无创获取人脑血管构筑信息是解析功能神经成像信号、诊断脑血管疾病与追踪神经退行性病变的核心基础。本研究依托超高场磁共振成像技术，提出一套快速全脑成像方案，可在7分钟内实现0.35毫米各向同性分辨率的全脑静脉网络成像，同时建立了区分血管类型的后处理与可视化方法，在活体人脑中复现了经典尸检脑血管图谱的核心结构，并绘制出全脑皮层内介观静脉分布图，为个体间、脑区间与皮层分层的血管组织研究提供了可行的技术路径。

该研究由Omer Faruk Gulban、Rüdiger Stirnberg、Desmond Ho Yan Tse等学者共同完成，论文题为Whole-brain meso-vein imaging in living humans using fast 7-T MRI，于2026年1月发表于Science Advances。

重要发现
01快速全脑介观静脉成像采集技术
研究基于7-T磁共振成像系统，采用多发多回波三维回波平面成像序列，实现了全脑覆盖的0.35毫米各向同性分辨率T2加权成像，单组数据采集时长为6分48秒，全程无需静脉注射造影剂。为最大化静脉成像对比度，研究突破了同类研究的回波时间上限，将回波时间拓展至近40毫秒并采用三回波采集方案，利用脱氧血液在超高场强下更快的横向弛豫特性，强化静脉与周围组织的信号差异。与传统梯度回波技术相比，该序列在保持同等分辨率的前提下，将成像覆盖范围从局部脑区提升至全脑，同时大幅缩短了扫描时长。

针对高分辨率成像易受头部运动干扰的问题，研究采用双策略控制运动伪影：一是预选有超高场成像经验、可长时间保持头部静止的健康受试者，本次研究共招募5名25至38岁的受试者完成1小时成像实验；二是将单组扫描时长控制在7分钟以内，扫描间隙允许受试者轻微活动头部，反而降低了长时间强制静止带来的累积头动。研究共采集4组连续数据，通过交替翻转频率编码极性，结合组间刚性运动校正与多回波、多组数据的信号平均，进一步消除偏共振区域的伪影，提升最终图像的信噪比与结构一致性。验证结果显示，单组扫描数据已可清晰分辨直径小于0.5毫米的介观静脉结构，多次平均后图像质量进一步提升。

图像数据质量与静脉血管结构

多组扫描下经回波平均处理的 T₂* 加权图像一致性

02血管分型的后处理与可视化方法
针对传统血管成像方法无法区分血管类型、高度依赖高精度血管分割的痛点，研究提出了基于组织分割的血管类型特异性处理流程，参照经典解剖分类体系将脑血管分为软脑膜血管、软膜血管与皮层内血管三类分别处理。该流程无需完成难度极高的全脑血管精准分割，仅通过可靠性更高的脑组织分割即可实现不同类型血管的分离与可视化，大幅降低了后处理的操作门槛与误差风险。

针对软脑膜与软膜血管，研究采用体素值体绘制方案：先对T2加权图像做倒数变换得到1/T2加权对比度，使原本呈暗信号的血管转为亮信号，同时弱化脑脊液与灰质的背景信号；再结合脑组织分割结果提取对应解剖区域的血管信号，通过体绘制技术还原血管的三维空间分布，复现经典解剖图谱的视觉呈现效果。针对皮层内血管，研究采用可变顶点密度的三角网格重建方法，先计算等距的几何皮层分层，再针对每一层独立构建表面网格，使不同深度的皮层表面都具备匹配其空间尺度的顶点密度，避免了传统单层网格外推法带来的体素遗漏与混叠伪影，可清晰呈现单个体素宽度的皮层内静脉结构。

基于活体磁共振成像重建的软脑膜血管构筑

不同大脑半球、不同受试者的软脑膜静脉形态差异

在软膜静脉层面，通过精细化的体绘制与虚拟解剖技术，可分辨中枢型与外周型两类软膜静脉，追踪其属支的走行与吻合连接，还原深埋于脑沟内的精细血管结构。在皮层内静脉层面，研究实现了全脑范围的皮层内介观静脉可视化，可观察到径向走行的静脉主干在皮层表面的点状分布特征；通过不同深度的皮层分层表面，可识别不同分级的皮层内静脉，呈现静脉结构随皮层深度的分布规律，验证了介观静脉贯穿多皮层层次的空间特征。

埋藏于外侧沟内、颞横回周边软膜血管可视化结果

全脑皮质内介观静脉图谱

活体下不同皮层深度的皮质内静脉可视化结果

创新与亮点
本研究突破了活体人脑介观静脉成像的两大核心瓶颈。一是成像速度瓶颈，此前同分辨率的全脑成像需20至40分钟，本研究通过多发三维回波平面成像序列将采集时长压缩至7分钟以内，达到临床常规扫描的时间范围，大幅降低了受试者的配合难度与运动伪影风险。二是血管可视化瓶颈，传统方法要么无法区分血管类型，要么依赖难度极高的血管精准分割，本研究提出的血管类型特异性处理方案，以易实现的组织分割替代复杂的血管分割，结合体绘制与可变顶点密度网格技术，实现了三类血管的清晰分离与直观可视化。该技术在神经科学领域可支撑功能磁共振信号的精准解析，在临床场景中可应用于脑小血管病筛查、神经退行性疾病评估、脑静脉血栓诊断与类淋巴系统功能研究，为全脑介观血管成像的规模化应用奠定了基础。

总结与展望
本研究建立了快速、高分辨率的活体人脑全脑介观静脉成像方法，配套的血管分型处理与可视化方案大幅提升了脑血管成像的实用性，推动介观血管成像从实验室研究走向更广泛的神经科学与临床研究场景。未来可通过成像序列与硬件的优化进一步提升分辨率与扫描速度，拓展至更多人群的验证，同时整合动脉成像与自动化分割技术，支撑血管网络的定量分析与全维度脑血管结构研究。

DOI:10.1126/sciadv.aea4540.