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QSM：MRI中的量化魔法如何揭开大脑的秘密？
随着医学影像技术的不断进步，量化敏感度显示图（QSM）在磁共振成像（MRI）中开始显露其独特的重要性。 QSM提供了一种新颖的对比机制，与传统的敏感度加权影像（SWI）截然不同。本文将探讨QSM的技术背景、实现方法及其潜在的临床应用，从而揭示这项技术如何为我们的神经科学研究提供全新的视角。
QSM利用位相影像，解决磁场到敏感度源的逆问题，并产生三维的敏感度分布。
技术背景
在MRI中，由于非铁磁性生物材料的敏感度，它在主极化磁场B0方向上诱导的局部场 δB 为体积敏感度分布χ和偶极核d的卷积。这种空间卷积可以在傅里叶域中表达为点乘，即 ΔB=D⋅X。这个傅里叶表达法提供了一种高效的方式来预测当已知敏感度分布时的场扰动。然而，磁场到源的逆问题在傅里叶域中会在魔角的圆锥面处出现零除错误，这导致在该空间频率上的敏感度无法确定，并且通常会在重建的QSM中出现严重的条纹伪影。
技术技巧
数据获取
理论上，任何3D梯度回波序列都可以用于数据获取。在实践中，为获得足够的敏感度效果，通常偏好高分辨率成像和适度的回波时间。多回波获取有效地提高了B0场的测量精度，无需B1不均匀的干扰。尽管如此，设计出完全流动补偿的多回波序列仍面临一定的技术挑战。
背景场去除
在大脑的量化敏感度成像中，关注的仅是脑内的局部敏感度源。然而，这些局部源所诱导的磁场必然受到其他来源（如主场的不均匀性和空气-组织界面）的干扰，其敏感度差异远大于局部源。因此，必须剔除非生物背景场以便于相位影像的清晰可视化和QSM的精确定量。
最新的背景场去除方法直接或间接利用背景场是哈密顿函数的事实。
磁场至源的反演
磁场至源的逆问题可以通过几种不同的方法解决。这些方法有各自的优势和局限性。其中，通过多重方向取样的敏感度计算法（COSMOS）利用了偏振场的旋转，能够在不同的方向下获取还原数据。这一方法在体内、体外及模拟实验中均获得广泛验证，显示出与已知的人脑解剖学信息高度一致。此外，形态增强的偶极反演法（MEDI）采用量化敏感度映射以及影像边缘的特征来提高反演准确性。
潜在临床应用
区分钙化和铁沉积
实验结果显示，皮质骨骼主要由钙化物组成，这种材料相对水呈现出抗磁性。因此，利用这一特性可以在MRI图像诊断中分辨钙化与铁沉积。这在对于某些T2*加权影像上较为模糊的病变诊断中可能提供帮助。
对比剂的定量分析
对于外源性敏感度来源，尤其是使用的对比剂，其敏感度值理论上与对比剂的浓度线性相关。这为体内定量分析如铒或SPIO浓度提供了一种崭新的方法。
随着QSM技术的不断发展，我们是否能进一步探索更复杂的病理状态，从而将这项技术应用于多样化的临床场景当中，从而实现对于大脑健康的更完整理解？
