径向Hadamard编码19F-MRI技术实现PFOB分子炎症示踪的无化学位移伪影高信噪比成像

本研究针对19F-MRI成像中PFOB（全氟辛基溴）复杂谱峰导致的化学位移伪影问题，开发了一种基于Hadamard编码（HE）的径向3D UTE序列。通过多共振峰分离重建与化学位移校正，实现了脾脏内PFOB标记单核细胞的高信噪比（SNR>100）动态监测，信号较传统方法提升10%。该技术为炎症性疾病分子成像提供了更精准的工具，且算法可直接整合至MRI系统重建流程。

　　

在炎症性疾病的诊疗中，实时监测免疫细胞动态至关重要。全氟碳化合物（PFCs）作为生物惰性示踪剂，可通过19F-MRI实现无背景干扰的细胞追踪。然而，临床常用示踪剂全氟辛基溴（PFOB）因分子结构复杂（含CF₃、CF₂Br和CF₂等多共振峰），其19F-MRI成像面临严重化学位移伪影，传统单峰选择性激发又会导致信号损失。如何兼顾全谱信号采集与伪影消除，成为分子影像学的技术瓶颈。

德国弗莱堡大学医院Michael Bock团队在《Magnetic Resonance Materials in Physics, Biology and Medicine》发表研究，创新性地将Hadamard编码（HE）与径向3D超短回波时间（UTE）序列结合。通过四组正交射频脉冲激发PFOB各共振峰，经解码算法分离信号并校正化学位移，最终实现猪模型脾脏内PFOB标记单核细胞的高质量成像。实验显示，注射2天后脾脏19F信号SNR突破100，较迭代解卷积法提升11%，且7天内信号衰减规律与单核细胞生命周期吻合。

关键技术方法
研究采用3T临床MRI系统，核心包括：1）基于黄金角螺旋 Phyllotaxis 轨迹的径向采样UTE序列（TE=1.7 ms）；2）针对CF₂Br（+18.1 ppm）、CF₃（0 ppm）和CF₂（-40.1 ppm）共振峰的HE编解码算法；3）高斯脉冲（541 Hz带宽）与窗函数sinc脉冲（4000 Hz带宽）分频激发优化；4）35% PFOB纳米乳剂（粒径170-190 nm）制备及猪模型（63 kg）静脉注射。

研究结果

T₁测量与脉冲优化
PFOB各共振峰T₁值相近（874-966 ms），支持统一使用8°翻转角。sinc脉冲使CF₂多峰信号提升50%，但高斯脉冲更适合作CF₃/CF₂Br激发。

体模验证
HE解码后总SNR达139，较单CF₂峰图像提升15%。迭代解卷积需2-4小时/λ值，而HE实时重建且信噪比更高（297 vs 133）。

活体成像
注射2天脾脏19F信号达峰值，7天衰减30%（半衰期约9天），符合单核细胞代谢规律。肝脏、骨髓等次级分布信号证实技术普适性。

结论与意义
该研究首次将HE技术成功应用于大动物19F-MRI，突破PFOB多峰成像的技术壁垒：1）化学位移校正算法简化，可无缝整合至临床MRI工作站；2）全谱信号利用使检测灵敏度逼近理论极限（4%增益）；3）为心血管事件后炎症反应监测提供新工具。未来通过非对称脉冲缩短TE或结合自门控技术，有望进一步优化时空分辨率。这项技术跨越从小动物模型到临床转化的关键障碍，为炎症性疾病的精准诊疗开辟新路径。