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(MR,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,不同物质或组织产生独特的信号,形成属性的“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”(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不均匀较为,故MRF对不均匀同样;但MRF可通过调节“指纹库”来适应不均匀,故在真实扫描中,MRF可消除诸如“空气—组织交界”这类因不均导致的伪影。