医传统磁共振信号来源于人体中水质子，而肺部为空腔组织，成像只见“茫茫黑洞”。在CT对肺部结构透视的基础上，进一步洞悉肺部微结构、通气与气血交换功能，汇聚物理、化学、工程技术的肺部气体多核磁共振是关键利器。数十年来，全球科学家极力抢占这一创新制高点。

2023年8月，中国率先传来捷报，多核肺部磁共振成像系统获国家三类医疗器械注册证。“医用氙气体发生器”与“肺部气体多核磁共振成像系统”相继获批，标志着中国“科技之花”率先结出“产业之果”，两大系统“合体”，让氙气多核磁共振成像引全球进入临床。截至2023年10月，中国人民解放军总医院、上海长征医院、武汉同济医院等多家顶级医疗机构，已开展涉及慢性阻塞性肺病、哮喘、放射性肺损伤、肺癌等病例研究达3000余人次。

什么是氙气？为什么氙气是肺部成像的最优选择？氙（xenon）源自希腊语“xenos”，译为神秘的气体，化学符号Xe，原子序数54，为惰性气体，无色、无臭、无味。人类赖以生存的空气当中含有氙气，吸入后的通路与吸入氧气和呼出二氧化碳类似，因此它对人体无毒无害，安全环保。

扫描室内，技师正在帮助患者吸入刚制成的氙气开展肺部检查

医学诊疗手段的每一次革新，现代生命科学研究的每一次发现，依赖于影像技术的跨越式发展。要做好大装备，打造国之重器，离不开产学研医的无间融合，氙气磁共振三件套的打造由中国科学院精密测量科学与技术创新研究院（原武汉物理与数学研究所）潜心十余年研制、民族品牌联影集团协力创新转化。

升华飘然“仙气”由“医用氙气体发生器”完成，该装置可以将磁共振信号增强50000倍以上，有效解决了肺部检测中气体磁共振信号强度太低而不能成像的重大难题，实现对肺部通气、微结构和交换功能的定量、可视化、无辐射检测。多核成像的实现依靠肺部气体磁共振，它搭载独特的肺部快速成像技术，5秒极速成像通过自适应稀疏欠采样技术、结合人工智能的气体流入效应欠采样技术和低秩图像处理技术，加快数据采集，将气体流入数据采样速率提升至3.33帧/秒，大大提升了肺部气体呼吸过程的动态评估技术，让早期肺部病灶更清晰。此外，人体呼吸信号的神奇“灰马甲”——可穿戴式人体肺部气体磁共振成像探头和用于惰性气体磁共振成像的升降频双通道射频装置，在保障临床高效率信号检测、自适应免调、高灵敏度的特性下，实现了临床单核磁共振成像仪向多核成像系统的拓展。并且，这项装置在成像内核上和设备配套上实现了向下兼容，可以配备目前所有临床磁共振成像仪。

研究人员对志愿者进行摆位

一呼一吸，生命中的重要小事。吐纳间，唤醒身体觉知，让思绪平和下潜，亦达成人与自然的能量交换。肺脏，是人体“生命之树”。枝桠延展间密布着数以亿计的肺泡，比蝉翼纤薄数千倍的细胞壁，终生饱经大气污染、烟尘等“流云劲风”的突然造访，赋予它“高敏感”的娇贵特性......在全球后疫情时代与心肺疾病高发的当下，氙气磁共振可对肺部微结构、通气与气血交换功能进行进行无损、定量的精准评估，具有重要的科研与临床实践价值，目前，多家顶尖临床机构正在验证它的临床潜力。

在新冠“黑天鹅”时期，肺部气体多核磁共振成像系统被率先投入武汉金银潭医院和武汉同济医院，用于对新冠病人肺部功能进行评价，根据公开资料披露，本次应用是在国际上首次实现新冠肺炎出院患者的肺部微结构和通气、气血交换功能定量、可视化评估，不仅获得前线医生的高度认可，后续相关科研成果也同步刊登国际权威期刊。

针对吸烟损伤，肺部气体多核磁共振成像系统能够检测到抽烟被试者的肺部微结构与正常人相比所受到得损伤，因此多核超极化技术是对临床非常重要的诊断补充，在肺部结构病变之前，去探测到功能的异常。在肺癌早期诊断领域，在湖北省肿瘤医院的临床实验中证明，肺部气体多核磁共振成像系统通过肺部通气功能，将肿瘤组织从物理学边界跨越到生物学边界！有望在早期诊断中，建立用于区分肺癌与良性结节的诊断标准；结合放疗计划，可显著降低肺部正常通气区域剂量；在我国患者约9990万居民第三位主要致死疾病的慢阻肺领域，氙气肺部磁共振能够清楚看到慢阻肺病人的肺泡功能通气缺陷与微结构敏感检测，实现精准早筛。

多核打开了临床的第一扇窗，肺部气体多核磁共振成像系统不仅开展了哮喘、慢性支气管炎患者、睡眠障碍、新生儿呼吸困难等健康问题有效评估；也具备开展心肺系统、脑功能、肥胖症状、腹部肠道机理机制研究的巨大潜力。最新临床实践验证：氙气磁共振对慢性疾病，能较好地显示它的血气交换障碍功能的状态，对进行肺功能的定量、疾病的预估以及治疗干预有重大意义。于此同时，武汉金银潭医院团队应用它检测分析，发现脑部与肺部损伤的变化是有正相关性的，能够科学评估脑神经系统的损害。氙气磁共振的未来应用让全行业万分期待。目前团队正在致力于研发可对更多原子核成像的新一代临床多核磁共振成像系统，力争在我国科研仪器自主创新、临床多核磁共振成像仪器技术及应用等方面持续保持国际领先优势。

中国科学院精密测量科学与技术创新研究院院长周欣表示：“这是一场长达三十多年的科技长征，如今站在先辈肩膀上，中国自主可控的部分高端生命科学仪器已经从跟跑、并跑、到引领世界！” “人民英雄”国家荣誉获得者、湖北省卫健委副主任评价 “这是一个创造奇迹的过程，是对全行业的极大鼓舞！启示我们：只要肯钻研，中国人也能实现引领性研究，立于世界之巅”

国家人民英雄称号获得者张定宇院长（左一）、武汉金银潭医院党委书记黄朝林院长（左二）、与中国科学院精密测量科学与技术创新研究院周欣院长（右一）在氙气磁共振临床现场共同观看影像