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QSM：MRI中的量化魔法如何揭開大腦的秘密？
隨著醫學影像技術的不斷進步，量化敏感度顯示圖（QSM）在磁共振成像（MRI）中開始顯露其獨特的重要性。QSM提供了一種新穎的對比機制，與傳統的敏感度加權影像（SWI）截然不同。本文將探討QSM的技術背景、實現方法及其潛在的臨床應用，從而揭示這項技術如何為我們的神經科學研究提供全新的視角。
QSM利用位相影像，解決磁場到敏感度源的逆問題，並產生三維的敏感度分佈。
技術背景
在MRI中，由於非鐵磁性生物材料的敏感度，它在主極化磁場B0方向上誘導的局部場 δB 為體積敏感度分佈χ和偶極核d的卷積。這種空間卷積可以在傅里葉域中表達為點乘，即 ΔB=D⋅X。這個傅里葉表達法提供了一種高效的方式來預測當已知敏感度分佈時的場擾動。然而，磁場到源的逆問題在傅里葉域中會在魔角的圓錐面處出現零除錯誤，這導致在該空間頻率上的敏感度無法確定，並且通常會在重建的QSM中出現嚴重的條紋伪影。
技術技巧
數據獲取
理論上，任何3D梯度回波序列都可以用於數據獲取。在實踐中，為獲得足夠的敏感度效果，通常偏好高分辨率成像和適度的回波時間。多回波獲取有效地提高了B0場的測量精度，無需B1不均勻的干擾。儘管如此，設計出完全流動補償的多回波序列仍面臨一定的技術挑戰。
背景場去除
在大腦的量化敏感度成像中，關注的僅是腦內的局部敏感度源。然而，這些局部源所誘導的磁場必然受到其他來源（如主場的不均勻性和空氣-組織界面）的干擾，其敏感度差異遠大於局部源。因此，必須剔除非生物背景場以便於相位影像的清晰可視化和QSM的精確定量。
最新的背景場去除方法直接或間接利用背景場是哈密頓函數的事實。
磁場至源的反演
磁場至源的逆問題可以通過幾種不同的方法解決。這些方法有各自的優勢和局限性。其中，通過多重方向取樣的敏感度計算法（COSMOS）利用了偏振場的旋轉，能夠在不同的方向下獲取還原數據。這一方法在體內、體外及模擬實驗中均獲得廣泛驗證，顯示出與已知的人腦解剖學信息高度一致。此外，形態增強的偶極反演法（MEDI）採用量化敏感度映射以及影像邊緣的特徵來提高反演準確性。
潛在臨床應用
區分鈣化和鐵沉積
實驗結果顯示，皮質骨骼主要由鈣化物組成，這種材料相對水呈現出抗磁性。因此，利用這一特性可以在MRI圖像診斷中分辨鈣化與鐵沉積。這在對於某些T2*加權影像上較為模糊的病變診斷中可能提供幫助。
對比劑的定量分析
對於外源性敏感度來源，尤其是使用的對比劑，其敏感度值理論上與對比劑的濃度線性相關。這為體內定量分析如鉺或SPIO濃度提供了一種嶄新的方法。
隨著QSM技術的不斷發展，我們是否能進一步探索更複雜的病理狀態，從而將這項技術應用於多樣化的臨床場景當中，從而實現對於大腦健康的更完整理解？
