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为解决现有乳腺癌筛查手段(如钼靶X线摄影)存在的电离辐射、假阳性率高、对致密组织不敏感等问题,研究人员开展了利用6.5 mT超低场MRI进行单侧乳腺成像的探索性研究。结果表明,该技术能在无造影剂条件下可靠识别乳腺关键组织特征,有效消除了术后金属夹的磁敏感性伪影,并成功检测出>3 cm的良性囊肿,为开发低成本、更易普及的乳腺癌筛查新方法提供了初步技术依据。
乳腺癌是影响全球女性的主要健康威胁,早期筛查是降低死亡率的关键。目前,X线钼靶摄影是最广泛使用的筛查工具,但其存在电离辐射、检查不适感、假阳性率高等局限性,尤其对致密型乳腺组织的灵敏度不足。传统磁共振成像(MRI)虽然软组织分辨率高,但成本昂贵、可用性有限、且通常需要静脉注射造影剂,难以作为大规模人群的初级筛查手段。因此,亟需一种更精准、更安全且更易普及的筛查技术。一项发表在《Scientific Reports》上的研究,为我们带来了一个颇具前景的新方向:利用超低场(Ultra-Low Field, ULF)MRI进行乳腺成像。
为了探索一种更经济、易获取且无辐射的乳腺癌筛查可能性,研究人员利用一台实验室自建的6.5 mT(主磁场强度6.5毫特斯拉)ULF MRI系统,开展了一项可行性研究。该系统使用了一个专为乳腺设计的锥形射频(Radio Frequency, RF)线圈。研究对11名健康女性(无乳腺癌病史)的单侧(左侧)乳房进行了扫描,并对3名患者(两名有乳腺癌病史,一名有已知良性囊肿)进行了成像。他们使用了一种名为3D平衡稳态自由进动(balanced Steady-State Free Precession, bSSFP)的序列,无需使用外源性造影剂。图像由三名经验丰富的乳腺放射科医生进行评估,分析了乳腺轮廓、纤维腺体组织(Fibroglandular Tissue, FGT)、乳头乳晕复合体(Nipple Areolar Complex, NAC)及胸壁等关键特征的可见性,并与部分参与者的X线钼靶片进行了比较。
作者开展研究用到的主要关键技术方法包括:1. 定制化超低场MRI系统:使用实验室自建的6.5 mT电磁式MRI扫描仪,并为其专门改装了成像床和设计了一个锥形单侧乳腺射频线圈。2. 成像序列与参数:对所有健康参与者使用3D bSSFP序列进行扫描,基本体素大小为3 mm×3 mm×3 mm×8 mm,扫描时间约21分36秒。对有病史的患者则采用了更高的空间分辨率(体素尺寸更小),相应地延长了扫描时间。3. 图像评估:由三名经认证的乳腺放射科医生对图像进行盲法评估,使用5点李克特量表对关键解剖结构可见性进行评分,并采用Fleiss’ kappa评估评分者间一致性。研究对象包括11名健康志愿者和3名患者(样本来源未在方法部分明确说明机构,但研究获得了相关伦理委员会的批准)。
研究结果
参与者特征和成像方案:研究成功对11名健康女性和3名患者进行了成像。所有参与者均完成了扫描,未出现不适或运动伪影。
ULF MRI乳腺成像发现:在健康参与者中,ULF MRI图像能够可靠地描绘乳腺轮廓,并区分纤维腺体组织(FGT)和脂肪组织。放射科医生能够一致地识别出不同的乳腺组织模式(脂肪型、散在型、不均匀型和极度致密型)。在二元评分框架下,对乳腺轮廓和FGT可见性的评估达成完全一致,而对NAC和胸壁的评估一致性相对较低。
ULF MRI采集与健康参与者的X线钼靶摄影比较:三位健康参与者同时拥有ULF MRI和近期(8个月内)的X线钼靶片。比较证实,ULF MRI能够可靠地显示纤维腺体组织及其模式,与钼靶摄影的发现一致。
患者ULF MRI扫描:对两名有乳腺癌病史患者的扫描显示,ULF MRI能够显示术后改变(如保乳手术后的低信号线性疤痕组织)。更重要的是,与传统高场强(如3 T)MRI相比,ULF MRI完全消除了由手术活检夹引起的磁敏感性伪影,这使得手术区域周围的乳腺组织能够被清晰观察。此外,在一名已知有良性囊性肿块的患者中,ULF MRI成功检测并可视化了这个直径大于3厘米的囊肿,其测量尺寸与超声检查结果相符。
研究结论与讨论:这项初步研究成功地在6.5 mT超低场强下,对健康女性和患者进行了无需造影剂的乳腺MRI成像,证明了其技术可行性。核心结论包括:1. 基础解剖可视性:ULF MRI能够识别关键的乳腺解剖结构,如乳腺轮廓、FGT、NAC和胸壁,放射科医生对组织模式的评估具有高度一致性。2. 消除金属伪影优势:ULF MRI有效消除了高场MRI中常见的由手术夹引起的磁敏感性伪影,为术后患者的影像评估提供了潜在优势。3. 病变检测潜力:研究成功检测出了已知的良性囊肿,表明其具备发现较大病灶的能力。4. 与现有技术可比性:在有限案例中,ULF MRI显示的纤维腺体组织模式与X线钼靶摄影结果一致。
同时,研究也指出了当前技术的局限性和未来方向:首先,本研究样本量小,且缺乏活动性恶性病灶患者。其次,当前射频线圈的设计限制了成像深度,导致对较大乳房患者的胸壁显示不全,且未覆盖腋窝区域。再者,为实现合理扫描时间,对健康志愿者使用的图像分辨率(3 mm×3 mm×8 mm)未达到临床筛查标准(约需1 mm×1 mm×3 mm),提高分辨率需以延长扫描时间为代价。最后,bSSFP序列使脂肪组织和液体都呈现高信号,难以区分,未来需要探索如扩散加权成像(Diffusion-Weighted Imaging, DWI)等补充序列。
尽管如此,这项研究意义重大。它首次在体(in vivo)验证了ULF MRI用于乳腺成像的可行性。超低场系统具有成本低、无需严格屏蔽、运行维护简单等潜在优势,有望未来在资源有限的环境(包括中低收入国家)中部署,或作为传统高场MRI的补充。研究为开发一种更易普及、无辐射、且能避免金属伪影干扰的新型乳腺成像工具奠定了重要的技术基础。未来的研究需要扩大队列、纳入更多病变类型、优化线圈设计以覆盖双乳及腋窝、提升信噪比和分辨率,并探索更快的采集序列,以最终评估其在乳腺癌筛查、诊断和监测中的临床价值。