波谱（单体素¹H MRS）和波谱成像（MRSI，即采集一个平面或体积的体素）。MRS提供了评估兴奋性（谷氨酸能，Glu）和抑制性（GABA能）神经递质系统的机会，以及许多其他与精神障碍相关的代谢物，包括谷胱甘肽（GSH）、肌醇、谷氨酰胺（Gln）、牛磺酸（Tau）、N-乙酰天门冬氨酸（NAA）、胆碱（CHO）等。这些代谢物各自具有特定的共振频率（或者在J耦合的情况下，多个峰，称为多重峰），这使得它们可以根据其在测量的化学位移谱中的振幅进行定量。
然而，MRS测量受到这些代谢物低浓度的复杂影响，以及光谱峰常常重叠的事实，使得它们难以区分。7T的增加磁场强度为MRS和MRSI提供了显著优势，通过提高灵敏度、代谢物信号特异性和光谱分辨率，以及简化多重峰结构来改善代谢物的分离和测量（图3）。此外，7T的专用射频（RF）头线圈结构可以围绕大脑进行信号传输和接收，提高传输效率和信号质量。
7T的更高光谱分辨率和灵敏度使得能够识别比3T更具体的神经代谢物和代谢物衍生属性，特别是对于那些浓度极低（例如GABA）的代谢物，这些代谢物在低场强下极难测量。3T的方法通常使用较大的体素来汇总信号，并且通常更难将GABA从污染的大分子信号中分离出来，导致"GABA+"测量可能掩盖神经生物学解释。诸如PRESS、MEGA-PRESS等方法允许特定抑制污染信号，这可以改善在3T下检测低浓度代谢物（如GABA）的能力。然而，这一类方法通常需要更长的采集时间和更高的用户专业知识。此外，它们可能需要替代的采集和处理方法，以便获取其他代谢物（如谷氨酸）的测量，这些代谢物的光谱与被抑制的信号重叠，并且可能在不同序列之间的泛化能力降低。同样，由于谷氨酸和谷氨酰胺的光谱峰重叠，在低场强下通常将它们一起报告为"Glx"。7T的改进特异性允许独立评估GABA和谷氨酸，从而实现更精确的生物物理表征。
这种增加的特异性的影响不仅限于降低测量的噪声；在高场强下比较GABA和谷氨酸的研究表明，这些代谢物在成年人中高度相关，而在低场强下这种关联不存在，表明混杂信号可能根本改变被测量信号的特性。这种GABA-谷氨酸相关性在青少年时期随着发育而增加，这一时期也是主要精神疾病出现的时期，表明这可能是神经递质稳态的一个关键特征，而在低场强下不容易评估。在7T下使用未编辑序列评估这些代谢物，允许从单次采集直接比较不同代谢物，包括谷氨酸-GABA平衡的测量，同时保持更高的信噪比，并在更短的采集时间内完成。此外，一项对7T MRS研究的荟萃分析发现，与健康对照组相比，精神病患者中谷氨酸存在显著差异，但当与谷氨酰胺结合为Glx时，这些效应不再达到统计学意义，这进一步支持了7T的信号特异性对于识别精神障碍的神经生物学标志物可能至关重要。直接询问这些神经化学标志物的能力，使得MRS成为迄今为止7T精神障碍研究中最为活跃的领域之一。
青少年时期前额叶谷氨酸的年龄相关减少（可能反映了兴奋性突触的修剪）支持了前额叶关键时期可塑性的模型。在精神分裂症的出现和发展过程中，这些过程的发育中断得到了支持，表现为背侧前扣带皮层（dACC）、背外侧前额叶皮层（dlPFC）、岛叶和视觉皮层的谷氨酸水平降低。也有报道前额叶GABA的减少，以及在临床高危人群中丘脑GABA/谷氨酸比率的改变，导致功能网络中断。谷胱甘肽（保护机体免受氧化应激）也成为精神分裂症研究中一个突出的代谢物。对7T MRS研究的荟萃分析发现，在首发和慢性精神病患者中，谷胱甘肽（GSH）和谷氨酸均降低，并且GSH水平较高与独立研究中改善的治疗反应相关。结合7T MRS和功能连接数据的建模表明，GSH在精神病早期过程中对抗谷氨酸驱动的连接改变，为精神分裂症中电路水平功能障碍和治疗过程提供了可能的机制描述。
在抑郁症中，包括后扣带回NAA、丘脑和前扣带皮层（ACC）肌醇以及海马牛磺酸在内的其他代谢物的广泛改变也有报道，包括ACC NAA的治疗依赖性反应，反映了与精神障碍相关的复杂神经生物学相互作用以及MRS提供的广泛光谱数据的潜在价值。最近的研究开始将这些方法扩展到更广泛的精神障碍，包括识别强迫症（OCD）患者中谷氨酸/GABA水平与强迫行为之间的关联。
在7T下获取高质量MRSI数据的一个主要挑战来自于B0不均匀性，这主要由头部本身引起的磁场畸变造成，主要由空气/组织界面和铁沉积的易感性效应主导。这些效应与场强呈线性关系，使得精确的B0匀场更加重要。B0均匀性的降低通过以下方式降低光谱质量：1）增加共振的光谱宽度，从而降低其振幅；2）增加相邻共振之间的光谱重叠；3）降低水抑制方法的效果，导致基线伪影；4）降低光谱编辑测量的特异性。为解决这些限制，已经开发了提供更强匀场强度和空间复杂性的先进匀场硬件解决方案，包括使用球谐函数基集的专用匀场线圈插入物或单个环形线圈，以及兼作匀场线圈的修改后的接收线圈阵列。此外，由于在高频率下可用的射频功率有限，以及在高场强下效率降低，限制了可用的峰值射频场强，导致区域特异性的化学位移分散误差。此外，由于在高场强下生物组织中射频传播的内在效应，基于低场强设计的射频线圈的传输场在7T下空间不均匀，导致样本中脉冲角度变化相关的伪影。最后，高场强下功率沉积的增加限制了射频脉冲的类型和数量，以及它们的翻转角，并可能需要显著延长重复时间，从而降低单位时间内的信噪比。因此，广泛用于3T的脉冲序列通常对7T次优，替代方法是有益的。为解决内在的射频不均匀性，由具有独立幅度和相位属性的独立元件组成的传输线圈变得流行起来。通过调整这些传输阵列中各个线圈的相位和幅度（"射频匀场"），可以在整个大脑中显著提高均匀性。剩余的不均匀性可以通过并行传输方法进一步解决，其中对每个线圈应用复杂的梯度和不同的射频波形。尽管技术要求高，但这些进步使得7T的研究能够利用提供的大量优势，以获得对精神障碍背后大脑代谢物的敏感和特异性表征。
图3 在7T下采集1H MRS
6 ³¹P多核成像
³¹P磁共振波谱（MRS）是一种非侵入性的MRI方法，用于测量³¹P核发出的信号，³¹P核作为磷元素自然存在于身体的许多组织中，这为评估与¹H MRS不同的代谢物提供了机会。³¹P MRS的主要信号来自富含磷的代谢物，这些代谢物分为两大类：与膜磷脂（MPL）相关的代谢物和与组织能量代谢相关的代谢物，这两类代谢物在健康和疾病相关的活体组织生物学研究中都具有巨大的潜力。典型的³¹P MRS谱图（图4）比¹H谱图包含的代谢物少，因为谱图中的信号主要来自含磷化合物的可动成分。这包括磷单酯（PME）代谢物------磷脂酰胆碱（PC）和磷脂酰乙醇胺（PE），以及磷二酯（PDE）代谢物------甘油磷脂酰胆碱（GPC）和甘油磷脂酰乙醇胺（GPE）。这些代谢物提供了一种敏感且特异的方法来估计神经毡，即富含突触、树突、未髓鞘化的轴突、胶质细胞、中间神经元和少量细胞体的大脑区域。
随着磁场强度的增加、梯度线圈功率的提升，以及头线圈技术和后处理方法的进步，³¹P MRS能够比低场强下更可靠地定量分析PME和PDE的各个成分，从而更好地理解与MPL代谢相关的生化过程。更高的空间和光谱分辨率进一步缓解了在低场强磁体下³¹P数据中关于组织代谢物估计的担忧。因此，³¹P MRS被认为是通过评估神经毡扩张和收缩的生化特性来衡量突触生长和修剪的最佳替代指标之一。这些测量对于研究精神分裂症等精神障碍尤其相关，精神分裂症被认为是一种以突触改变为特征的神经发育障碍，包括突触生长和修剪，这些改变可能随后影响结构协方差、功能和白质网络。然而，由于无法直接在活体中检查突触，因此通常从灰质减少和/或皮层变薄中推断突触变化，但这些指标并不能特异性地反映突触变化。
近年来，正电子发射断层扫描（PET）示踪剂的进步使得在成人中相对更直接地评估活体突触成为可能，例如放射性示踪剂[¹¹C]UCB-J靶向突触囊泡2A（SV2A）受体，并且与死后研究中突触前终端的金标准标记物相关。然而，PET研究成本高昂，且由于辐射暴露的风险，无法用于研究儿童的神经毡变化。相比之下，³¹P MRS提供了一种非侵入性地研究神经毡生化特性的机会，扫描时间相对较短，成本也较低。
³¹P MRS估计神经毡的可靠性得到了动物损伤、细胞模型、人类死后和神经发育研究的证据支持。神经毡扩张涉及突触形成与树突分支的同时发生，与MPL前体（特别是PC和PE）水平增加相一致。相关地，神经毡收缩反映了突触修剪和树突分支的减少，与MPL分解产物（特别是GPC和GPE）水平增加相一致。这些数据得到了活体人类和离体大鼠脑提取物的支持，这些研究显示在早期神经发育期间，当突触发生占主导地位时，PC + PE水平高，GPC + GPE水平低，随后随着修剪加速，PC + PE减少，GPC + GPE增加。这支持了将PME（PC + PE）和PDE（GPC + GPE）分别用作突触生长和修剪的替代指标。
初步的³¹P MRS研究已在精神分裂症和阿尔茨海默病患者中开展。1.5T的³¹P MRS显示首发未用药的精神分裂症患者PME减少，PDE水平升高，表明突触修剪过度。最近一项对1.5-4T的³¹P MRS研究的荟萃分析报告了精神分裂症中PME和PDE的区域特异性改变，额叶区域PME减少，颞叶区域PDE水平升高，表明与MPL代谢相关的生化过程发生了改变。7T的³¹P MRS能够使用相对较小的体素更清晰地检查PME和PDE的各个成分，为更好地表征MPL在精神分裂症病理生理学中的作用提供了机会。此外，PME和PDE水平的改变与遗传因素和炎症因素相关，支持了在精神障碍研究中使用³¹P MRS的病理生理学意义。
³¹P MRS还可以通过测量磷酸肌酸（PCr）、三磷酸腺苷（ATP）、无机磷酸（Pi）和二核苷酸来测量与组织能量代谢相关的化合物的活体水平。早期在低场强下的³¹P MRS研究主要报告了精神分裂症患者中高能磷酸盐水平升高，以及ATP/PCr和PCr/Pi比值升高，PCr/ATP比值降低，但有一项研究显示纹状体中β-ATP水平降低。较高的ATP水平与较低的（Pi）和/或较高的PCr水平的模式表明精神分裂症中大脑能量利用减少，这与报告线粒体功能障碍的死后研究一致。尽管将超高场强的³¹P应用于临床人群的研究仍处于起步阶段，但³¹P MRS可能是研究精神障碍病理生理学的重要工具。目前这些努力的主要限制是能够评估多核MRS（如³¹P MRS）的线圈相对稀缺。这些测量需要专门的线圈，通过优化³¹P的共振频率来检测相对较弱的³¹P信号（比¹H信号弱数倍）。典型的方法包括双调谐¹H/³¹P头线圈，但由于通道数量较少，这些线圈的应用相对特定于³¹P成像。因此，所需硬件的高成本和有限的使用场景限制了这些方法在临床人群中的广泛应用。然而，能够分离神经生物学标志物或突触修饰和组织能量代谢的光谱信号的潜力，使得可以非侵入性地评估其他难以研究的机制。
图4 31P核磁共振频谱示例
7 髓鞘成像
髓鞘由少突胶质细胞产生，存在于白质和灰质中。在白质中，轴突髓鞘化加快了动作电位的传导速度，使空间上不同的神经群体之间的信号同步化，并为轴突提供代谢和营养支持。在灰质中，髓鞘环绕着长程兴奋性锥体神经元和富含副肌球蛋白的抑制性中间神经元的传出轴突，受到神经活动的调节，支持神经回路的重塑和可塑性。死后分析表明，少突胶质细胞功能障碍和髓鞘化改变与多种精神障碍的表现有关，包括精神分裂症中皮层髓鞘的减少。灰质和白质的髓鞘化在生命的头三十年持续进行，这正是大多数精神障碍出现的时期，表明大脑髓鞘的改变是精神症状学的一个重要的跨诊断特征。建立这些联系需要在大型、异质性的人群中研究髓鞘，这需要灵敏、非侵入性的成像方法。髓鞘与大脑中的水和主磁场（B0）的相互作用使其成为多种MRI信号的关键决定因素，包括T1、T2、磁化转移（MT）和基于易感性的信号。因此，许多神经影像学采集方法被提出用于髓鞘的映射和定量。
髓鞘是大脑中结合水的主要来源，因此会缩短纵向（T1）和横向（T2）弛豫率，允许使用对髓鞘敏感的成像技术，包括R1（计算为1/T1）和髓鞘水分数（MWF）成像，计算为超短髓鞘水相关的T2成分与总T2的比值。R1和MWF提供了定量的髓鞘评估，这些评估较少依赖于采集参数或扫描仪。鉴于T1和T2对髓鞘的敏感性，T1加权（T1w）与T2加权（T2w）比值也被用作皮层中对髓鞘敏感的技术。然而，依赖于加权强度会导致个体之间、采集之间和扫描仪之间的比例差异，且T1w和T2w成分对场不均匀性、功率沉积和空间失真的不同敏感性可能目前限制了在7T相比3T下T1w/T2w比值测量准确性的具体改进。其他髓鞘成像方法，如磁化转移比率（MTR）、磁化转移饱和（MTsat）和更新的定量MT（qMT）方法，反映了大分子结合质子（髓鞘是大分子的主要来源）与自由水池中的质子在射频脉冲激发时发生的MT效应。最后，定量易感性映射（QSM）通过测量由于组织固有特性引起的施加磁场中的相位差异来定量髓鞘。几乎所有这些成像方法都经过了与组织学的验证，并显示出中等至强的组织学相关性，以及高测试-重测可靠性和跨站点可靠性。
尽管这些方法在3T下已广泛用于髓鞘成像，但将其扩展到7T仍是一个新兴领域。与其他神经影像序列一样，髓鞘成像序列受益于7T提供的更高信噪比（SNR）和对比噪声比（CNR）、更高的空间分辨率，以及（对于某些序列，如下所述）对髓鞘相关信号的增强敏感性和特异性。在采集更小体素的扫描时保持图像信噪比，对于测量大脑皮层不同层内的髓鞘水平尤为重要，因为这些层具有不同的髓鞘结构模式、细胞类型组成、连接目标、神经递质受体分布以及发育轨迹。因此，研究皮层内特定层次的髓鞘化可以为精神障碍中假设的髓鞘化异常的生物学起源或后果提供更具体的见解。在不同体素或区域之间的对比噪声比（CNR）的改进对于髓鞘成像也很重要，因为大脑皮层区域之间、皮层层之间以及不同白质纤维束之间存在典型的髓鞘水平差异，这不仅有助于个体之间在特定大脑区域和通路中的髓鞘差异的研究，也有助于全脑髓鞘空间分布的研究。
7T对髓鞘成像的好处因采集类型而异。信号质量、敏感性和分辨率的改进显著增强了定量弛豫测量（如R1和基于T2的MWF）。亚毫米级的R1图谱为髓鞘解剖学提供了新的见解，更大的生物学特异性导致对比度增加，这超过了仅由场强带来的预期信噪比增益。在白质中基于T2衰减的髓鞘水成像报告了比3T高1.1-1.7倍的信噪比。然而，R1和MWF都对显著增强的B1+发射场不均匀性敏感，因为T1与B1成比例，且在有效B1+较低的区域，T1和T2率都会出现信号丢失，需要专门的B1+映射协议进行校正。基于磁化转移的方法可能在7T下获得额外的增益，因为更高的场强会诱导更大的质子饱和度，从而增加磁化转移，理论上提高髓鞘的敏感性。然而，目前这些敏感性和对比噪声比的增益受到需要降低磁化转移射频脉冲强度以实现7T下安全的比吸收率（SAR）的限制。7T磁化转移成像的最新进展，特别是定量磁化转移，表明这种方法在未来几年可能会变得越来越有价值。
7T对髓鞘成像的好处在定量易感性映射（QSM）中表现得最为明显，与3T相比，7T的QSM受益于双倍的信噪比以及增加的相位对比度和敏感性。3T和7T的QSM比较研究表明，7T可以在一半的扫描时间内实现优秀的图像质量和显著增强的站点内和跨站点可重复性（约3倍），使这种（通常较长的）采集方式更适合于精神成像。至关重要的是，QSM相对不敏感于B1+发射场不均匀性，这在7T下具有明显的优势。最后，7T髓鞘成像的进步为将髓鞘成像与弥散磁共振成像（dMRI）结合起来研究白质通路的髓鞘化开辟了新的机会。可以利用基于dMRI的纤维追踪重建大规模白质通路，便于研究结构连接性。通过多模态方法结合髓鞘成像，可以将髓鞘化测量（如R1、MWF）映射到特定的结构连接上。最初，7T的主磁场（B0）和发射射频场（B1+）不均匀性、翻转角不均匀性以及功率沉积（超过SAR限制）被认为是限制超高场（UHF）下高质量dMRI数据采集的复杂因素。然而，序列设计、硬件和预处理的改进，包括平行射频传输（pTx）的使用和易感性失真校正方法，已经使得超高场dMRI和纤维追踪在临床人群中的应用更加广泛。例如，7T dMRI使得对精神分裂症的断连接假说进行精细化研究成为可能，研究表明在精神分裂症的早期阶段，结构连接性的改变相对较少，但随着疾病的进展，这些改变变得更加明显。7T应用于dMRI数据的体素分辨率提高，也使得对短纤维或通常难以测量的纤维（如额叶U形纤维）进行更精细的分析成为可能。展望未来，弥散纤维追踪与对髓鞘敏感的神经影像学的结合将有助于研究多种白质通路中的髓鞘水平，以及长程皮层连接的起源和终止处以及皮层下U纤维中的髓鞘水平。
对髓鞘敏感的成像在3T下已越来越多地被用于研究精神症状学。MTsat研究表明，在青少年时期髓鞘的发育性增加减弱，这与精神病症状的更高表达有关，包括更强的强迫性和冲动性，以及总体精神病症状负担更重。在青少年时期表现出更强的韧性心理社会功能的个体，其前额叶皮层的MTsat增加更多，初步数据表明慢性抑郁症患者前额叶皮层的髓鞘指数较低，而抑郁症患者的穹窿和丘脑的髓鞘指数也较低。尽管3T下髓鞘成像的使用不断增加，但其在7T下的应用在精神领域仍受到限制，通常只有一些研究小组在小样本队列中进行研究。例如，在扣带束和枕颞皮层白质中报告了精神分裂症的MTR降低。最近利用定量T1的研究表明，尽管在超高场存在场不均匀性，但仍能获得稳健的髓鞘定量测量，并显示出基底前脑的T1与躁狂症状严重程度之间的相关性。总体而言，7T髓鞘成像在提供更敏感、可重复、定量和解剖学上更具体的灰质和白质髓鞘测量方面的优势尚未得到充分利用。7T髓鞘成像的新兴性质表明，其在精神病学中的应用具有潜力和发现空间，但也突显了需要进一步的技术开发以解决超高场引入的挑战。
8 铁成像
脑组织中的铁在大脑中异质性分布，其最高浓度出现在富含多巴胺（DA）的皮层下结构中，包括基底神经节。组织铁与DA囊泡共定位，并与DA能功能和结构的多个关键方面相关，包括DA的产生、合成和细胞内受体运输。由于其顺磁性特性，脑组织铁可以使用多种基于MRI的技术进行非侵入性测量，这使得组织铁与PET测量DA的比较成为可能。这些特性使得组织铁成为评估精神障碍中DA功能障碍的可扩展且易于获取的间接标记物。7T提供的信噪比、对比度和空间分辨率的提高有助于检测铁浓度的细微变化，特别是在基底神经节核等区域。T2加权成像的磁化率受铁含量的强烈影响，随着场强的增加而线性增加，允许基于弛豫的技术（如R2（1/T2*））和基于易感性的技术（如QSM）以更高的敏感性和分辨率定量映射大脑中铁的分布。除了分辨率和对比度的改进外，相位（共振频率偏移）随场强线性增加，使得7T下能够实现更大的相位偏移和更快的去相位（导致更短的T2弛豫时间）。因此，与3T相比，7T可以在更短的回波时间内捕获具有更高对比噪声比的高质量铁图像，将总扫描时间缩短至一半，同时保持图像质量和可重复性。扫描时间的减少对于可能无法耐受长时间扫描的精神和发育人群特别有益。3T下的MR铁指数已被用于描述组织铁在发育过程中的轨迹，显示出从儿童到青少年的快速组织铁积累，并在成年后趋于稳定。在与DA相关的神经精神疾病中，包括ADHD、精神分裂症、物质使用和抑郁症，以及帕金森病中，已在3T下识别出铁的异常失调和/或积累。值得注意的是，有证据表明，在ADHD中，经过DA能治疗（如再摄取抑制剂）后，铁水平恢复正常。7T下的初步研究发现，在精神分裂症和重度抑郁症患者的皮层下核团中，铁沉积发生改变，此外在亨廷顿病和多发性硬化症等神经退行性疾病中也发现异常铁积累。这些研究支持将铁定量作为非侵入性临床工具，用于评估特定皮层下核团内的病理过程。铁定量方法还可以进一步提高对深部脑刺激等神经外科干预的立体定向靶向的精确性，特别是在可视化具有独特亚区域的小皮层下结构方面。铁特异性测量受到其他来源的易感性差异的复杂影响，如脱氧血红蛋白和髓鞘含量。在大脑中区分这些来源的相对贡献仍然是基于弛豫的技术（如R2'和R2*）面临的挑战，即使在更高的场强下，也将解释限制在铁丰富的结构（如基底神经节）中，因为铁被认为在获得的信号中占主导地位。然而，QSM或QSM与基于弛豫的技术（如R2*）的结合可能允许估计局部磁化率源，从而实现全脑定量易感性图谱，并区分顺磁性（如铁）和抗磁性（如髓鞘中的脂质和水源）源。在7T下获得的基于弛豫度的铁估计（R2*和R2'）进一步容易受到不同易感性结构附近的信号丢失伪影的影响，且在靠近空气-组织界面（如下鼻窦）的区域可能会被更高磁场放大。因此，克服这些限制的方法对于最大化7T神经成像所提供的增加的特异性、信噪比、对比噪声比以及由此产生的高解剖分辨率至关重要，以了解铁及其积累在大脑功能和病理中的作用。
9 7T成像的挑战与未来机遇
7T超高场神经成像为更好地研究精神障碍背后的神经生物学机制提供了显著机会，但场强的增加、硬件需求以及技术的新兴性也带来了一系列新的技术挑战，需要专门的方法来解决。7T目前仍受到物理和技术挑战的限制，包括高昂的硬件成本和增加的图像不均匀性。因此，7T要在临床研究中占据重要地位，取决于利用机会获取高质量图像，并达到与3T成像相关的稳健性和标准。除了该综述中讨论的特定模态的挑战外，其中一些问题在不同模态中普遍存在。
不均匀性：在更高的磁场强度下，包括静态（B0）场、发射（B1+）和接收（B1-）场在内的场不均匀性更为明显。在较低的场强下，这些效应通常可以在后处理中得到校正，但在7T下可能需要专门的方法，以防止信号强度的偏差，这些偏差可能会掩盖感兴趣的特征，阻碍组织分割，导致配准不良，并得出错误的推断。序列改进可以缓解其中一些不均匀性，例如MP2RAGE和类似的序列，它们相对不受T2*对比度和B1+场不均匀性的影响，尽管可能仍存在残余的发射场不均匀性，必须使用数据驱动的方法或明确的B1+映射协议进行校正。
比吸收率（SAR）：比吸收率（SAR）是衡量功率沉积的重要安全考虑因素。SAR限制了可以使用的序列，因为SAR与采集速度（即TR的短时性）和序列参数（如脂肪抑制或多带脉冲）成比例。由于7T下的功率沉积更高，SAR限制更容易达到，有时需要在序列参数上做出妥协。此外，由于7T的信号不均匀性更大，SAR在整个大脑中也会不均匀，需要监测全局（全脑）和局部SAR以确保安全运行。
技术专长：解决上述问题需要在研究设计阶段进行仔细规划，以确保适当的序列协议、硬件选择和后处理分析计划，这需要比标准3T研究所需的技术专长更高。扫描采集和后处理同样具有挑战性，增加了7T方法的需求和成本，同时也限制了其广泛应用。
物理限制：7T在发育和临床人群中的使用受到扫描仪和典型头线圈的物理限制。即使在较低的场强下，扫描仪的幽闭性也是一个常见问题，而在7T下，许多头线圈的封闭性可能会加剧这种问题（尽管开放线圈是一个正在积极开发的领域）。此外，头晕通常被报告为超高场的短期副作用。尽管这些效应通常是短暂的，但它们可能会影响参与者的体验和纵向保留，从而可能削弱临床研究。因此，需要谨慎地在磁场内移动，特别是在进入孔径时，以减轻这些效应。主观和轶事报告表明，这些努力可以非常成功，扫描完成率和参与者保留率在不同场强之间相当，表明与3T相比，7T的参与者负担并不一定更高。然而，这些指标的记录报告在文献中很少提供，对这些问题的更大透明度将有助于改善参与者的主观体验。
头动：物理限制和高分辨率成像的性质（即小体素尺寸）可能会增加对7T头动的担忧。在小而幽闭的头线圈中的参与者可能更难保持静止，而对生理噪声和运动的敏感性随着磁场的增加而增加。一项直接比较3T和7T头动的研究发现，7T下的运动幅度翻倍，导致鬼影伪影显著增加。然而，即使有这些增强的伪影，7T数据仍然比3T具有更高的敏感性。尽管如此，由于临床人群已知比健康对照组有更多头动，因此如果不在采集时适当最小化运动，并通过遵循最佳实践指南的处理方法来减轻这些伪影，这些伪影可能会破坏组间比较。
在超高场量化改进：在低场和高场采集之间进行定量比较对于研究设计和计划至关重要，但受到依赖于模态、采集参数、成像测量的生物学特异性以及统计功效与空间特异性之间的权衡的复杂性的影响。例如，在低场强下进行平滑和感兴趣区域平均可能会通过减少噪声来提高统计功效，但以牺牲空间特异性为代价。因此，7T成像带来的增益可以分布在统计功效或空间特异性上，具体取决于分析设计选择和流程。此外，7T的定量改进通常在信号采集层面进行量化，而不是下游对衍生测量的好处（例如，tSNR而不是功能连接效应大小）。这些都阻碍了研究设计和功效分析，因为很难将现有的3T工作转化为高场研究计划。因此，在可能的情况下，跨场强的直接比较报告对于设计7T成像研究时发展假设和功效分析至关重要。
未来研究方向：该综述中讨论的采集方法代表了超高场神经成像的一些最突出的应用，但只是7T可用技术的稀疏样本。使用额外的采集模态和硬件，以及利用这些扫描的定量属性的机会，为超高场在精神病学研究中的新兴应用提供了路线图。
多中心研究、定量MR和协调：超高场成像为本质上定量的采集提供了更大的机会，这意味着它们直接索引测量系统的物理量。这在上述的铁和髓鞘测量中尤为明显。易感性图谱（特别是通过QSM获得的）已被证明在扫描仪之间具有高可靠性和可重复性，并且对成像参数的变化不太敏感，包括场强和回波时间，以及相对于磁场的方向。这些采集的定量性质从而促进了多中心研究的使用，允许更大和更多样化的临床队列，以及准确的跨纵向评估的比较，这对于追踪疾病和治疗进展至关重要。正在进行的工作，如精神病人类连接组项目，现在开始利用最近的方法学进展，进一步表征精神疾病的神经生物学基础。
硬件改进：持续改进超高场使用的硬件对于最大化高磁场提供的优势至关重要。7T下的发射B1+场可以通过单个（sTx）或平行（pTx）射频发射线圈获得。在sTx中，射频线圈发射单一B1场，但可能导致影响信噪比的翻转角不均匀性，从而削弱侧向和下部大脑区域（例如，颞下皮层）。尽管可以通过射频匀场和专用线圈来一定程度上缓解这些问题，但pTx使用多个独立驱动且同时工作的射频发射线圈，产生独立的B1子场，从而产生净B1场。因此，pTx可以控制磁场和电场的分布，控制不均匀性，并改善整个大脑的翻转角均匀性，从而增加时间信噪比。正在进行的工作还包括对射频硬件的创新方法，例如对受试者不敏感的Tic Tac Toe（TTT）技术。这种线圈采用了一种非常规的MRI天线设计方法，通过增加其电磁耦合，可能在整个大脑中提供高质量的测量，同时在头部前方提供一个开口，为临床和敏感人群以及幽闭恐惧症参与者提供更愉快的体验。开发更高阶的匀场方法可能有助于解决7T下由于B0场不均匀性增加而导致的图像质量问题。虽然7T下的标准匀场方法采用二阶匀场解决方案，允许抵消低空间变异性的不均匀性，但非常高阶匀场（VHOS）可以捕获四阶或更高空间模式，允许控制更局部的B0偏移，增加全脑采集的信号质量。
10 结论
综上所述，7T成像提供的信噪比（SNR）的增加可以显著提升我们识别不同精神障碍病理生理学背后具体机制的能力，使得神经影像学方法能够更好地为诊断、病因分析、风险评估、治疗/干预靶点以及治疗反应提供依据。空间分辨率和神经化学特异性的提高有助于识别在不同精神病理学中可能受损的专门系统，从而推动该领域朝着识别可用生物标志物的方向发展，而这些生物标志物在较低场强下一直难以获得。尽管在应用超高场（UHF）MRI时需要考虑一些重要问题，但目前已有方法可以对其进行校正，并且这些方法正在不断进步，这为显著提升我们对精神病理学背后大脑机制的理解提供了机会。
精读分享
研究背景：
非侵入性脑成像技术在理解精神障碍的神经基础方面发挥了关键作用。然而，传统的3T MRI在空间分辨率和神经化学特异性方面存在局限性，难以全面表征精神障碍的复杂神经生物学过程。
7T超高场MRI能够提供更高的信噪比（SNR）、对比噪声比（CNR）和空间分辨率，有助于更精确地评估大脑结构、功能和神经化学特征，从而更好地识别与精神障碍相关的神经生物学机制。
研究方法与技术：
高分辨率结构成像：7T MRI能够以亚毫米级的分辨率采集大脑结构图像，有助于精确分割解剖结构和计算结构指标（如灰质体积和皮层厚度）。此外，7T的高场强能够增强T1弛豫时间，提高组织类型之间的对比度，从而更准确地分割解剖学上不同的脑区和核团。
功能成像：7T MRI在功能成像方面表现出色，能够提供更高的信噪比和对比度，从而更精确地评估功能激活和功能连接。7T的高分辨率功能成像能够减少部分容积效应，提高功能网络属性的纵向变化检测能力。
层和核团特异性fMRI：7T MRI能够测量特定皮层层和小皮层下核团的功能激活，为研究神经回路激活模式提供了前所未有的细节。这种技术对于研究与精神障碍相关的皮层层特异性异常和小皮层下核团功能具有重要意义。
磁共振波谱成像（MRS）：7T MRI在MRS方面具有显著优势，能够更精确地定量测量大脑中的神经化学代谢物，如谷氨酸（Glu）、γ-氨基丁酸（GABA）、谷胱甘肽（GSH）等。这些代谢物与精神障碍的病理生理学密切相关。
多核成像（如³¹P MRS）：7T MRI能够测量与膜磷脂和组织能量代谢相关的代谢物，如磷脂酰胆碱（PC）和磷脂酰乙醇胺（PE），为研究神经毡的生物学特性提供了新的视角。
髓鞘成像：7T MRI能够通过多种技术（如R1、MWF、MTR、QSM等）定量评估髓鞘化，有助于研究精神障碍中髓鞘化的异常变化。
铁成像：7T MRI能够通过QSM等技术定量测量脑组织中的铁含量，这对于研究与多巴胺能功能障碍相关的神经退行性疾病具有重要意义。
关键结论与发现：
7T MRI在空间分辨率和神经化学特异性方面的提升，有助于识别在不同精神病理学中可能受损的专门系统，推动该领域朝着识别可用生物标志物的方向发展。
7T MRI在精神分裂症、抑郁症、强迫症等精神障碍的研究中已经显示出显著的应用潜力，能够提供更敏感、可重复、定量和解剖学上更具体的测量结果。
7T MRI在临床人群中的应用仍面临挑战，包括硬件成本高、图像不均匀性增加等。然而，随着技术的进步，这些问题正在逐步得到解决。
未来研究方向：
该文献指出，未来的研究方向包括多中心研究、定量MR技术的开发和协调，以及硬件改进，如射频线圈和匀场技术的发展，以进一步提升7T MRI在精神病学研究中的应用价值。
参考文献
Calabro FJ, Parr AC, Sydnor VJ, et al. Leveraging ultra-high field (7T) MRI in psychiatric research. Neuropsychopharmacology 2025;50(1):85--102; doi: 10.1038/s41386-024-01980-6.