3T与7T场强下sLASER与STEAM序列对人脑代谢物定量可靠性和可重复性的比较研究

这篇研究通过比较3T和7T磁共振系统中半绝热选择性重聚焦序列(sLASER)与激励回波采集模式(STEAM)的可靠性(ICC)和可重复性(CV%)，揭示了sLASER在大多数代谢物定量中的优越性。研究采用双场强(3T/7T)、双序列、双脑区(中央前回/旁中央小叶)设计，通过5名健康受试者的重复测试，证实7T虽提供更高信噪比(SNR)，但3T在超高场设备不可用时仍具应用价值，为纵向研究中的序列选择提供了重要依据。

　　

引言

质子磁共振波谱(¹H MRS)作为无创检测活体生化化合物的关键技术，在疾病进展监测中具有重要价值。本研究聚焦于两种主流序列——半绝热选择性重聚焦序列(sLASER)与激励回波采集模式(STEAM)在3T和7T场强下的性能对比，特别关注运动皮层两个功能分区（中央前回上肢代表区与旁中央小叶下肢代表区）的代谢物定量稳定性。

材料与方法

实验采用西门子3T Prisma^Fit和7T MAGNETOM扫描仪，配套64通道（3T）和32通道（7T）头线圈。5名健康受试者（29±2.8岁）间隔5-9天完成两次扫描。通过标准化体素定位（2.5×2.5×2.5 cm³）和FAST(EST)MAP匀场技术保证数据可比性。数据后处理采用Osprey工具箱集成LCModel算法，计算类内相关系数(ICC)和变异系数(CV%)评估可靠性/可重复性。

关键发现

场强差异：7T展现出预期优势——tCr信噪比(SNR)提升45%，但水峰半高宽(FWHM)增加2.2倍。值得注意的是，尽管7T仅用16次扫描（3T为64次），其SNR仍显著更高。
序列对比：sLASER在3T/7T均表现更优，其SNR比STEAM高50%，且CSDE（化学位移位移误差）更低（7T时仅0.66%/ppm）。特别在7T下，sLASER对γ-氨基丁酸(GABA)的CV%低至8%（STEAM为23%）。
脑区特异性：中央前回与旁中央小叶的代谢物CRLB（Cramér-Rao下界）无显著差异，但前者GM体素重叠系数更高（3T:0.47 vs 7T:0.20）。

讨论

sLASER的可靠性优势源于其绝热脉冲设计：GOIA-WURST脉冲实现45,000Hz带宽，显著降低B₁不均匀性影响。而STEAM的短回波时间(TE=8ms)虽减少T₂信号衰减，但固有50%信号损失成为瓶颈。在超高场应用中，sLASER的CP（Carr-Purcell）脉冲链可延长表观T₂弛豫，这对谷氨酰胺(Gln)等代谢物的准确量化至关重要。

临床启示

对于运动神经元病(MND)等神经退行性病变研究，3T系统仍具实用价值——关键代谢物如总N-乙酰天门冬氨酸(tNAA)的CV%<10%，ICC达0.6-0.9。但7T在GABA等低浓度代谢物检测中展现独特优势，其CRLB比3T低5.5倍（p=10^-6）。

局限与展望

研究受限于样本量(n=5)和体素重叠率（7T WM仅0.39）。未来可通过介电垫片改善7T的B₁均匀性，或采用动态扫描校正昼夜代谢波动。这些发现为设计多中心神经代谢研究提供了关键方法学参考。