在体外和计算机模拟（in silico）环境中，研究了不同大小的乳腺内类似钙化物在外加磁场作用下的磁化率变化效应

《Magnetic Resonance Imaging》：In silico and in vitro investigation of induced magnetic susceptibility effects due to different size of intramammary-like calcifications in an external magnetic field

乳腺磁敏感加权成像（SWI）技术对钙化定位和特征分析的潜力及优化参数研究。

　　这项研究聚焦于乳腺钙化的磁敏感成像（Susceptibility-Weighted Imaging, SWI）技术，旨在探索其在乳腺疾病诊断中的潜力。乳腺钙化是乳腺癌及其前兆病变的重要标志，通常在48%-63%的病例中被观察到。尽管SWI在脑部成像中已显示出良好的应用前景，但将其应用于乳腺成像的临床价值尚未得到充分验证。本研究通过计算机模拟（In silico）和实验模型（In vitro）相结合的方式，系统评估了不同尺寸和形状的乳腺钙化对磁敏感成像信号的影响，并进一步探讨了在实际成像条件下如何优化相关参数以提高诊断准确性。

在当前的乳腺影像学中，X射线乳腺摄影仍然是最常用的筛查手段。这种方法在50至69岁女性中每两年进行一次，有助于早期发现乳腺癌。然而，X射线乳腺摄影存在一定的局限性，特别是在年轻女性的乳腺组织密度较高时，其敏感性仅为69%-90%。此外，X射线成像仅能提供二维图像，无法提供病变的空间信息，且因使用电离辐射，可能增加乳腺癌的发生风险。虽然其辐射剂量相对较低，约为2.5 mGy的腺体剂量，但这一风险仍然存在。

为了克服X射线乳腺摄影的局限性，乳腺断层扫描（Breast Tomosynthesis）和计算机断层扫描乳腺摄影（Computed Tomographic Mammography）等技术被引入。这些方法虽然能提供更清晰的图像，但其腺体剂量高于X射线乳腺摄影。因此，寻找一种非电离辐射的成像方式成为研究的重点。磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging, MRI）作为一种非电离成像技术，被广泛用于高风险人群的筛查、乳腺癌的分期以及评估新辅助化疗的效果。然而，MRI在乳腺钙化的检测方面仍存在挑战，尤其是在作为癌前病变的识别中。

MRI成像中，磁敏感效应是指不同组织类型的磁化特性对局部磁场分布的影响。这种影响会改变磁共振信号的相位成分，从而影响图像的对比度和清晰度。在传统的MRI乳腺协议中，通常包括扩散加权成像（Diffusion-Weighted Imaging, DWI）和对比增强T1加权成像（Contrast-Enhanced T1-Weighted Imaging, CE T1WI）。然而，这些技术在检测钙化方面并不适用。因此，研究者开始关注非对比增强的磁敏感加权成像（Non-CE SWI）技术，希望通过该方法提高乳腺钙化的可视化能力。

磁敏感加权成像（SWI）技术在脑部成像中已被广泛应用，能够清晰显示磁敏感效应引起的信号变化。近年来，一些研究尝试将该技术应用于乳腺成像，以期在乳腺钙化的检测中取得突破。这些研究通常涉及少量的实验样本，甚至仅限于单个或几个患者。尽管这些早期研究展示了SWI技术在乳腺成像中的可行性，但尚未系统评估其在临床中的实际应用价值和诊断潜力。

本研究通过建立计算机模拟模型和实验模型，系统分析了不同尺寸和形状的乳腺钙化对磁敏感成像信号的影响。模拟模型中，单个球形钙化被放置在成像视野的中心，以计算磁场分布并生成类似MRI的图像。实验模型则使用人工制造的黑板球（直径3-8毫米）作为样本，采用3D多回波梯度回波（ME-GRE）脉冲序列，在1.5特斯拉的磁场条件下进行成像，调整不同的回波时间（TE）和空间分辨率（0.3 mm3和0.5 mm3）。通过这些方法，研究者评估了样本的定位准确性和体积测量的精确度。

研究结果显示，乳腺钙化的磁敏感效应在不同尺寸和几何形状下表现出显著差异。较高的空间分辨率和接近乳腺T2*弛豫时间的回波时间有助于提高钙化的定位准确性和体积测量的精确度。模拟结果与实验模型的结果基本一致，尽管在样本定位、空气间隙和局部磁场不均匀性方面存在差异。这表明，尽管存在一定的技术挑战，SWI在乳腺钙化的检测中仍具有较高的潜力。

此外，研究还指出，当前缺乏能够真实反映乳腺钙化磁敏感效应的成像模型和实验样本。这限制了对SWI技术在乳腺成像中应用潜力的深入研究。因此，本研究通过结合计算机模拟和实验模型，提供了一种新的方法，以系统评估不同尺寸和形状的乳腺钙化对磁敏感成像信号的影响。这种综合方法不仅有助于优化MRI乳腺协议参数，还为未来开发更精确的成像模型和实验样本提供了理论依据。

研究的另一项重要发现是，较高的磁场强度（如1.5特斯拉以上）有助于更清晰地区分钙化与周围组织。对于准确的体积测量，回波时间的调整显得尤为重要。回波时间的选择应考虑钙化的磁敏感效应以及成像的信号特性。通过这些参数的优化，可以提高SWI在乳腺钙化检测中的准确性和可靠性。

研究还强调了在乳腺MRI成像中，需要考虑多种因素以优化成像参数。这些因素包括磁场强度、梯度强度、线圈灵敏度等。此外，还需要根据临床需求调整空间分辨率、测量时间和组织与病变的对比度。这些参数的优化对于提高SWI在乳腺钙化检测中的应用价值至关重要。

本研究通过系统的方法，为乳腺MRI成像中的SWI技术提供了新的视角。通过计算机模拟和实验模型的结合，研究者能够更全面地评估不同钙化对磁敏感成像信号的影响。这不仅有助于优化现有的成像参数，还为未来开发更精确的成像模型和实验样本提供了理论基础。此外，研究还指出了当前在乳腺钙化磁敏感效应研究中存在的不足，特别是缺乏真实且可验证的成像模型和实验样本。

总的来说，这项研究通过计算机模拟和实验模型相结合的方式，为乳腺钙化的磁敏感成像技术提供了重要的理论依据和技术支持。研究结果表明，SWI在乳腺钙化的检测中具有较高的潜力，但需要进一步优化成像参数和实验模型，以提高其在临床中的应用价值。此外，研究还强调了在乳腺MRI成像中，需要考虑多种因素以确保成像的质量和准确性。这些发现为未来的研究提供了方向，也为临床应用提供了重要的参考价值。