磁共振成像（MRI）作为现代医学诊断的核心工具，在处理深层组织或复杂解剖结构时，常因扫描时间过长或图像模糊而面临挑战。德国马克斯·德尔布吕克分子医学中心（Max Delbrück Center）的Thoralf Niendorf教授团队，正利用超材料技术打造一种紧凑型射频天线，旨在突破现有瓶颈，实现更清晰的图像与更快的扫描速度。
眼部及其周围眼眶结构的成像一直是MRI领域的难点，这主要受限于标准系统对高空间分辨率和小视野的苛刻要求，而瓶颈往往在于负责信号收发线圈的性能。提升天线灵敏度不仅能增强信号强度，更能直接改善最终图像的分辨率。为此，研究团队转向了电磁超材料——一种由周期性亚波长单元人工构建的结构，其电磁波相互作用特性是天然材料无法比拟的。
团队基于双正方形分裂环谐振器设计，专门针对7.0特斯拉的高场强环境定制了超材料单元。在最新发表于《先进材料》的研究中，博士生Nandita Saha主导团队制造了集成超材料的射频天线（MTMA），构建了平面型和中心呈90度弯曲以适应人脸的两种构型。对比实验显示，在矩形体模测试中，平面超材料天线的发射效率比传统线圈高出14%至20%。
在头部体模成像测试中，平面超材料天线在枕叶（视觉处理区）成像上，轴向、矢状面和冠状面的信号强度分别提升了约21%、19%和13%；其接收灵敏度更是分别提升了106%、94%和132%。弯曲型超材料天线在眼部成像中也表现出类似优势，发射增益约20%，接收信号强度提升约30%。Niendorf指出，这种集成超材料的新硬件能更高效地调控射频场，显著提升目标组织信号强度并加快数据采集。
该技术的一大亮点是其与现有MRI扫描仪的兼容性，无需额外基础设施即可投入临床。团队在罗斯托克大学医学中心合作下，对志愿者进行了人体实验。安全性评估显示，所有构型均远低于国际电工委员会（IEC）的比吸收率（SAR）限值。在30分钟、10瓦输入功率下，温度仅上升约1.5°C，完全符合安全标准。
在三位健康成年人的眼部成像中，弯曲超材料天线展现了优于传统天线的性能。针对左眼，信号强度分别提升了51%、28%和25%，右眼对应提升27%、26%和29%。此外，团队成功利用该技术扫描了一位视网膜血管瘤患者，不仅清晰显示了治疗后的结构变化，还意外发现了鼻窦囊肿，证明了其超越眼眶、深入副鼻窦及额叶下部的诊断潜力。在脑部枕叶成像中，平面超材料天线也显著增强了后脑区域的解剖细节描绘。
Niendorf认为，更清晰的信号将为诊断成像打开新大门，包括确认模糊的眼科发现、眼部肿块的可视化分期、3D MRI成像以及与彩色多普勒超声的融合等。稍作修改后，该技术还可用于追踪体内药物释放，或调整几何设计以成像心脏、肾脏等器官。未来，结合热磁共振技术，超材料天线阵列甚至能整合诊断、热疗干预及治疗监测功能。
对于中国医疗影像行业而言，这一突破展示了通过材料创新而非单纯硬件堆叠来提升成像性能的新思路，随着国内7.0T超高场强MRI设备的逐步普及，此类低成本、高兼容性的超材料天线技术有望成为提升眼科及神经影像诊断精度的关键变量。