ISMRM 2024特别报道 (十):联影独家技术!MulTiPlex开启磁共振多参数定量成像新时代!

文摘   科学   2024-04-27 23:32   上海  


uMR&ISMRM

04-09 MAY 2024


联影磁共振与您 共向未来!



前言 FOREWORD

联影磁共振致力于汇聚全球智慧,与科学界、医学界和工业界建立了一种创新的合作伙伴关系。通过深度融合设备研发与制造、学术与科研以及临床诊断与治疗,联影磁共振与合作伙伴共同推动磁共振成像的创新与进步。

联影磁共振科学家与全球客户深度合作,在2024 年 ISMRM (国际医学磁共振学会年会) 投稿上取得令人瞩目的成绩!本期将详细介绍联影全球合作伙伴基于 MulTiPlex (MTP, 多参数定量成像技术) 在 2024 年 ISMRM 中稿的摘要。



MulTiPlex

MTP

开启「多参数定量成像」时代


多参数定量成像技术是近年来被高度重视与快速发展的磁共振成像技术之一,其最基本的理念是1=N>N,即单次扫描 (1) 即可得到多种 (N) 图像对比度与物理、生理定量信息,并通过对这些不同的信息进行有机结合与统计分析,达到适用于更广泛 (>N) 的临床与科研应用的目标。

MTP 是联影独家的多参数定量磁共振成像解决方案,从序列设计到图像后处理的全流程创新使 MTP 通过单次快速扫描提供包括 T1、T2*、PD、QSM 在内的定量图以及 aT1W、SWI 等加权图,实现了 3D 高清结构像级别的多参数定量成像,并且也将 MTP 的临床应用拓展到了包括头部、盆腔、关节、乳腺等全身各位。  

联影与全球合作伙伴拓展 MTP 应用场景,为磁共振多序列扫描时间长、医院运营负担重、患者就诊效率低、扫描参数不统一和数据难以标准化等临床及科研痛点提供全新的解决方案。


Multiplex

MTP摘要一览

联影磁共振与上海科技大学、北京大学第三医院、北京大学肿瘤医院、南京鼓楼医院、江苏省人民医院、中国科学院深圳先进技术研究院等基于联影独创的 MTP 多参数定量成像技术的研究成果在 2024 年 ISMRM 上中稿近 10 篇。今天,让我们一起走近这些研究,感受 MTP 多参数定量成像技术带来的临床和科研惊喜!


MTP鉴别卵巢占位良恶性

RESEARCH ACHIEVEMENT 

摘要: 《The value of Multiplex MRI in differential diagnosis of benign and malignant ovarian lesions with O-RADS MRI Score 3-5》(摘要号: 4026)

卵巢占位发病隐匿,疾病的早期发现及明确的诊断对临床决策十分有帮助。尤其是 O-RADS MRI 3-5 分的病灶区分依赖动态增强曲线或肿块的早期强化程度,且其恶性程度差异巨大,使疾病诊断非常困难。MTP 作为一种新技术,可通过单次扫描获得多组定量参数,有望为卵巢占位的定性诊断提供可能性。

北京大学肿瘤医院研究团队通过比较卵巢占位良性组和恶性组增强前后的定量 MTP 参数,采用 ROC 曲线评价定量参数和诊断模型的诊断效果,探索了 MTP 定量参数在 O-RADS MRI 3-5 分卵巢占位的良恶性鉴别中的价值。研究发现,MTP 的多个定量参数值在良性组与恶性组之间具有统计学差异,包括 T1、T2*、R2*, 并且 MTP 在 O-RADS 评分为 3-5 分的卵巢良恶性病变鉴别中具有比 ADC 更高的诊断效能,显示出较大的临床应用潜力。

图注: 左图所示的是一位 52 岁的左卵巢高级别浆液性癌患者。右图所示的是一位 30 岁的左卵巢卵泡膜细胞瘤患者。左右图 a-f 分别为 T2WI、ADC、T1 Mapping、PD Mapping、T2* Mapping 及 R2* Mapping



MTP检测脑转移瘤

RESEARCH ACHIEVEMENT 

摘要: 《Application of Contrast-Enhanced MULTIPLEX T1 and aT1-weighted Imaging in the Diagnosis of Brain Metastases》(摘要号: 5486) 

随着肺癌系统治疗的进步,脑和脑膜转移的发生率随着患者生存时间的延长而增加。通过非侵入性方法对颅内转移病变进行早期监测将直接影响患者的预后和生活质量。使用非侵入性高分辨率磁共振成像结合新的扫描序列有助于脑和脑膜转移病变的可视化和诊断。MTP 不仅能提供多重对比图像,还能提供定量参数,有助于出血和钙化肿瘤的可视化。

南京鼓楼医院研究团队比较了增强 MTP T1 加权成像、标准 T1 加权成像以及传统 T1 加权梯度回波 (GRE) 成像在检测脑转移瘤中的表现。该研究共纳入了 49 名疑似颅内转移的患者,分别回顾了增强 MTP T1、aT1W 以及传统 T1 GRE 成像,量化比较了灰质 (GM) 和白质 (WM) 的信噪比 (SNR)、病变/GM、病变/WM 及 GM/WM 的对比噪声比 (CNR)。此外,颅内转移病变的评估由两位有神经系统诊断经验的放射科医师完成。本研究还评估了两位医师关于转移病变存在性、影像质量的定性评分及每种成像序列识别增强病变的诊断信心的类内相关系数 (ICC)。

研究表明,MTP aT1W 成像是可视化可能包括出血或钙化的病变的首选。MTP T1 和 aT1W 图像的组合比常规 T1 GRE 成像显著提高了脑转移病变的检测效能,尤其在识别微小转移瘤中更有优势。

图注: 三名肺癌患者分别使用 T1 GRE 成像 (A、D、G)、MTP T1 成像 (B、E、H) 和 MTP aT1 成像 (C、F、I) 检查是否存在增强病变。与 T1 GRE 成像 (A、D) 相比,MTP T1 成像 (箭头指示 B、E) 和 aT1 成像 (箭头指示 C、F) 识别出的增强病变数量更多。MTP aT1W 序列 (箭头指示 I) 比 MTP T1 序列 (H) 和 T1 GRE 序列 (G) 更清晰地显示出血性病变,而 T1 GRE 序列显示病变周围的血管干扰 (箭头指示 G),这降低了诊断信心



MTP-Lite: 新一代MTP技术

RESEARCH ACHIEVEMENT 

摘要: 《A MULTIPLEX-Lite method for fast 3D multi-parametric imaging with MR Angiography》(摘要号: 3355)

MTP 是近年来联影独创的磁共振多对比定量成像技术,其单次扫描可获得全脑的 3D 亚毫米分辨率的多种对比度与定量图像,包括 aT1W、T1/PD/T2* 等加权与定量图、SWI、QSM 等。通过结合高倍 (4~6x) 的 3D ACS 加速,可以将高分辨率的全脑成像控制在较短时间内。然而从临床应用角度出发,需要进一步缩短成像时间,并且需要提供更多临床感兴趣的图像如 MRA 等。因此本研究提出 MTP-Lite 设计理念,进一步简化与优化序列设计以满足上述的需求。

MTP 的原始设计包括两次双 TR 的重复采集 (分别使用不同的翻转角度,下图 a)。在 MTP-Lite 中,将第一次的双 TE 采集用单 TR、单回波的采集替代 (下图 b),从而大幅度压缩了扫描时间达 40%。同时在 MTP-Lite 中的单 TR 与双 TR 采集模块中分别加入流动散相与流动补偿功能,可额外生成 MRA 的 DICOM 图像。

图注: (a) MTP 与 (b) MTP-Lite 的序列设计图

相对 MTP 而言,MTP-Lite 舍弃了临床日常不常用的 T1 与 PD 定量图 (但保留了强 T1 对比度的 aT1W 与 PDW 图像),增加了临床常用的 MRA 图像,并保留了其余的原有图像类型 (如下图)。同样分辨率设置下,MTP-Lite 的扫描时间仅为 3 分钟左右,为MTP的 70%,或 MTP+TOF 的 48%。与 MTP 及单独扫描的 TOF 图像对比,MTP-Lite 可实现非常相近的图像质量,具有非常高的实际应用价值。因此,MTP-Lite 的设计与实现在扫描时间、图像类型与成像质量上均达到临床友好的标准

图注: MTP-Lite 与 MTP、TOF 图像质量对比。所有扫描的空间分辨率设置完全一致



MTP加速: 12倍Wave CS加速

RESEARCH ACHIEVEMENT  

摘要: 《Accelerating multiparametric imaging (MTP) by 12-fold using 64 channel head coil and CS Wave reconstruction》(摘要号: 5232)

MTP使用了 MDI (multi-dimensional integration) 算法作为其关键的图像信号处理算法,从而获得快速的高信噪比、高精度的图像结果。MDI 的一个重要特点是需要利用线圈单元作为一个单独的信号维度,因此在加速重建的过程中需要能重建出对应各个线圈通道的图像。

中国科学院深圳先进技术研究院研究团队针对 Wave-Caipi 的数据采集方案以及 MDI 的多通道重建的特点,结合 64 通道的高密度头线圈的硬件优势,提出了基于 CS 原理的 L1-Wave-SNM 重建算法。该算法利用 spatial nulling maps (SNM) 代替传统的线圈敏感度分布图,可以通过基于图像域的 CS 重建生成高质量的多线圈通道图像,而非直接生成通道合并后的最终图像。利用所提出的 L1-Wave-SNM 算法,本研究实现了 12 倍的 3D 加速成像,使得全脑 MTP 扫描只需要 2 分钟时间,并且生成了高质量、高信噪比的 MTP 图像 ,极大提高了 MTP 的临床与科研应用价值。

图注: 12 倍加速的 MTP 图像,全脑扫描时间为 2 分钟。图像质量可以满足临床与科研的需求



MulTiPlex

MTP | 多参数定量时代








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