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秒速飞艇彩票:MR指纹技术在医学影像诊断

2018-09-14 admin

  作者:王晶波,陶晓峰,袁瑛,吴颖为,上海交通大学医学院附属第九人民医院放射科

  MR因能精细地生成组织或物质的繁多信息而被广泛应用于物理、生物及医学领域。开发基于影像数据的生物标志物、定量分析MR参数、摆脱主观评估的偏倚,对精准医学的发展至关重要。MR指纹技术(MRfingerprinting,MRF)具有扫描时间短和可定量获取信息等独特优势,可为快速获得高质量MR图像提供有力手段。本文对MRF在医学影像诊断的应用进行综述。

  传统MRI无法提供定量指标及明确反映异常信号的差异程度,从而影响敏感度。目前MR定量序列局限于测量波谱峰值、ADC及空间体积等。如何稳定地获取完全定量的MR图像一直是热点研究课题。MRF有望成为解决此问题的突破口。首先,在数据采集方面,与传统MR采用重复多种序列扫描获取ROI方法不同,MRF采用“伪随机”获取方式,秒速飞艇彩票:MR指纹技术在医学影像诊断中的应用不同物质或组织产生独特的信号,形成特异属性的“指纹”;其次,在数据后处理方面,MRF采用网状重建及正交匹配方式,将获得的信号“指纹”与预先设定的“预测信号演变库”相匹配并进行可视化,最终生成ROI所期望参数(T1、T2值等)的完全量化图。

  MRF与“压缩感知”(Compression sensing,CS)有关,具有CS的相关优势。研究表明,在与传统MR相同扫描时间内,MRF能完整扫描全定量数据、规避常见快速扫描方法对系统环境敏感的问题。此外,传统MR一次扫描获得的参数信息有限,而MRF可在足够的扫描时间下同时定量扫描多种参数,与目前基因组及蛋白研究的电脑辅助分析相似。在辨认参数的算法恰当时,MRF能抑制数据在获取中噪声导致的不良影响;且MRF可直接应用于其他MR领域,如动态增强MRI(Dynamic contrast enhancedMRI,DCE-MRI)及动态磁敏感对比增强MRI(Dynamic susceptibility contrast,DSC-MRI)。

  MRF在临床应用中显示出巨大的潜力。与传统MR序列相比,MRF具有时空不连续的特点,可忽略空间样本量过少导致的误差,并通过减少读出信号次数来缩减序列时间,在未来有望提供加速获取图像的新方法。在测试加速极限的试验中,MRF仅通过一次信号读取,在12.3s内即可获得误差较高的原始数据,通过对比“库”,降低误差,进而得到高质量图像。MRF还具有较高的运动伪影容错能力,有学者采用MRF扫描被试者头部15s,并要求被试者在最后3s晃动检测部位(头部),而获得的图像质量与传统序列相同。

  定量检查序列驱动平衡脉冲观测弛豫时间(Driven equilibrium single pulse observation ofT1/2,DESPOT)技术为效率较高的弛豫时间参数检测序列,而研究表明MRF的检测效率为DESPOT序列的1.8倍。由于MRF是基于bSSFP序列开发而成,而bSSFP对B0及B1磁场不均匀较为敏感,故MRF对磁场不均匀同样敏感;但MRF可通过调节“指纹库”来适应磁场不均匀,故在真实扫描环境中,MRF可消除诸如“空气—组织交界”这类因磁场不均导致的伪影。

  MRF能在MR硬件水平上获得更好的图像质量;而硬件条件较差时,MRF也可获得与目前MR同等质量的图像;提示在硬件条件较差的医院,采用MRF也可获得满意的检查效果。MRF可在足够长的时间内获得ROI多种数据,使MRF定性诊断组织成为可能。如果“指纹库”中存有已知病理组织的“指纹”,理论上,MRF可能将ROI组织与“库”对比,找出相应的病理组织,并进行定性诊断。此外,MRF与CS密切相关,使其成为计算机辅助诊断(Computer aided diagnosis,CAD)分析多参数MR数据的切入点。

  有学者采用MRF观察脑血管的正常血容量、血管直径及氧合图谱,建立烟雾病、脑卒中及脑肿瘤血管模型;还采用MRF分析腹部脏器、成人脑肿瘤、心肌及前列腺癌。

  MRF首先应用于检测脑组织。Badve等采用MRF检测无症状志愿者的脑组织,发现脑的不同部位在不同年龄及性别的弛豫时间相异,且某些特定部位的改变与年龄密切相关;证实MRF定量检测脑组织的有效性,且研究结果支持目前神经生物学的理论;Badve等还将检测数据制成“指纹库”,以供后续研究参考。同时上述研究也暴露了MRF的不足:由于当时MRF无三维重建技术,所获取的MR图像均为层厚1.2mm的二维图像,导致标注不同脑组织结构的准确性受到影响。2017年,Badve等采用MRF检测脑内肿瘤,发现不同级别胶质瘤的T1、T2值差异有统计学意。