QSM—磁敏感定量 成像原理与临床应用 · 磁敏感定量成像是利用MR设备测量组织磁化率的一种特殊成像方法。 · 目前常用测量组织磁化率的方法有两种,一种是传统梯度回波T2*加权成像,另一种是SWI磁敏感加权成像,两种方法均能观察到出血或钙化等异常磁化率表现,但不能进行定量分析,并容易出现晕状伪影,受磁场B1均匀性和B0场场强几何方向影响,导致测量误差。 · 随着超高场MRI的出现及其伴随的对磁化率差异的敏感性提高,不仅在T2*加权的幅值和相位图像上产生了极好的解剖学对比,而且进一步激发了对体内磁化率定量化的兴趣。在过去的十年中,已经开展了多种创新性的工作来量化MRI的非侵入性磁化率分布,QSM通过从MRI相数据中获得磁场分布,估算组织的磁化率与偶极内核的卷积,经过傅立叶反变换从而求得不同组织磁化率。 01 QSM原理 图像采集→相位去卷褶→去除背景磁场干扰→基于偶极子的逆问题求解 磁化率(x)是物质的一种特定属性,描述了物体被放置在磁场内的响应。每一次磁化都会产生一个额外的磁场,称为磁偶极场。在顺磁体周围,与静态磁场方向相同的磁场会变得更强。反之,横向磁场将会变弱。因此,在静态磁场中,顺磁性物质的局域磁场增大,逆磁性材料的局部磁场减小。QSM可以通过正负数值表现顺磁性和逆磁性材料的磁化率,表现为高/低对比度图像。 02 QSM临床应用 QSM在大脑形态解剖上的应用 上图显示了内部苍白球水平的基底神经节。 图中显示的Schaltenbrand和Wahren图谱上显示的几乎所有解剖区域都可以在磁化率图上识别。 QSM用来定量脑内铁沉积 (ex vivo) 定量磁敏感与Perls' 铁染色的敏感性的相关性。 磁化率图减轻偶极效应的影响,对皮层下GM的敏感性和R2 * 的高强度与perls铁染色的低强度相对应。 QSM用来区分出血和钙化 QSM(右侧丘脑的深色椭圆形)上测量的钙化与 CT 上测量图(左中);26 名患者(64 个钙化点)被纳入线性回归,显示出非常好的线性相关性(右) T2* 加权幅度图、相位图、SWI、QSM 和 CT 图像 脑囊尾蚴病既有钙化病变,也有活动性病变 所有 MRI图像中,只有 QSM 显示敏感性阳性的活动性病变(红色箭头)并清楚地显示敏感性阴性的钙化病变(黄色箭头) 更精确区分出血和钙化 微出血外观随TE变化(上排15毫秒);在R2*图中强度剧烈,在R2*图中强度适中,但在QSM中强度较小(白色箭头)。右图:当TE从约20 msec增加到40 msec时,QSM、R2*和T2*w测量的脑微出血容量分别增加了1.49 6 0.86(标准差)、1.64 6 0.84和2.30 6 1.20 (P < 0.01)。然而,QSM测量的总敏感性在TE上没有显示出显著变化(P < 0.31),并且变化明显小于任何体积增加(P < 0.05)。 抗磁性和顺磁性混合应用 QSM用于测量MS脑组织中病变和非病变组织的易感性变化。 QSM可能成为MS炎症和神经退行性活动的重要生物标志物。 精准定位,指导手术治疗靶点 定量磁敏感用于观察深部脑刺激手术靶点 内苍白球(GPi)和丘脑下核(STN)在T2W图像上与周围组织不可见或者不可分辨 QSM上可清晰的分别包括外白球(GPe)和黑质(SN) |
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