基于MT抑制激发的0.55T FISP-MRF技术在结构材料中实现精准T2 映射

本研究针对0.55T磁场下FISP-MRF技术因磁化转移(MT)效应导致白质(WM) T2 值低估40%的问题，创新性采用非选择性低带宽激发脉冲抑制MT效应。通过对比传统切片选择性Sinc-Gauss脉冲与两种硬脉冲方案，成功将T2 低估率降至10%以下，为低场强MRF在结构材料中的应用提供了精准量化方案。

　　

在磁共振成像领域，0.55T低场强系统因成本效益比日益受到关注，但其在结构材料如脑白质(WM)的定量成像中存在显著挑战。传统快速成像稳态进动磁共振指纹技术(FISP-MRF)采用单池模型时，由于磁化转移(MT)效应——即自由水与结合态质子间的双向磁化交换，会导致WM的T₂
值被严重低估约40%。这一现象在低场强下尤为突出，因为化学位移比例缩小使结合态质子吸收线宽更集中，加之更快的纵向弛豫，加剧了MT饱和效应。现有解决方案如CEST-MRF或MT-MRF虽能建模MT参数，但需要构建庞大字典且牺牲精度，在0.55T的窄化学位移和低信噪比(SNR)环境下表现欠佳。

针对这一瓶颈，南加州大学的研究团队在《Magnetic Resonance Imaging》发表创新研究，提出通过非选择性低带宽射频(RF)激发脉冲抑制MT效应。该方法摒弃了复杂的MT参数建模，转而从物理层面减少结合态质子的偶然饱和：硬脉冲较传统Sinc-Gauss脉冲具有更窄的激发带宽和更低平均饱和率，同时消除切片选择梯度对结合态质子的非均匀调制。研究通过Pulseq开源平台构建3D FISP-MRF序列，对比分析2ms Sinc-Gauss脉冲与2ms/4ms硬脉冲的性能差异，结合螺旋读出技术补偿扫描效率损失。

关键技术包括：1）基于0.55T全身MRI扫描仪（西门子MAGNETOM Aera）构建FISP-MRF序列；2）采用非选择性硬脉冲（TRF=2ms/4ms）降低MT效应；3）使用长螺旋读出补偿效率；4）通过健康志愿者实验验证性能。

【结果】
• 脉冲设计：仿真显示2ms硬脉冲的RF能量（13.99 μT²
ms/rad）较Sinc-Gauss脉冲（51.41 μT²
ms/rad）降低73%，4ms硬脉冲进一步降至6.99 μT²
ms/rad，有效饱和率分别减少63%和87%。
• 性能验证：在体实验表明，非选择性方案将WM的T₂
低估从~40%降至<10%，且保持单池模型精度（标准差较MT字典方案降低1.8倍）。
• 场强优势：0.55T下硬脉冲的窄带宽特性与低场化学位移特性形成协同效应，这是高场强设备难以实现的独特优势。

【结论与意义】
该研究开创性地通过物理脉冲设计而非复杂算法解决低场MRF的MT干扰问题。4ms硬脉冲方案在保持2ms方案精度的基础上，通过延长TRF进一步抑制MT效应，证实了"低带宽=低MT干扰"的理论假设。这一突破使得0.55T系统能够以常规单池模型获得接近参考标准的T₂
值，为资源有限地区开展精准神经影像研究提供可能。未来可拓展至其他结构化组织如软骨、肌腱的定量成像，推动低场强MRI在精准医疗中的应用边界。