低场复合扩散-松弛磁共振成像技术在胎盘结构与功能成像中的应用

《Placenta》：Low field Combined Diffusion-Relaxation MRI for Mapping Placenta Structure and Function

胎盘MRI在0.55T低场强下的联合T2*-扩散技术验证及与高场强对比研究。通过56例胎盘MRI扫描，采用改进的ZEBRA序列实现多参数定量分析，显示低场强下T2*和ADC参数与3T数据趋势一致，但T2*绝对值更高，为胎盘功能评估提供更广范围。研究证实低场强联合T2*-扩散MRI在成本、可及性和患者舒适度方面具有优势，适用于妊娠并发症的早期筛查与监测。

　　本文探讨了在低场强（0.55T）环境下进行联合T2*-扩散磁共振成像（MRI）对胎盘的定量分析，旨在为孕期并发症的监测提供一种新的工具。胎盘作为母体与胎儿之间的重要桥梁，其功能直接影响胎儿的健康和母体的妊娠过程。然而，由于胎盘的复杂结构和功能，传统的孕期影像学检查手段如超声波虽然广泛应用，但在某些情况下难以提供足够的信息。因此，开发一种非侵入性的、能够准确反映胎盘状态的成像技术具有重要意义。

联合T2*-扩散MRI是一种将T2*弛豫时间和扩散系数（ADC）结合分析的成像方法，它能够更全面地描述胎盘的微观结构和功能状态。在高场强MRI系统（如3T）中，该技术已被用于研究胎盘的异常情况，如胎儿生长受限（FGR）和子痫前期（PE）。然而，高场强设备的成本较高，且对孕妇的舒适度和扫描的可行性提出了更高的要求。相比之下，低场强MRI设备在成本、部署便捷性和患者舒适度方面具有明显优势，尤其是在资源有限的地区，低场强设备的普及可以大大提升胎盘MRI的可及性。

本研究中，研究人员使用了一种商业可用的0.55T MRI设备，成功实施了联合T2*-扩散MRI扫描。他们采用了一种经过改进的多回波梯度回波序列（ZEBRA序列），以适应低场强环境下的扫描需求。这种序列不仅能够同时获取多种扩散准备和回波时间（TEs）的数据，还能够在减少扫描时间的同时保持较高的数据质量。此外，研究团队还进行了数据预处理，包括使用Marchenko-Pastur主成分分析（MP-PCA）进行去噪，并对每个b-TE组合进行方向平均处理。通过这种方式，他们能够生成高质量的T2*和ADC参数图，并与高场强下的研究结果进行比较。

研究结果显示，低场强下的T2*和ADC参数图呈现出与高场强研究相似的空间分布模式，但其绝对值有所不同。这种差异可能源于低场强环境下T2*弛豫时间的延长，以及扩散梯度的调整。同时，研究团队还发现，T2*值随孕周的增加而逐渐下降，而ADC值则没有明显的趋势变化。这一现象在高场强研究中也有所体现，但低场强下的研究首次展示了联合T2*-扩散MRI在低场强设备上的可行性。

此外，研究团队还进行了扫描-重扫实验，以验证扫描和分析流程的稳定性和可重复性。实验结果显示，两次扫描得到的T2*和ADC参数图以及直方图之间具有较高的一致性，这表明低场强MRI在胎盘成像中的可靠性。同时，研究还发现，标准T2*扫描（不包含扩散信息）通常会估计出比联合T2*-扩散扫描更高的T2*值，这可能与T2*信号的衰减机制有关。

尽管低场强MRI在成本和可及性方面具有优势，但它也存在一些局限性，如信号噪声比（SNR）较低，这可能导致图像分辨率的下降。为了克服这一问题，研究团队建议在未来的临床应用中，进一步优化预处理流程，包括开发专门针对低场强环境的运动校正和伪影校正算法。此外，他们还指出，目前的研究假设T2*和扩散衰减均为单指数模型，这种简化可能无法完全反映胎盘的复杂微观环境。因此，未来的研究可以探索多组分模型，以更精确地描述胎盘的扩散和弛豫特性。

本研究的另一个重要发现是，低场强下的T2*值范围更广，这可能有助于更清晰地区分正常胎盘和异常胎盘。特别是在晚期妊娠和病理情况下，T2*值通常较低，而低场强设备的较长弛豫时间可以提供更宽的绝对值范围，从而增强对胎盘状态的识别能力。同时，研究团队还指出，尽管低场强设备的宽孔径设计有助于提高对肥胖孕妇的适应性，但其对区域T2*分析的影响仍然值得关注，特别是在进行统计分析和图像处理时，较大的体素尺寸可能会对结果的准确性产生一定影响。

在数据采集过程中，研究人员排除了因宫缩或明显伪影而影响图像质量的扫描，以确保分析结果的可靠性。他们还发现，虽然宫缩可能会影响T2*值，但其效应并不总是导致扫描无效，因此未来的研究可以探索如何减少宫缩对成像结果的影响，同时保留其可能提供的有用信息。此外，研究团队建议在未来的实验中，采用更广泛的b值范围，以更好地捕捉胎盘的扩散特性，并提高对不同病理情况的敏感性。

本研究的结论表明，低场强下的联合T2*-扩散MRI在胎盘成像中是可行的，并且能够提供与高场强设备相似的定量参数图。这些结果为低场强MRI在孕期并发症监测中的应用提供了重要的依据，并为未来的临床研究和实践奠定了基础。通过进一步优化扫描参数和分析方法，低场强MRI有望成为一种有效的补充工具，与超声波结合，提升孕期影像学检查的全面性和准确性。研究团队还提到，未来的多中心研究可以包括更广泛的孕期并发症类型，以提高统计效力并揭示胎盘MRI指标与特定并发症之间的更细致关系。这将有助于推动胎盘MRI在临床中的广泛应用，并为孕期健康管理和并发症的早期诊断提供新的思路和方法。