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按图索骥,毫厘不差:西门子发布革命性科研技术磁共振指纹成像---ISMRM2019 特别报道(二)

 pppsss 2022-05-22 发布于天津

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西门子发布全球首个磁共振指纹成像应用MR Fingerprinting

本次ISMRM大会,最吸引参展观众的亮点莫过于西门子在会议上发布了MR Fingerprinting (磁共振指纹成像,下称MRF)技术,这是目前最先进的精确定量成像方式,可能将全面改变磁共振的成像方式。

MRF技术在2013最早由Case Western Reserve University(凯斯西储大学)的Prof.Mark Griswold团队与西门子医疗共同提出,并发表在当年的Nature杂志上引起学术界广泛关注。随后,在双方共同的不懈研发下,终于走向成熟,由西门子医疗在本次大会正式发布。

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西门子磁共振事业部总经理Arthur Kaindl和MRF发明人Griswold 教授共同揭开MRF的神秘面纱。

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MRF采用一种全新的方法对数据进行采集、后处理与实现可视化。

在数据采集方面,与传统MR技术为了获取单一感兴趣参数特征而重复、连续采集数据不同,MRF采用伪随机采集方式,使得来自不同组织的信号具有唯一的信号演变过程或“指纹”,该信号也是所研究的多种物质特性的共同作用结果;其次,在数据后处理方面,MRF采用模式识别算法,将获得的信号指纹与预先设定的预测信号演变库相匹配并进行可视化,最终生成所感兴趣参数(T1T2值等)的完全量化图。

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与其他的传统磁共振定量采集方式相比,MRF最大的特点是时空不连续性。在早先的试验中,MRF仅通过一次信号读取,在12.3s内即可获得误差极低的原始数据,通过对比,降低误差,进而得到高质量图像。

同时MRF还具有极高的运动伪影容错能力,在研究中采用MRF扫描被试者头部15s,并要求被试者在最后3s晃动检测部位(头部),而获得的图像质量与传统序列相同。

最重要的是,MRF不仅可用于解剖像,还可用于弥散、增强及灌注成像,可以说MRF打开了磁共振数据全面定量化的大门。

该技术目前用于科研,将在不远的将来应用于临床。

数据,还是数据

MRF技术再次引领了磁共振未来定量成像的方向。无独有偶,在大会首日的PLENARY SESSION中,三位主题讲者再次强调:数据,还是数据。这也印证了西门子发布MRF顶级定量成像技术的重要性。

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三位来自不同单位的讲者,从采集数据、数据可视化、诠释数据等不同方向阐述了磁共振成像在数据采集中的角色和作用。第一位讲者回顾了磁共振数据采集的多种不同方式。

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第二位特邀讲者,正是来自Case Western Reserve University(凯斯西储大学)的Prof.Mark Griswold。他的团队与西门子医疗一起,提出MRF技术并推动其逐步成熟。他在MRF的基础上,进一步认为Holoanatomy等技术可以改变未来的世界,通过增强现实改变数据,可以作为医疗解剖教育及手术引导。

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Prof.Mark Griswold首先对西门子和微软的研究合作表示了感谢。

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第三位介绍了在大数据的基础上,AI将会影响到医疗工作的各个方面,AI在诊断中的结合。而AI在诊断中落地,首先需要高标准化扫描的高质量数据以及各种高精度定量数据,有了这些才能进一步实现智能分析,从中找到Biomarker,最终实现精准医疗。

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主题演讲,体现了技术的不断进步使世界在不断地发生着翻天覆地的变化。但技术无法脱离衔接物质世界和思想世界的本质,新的MR定量采集技术,增强现实,AI 技术会给人类带来许多便利,改变研发,医学教育,临床应用以及认识思考这个世界的方式。

 磁共振定量科研成果精选

1LiverLab 儿童及青少年脂肪肝

 Date:0513 13:45   NO.1757  Digital Poster

本次大会,深圳市儿童医院与西门子临床科研部合作,探讨利用非侵入性多回波Dixon技术定量分析中国儿童和青少年非酒精性脂肪肝(NAFLD)患者肝脏脂肪变性的可行性,并且对中国超重和肥胖青少年的NAFLD患病率进行了评估。多回波Dixon技术可以在线自动分割全肝,直接评估整个肝脏的脂肪含量,有效消除了由于肝脏脂肪分布不均而导致的采样误差且与磁共振波谱HISTO技术具有很好的一致性,可为临床上中国儿童和青少年肝脏脂肪变性检测提供一种无创的准确的量化方案。

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2DSI全新定量模型MAP的海马硬化应用

Date:0514 15:45 NO.3119  Digital Poster

在本次大会,郑州大学第一附属医院磁共振科与西门子临床科研部合作,采用q-space采样方法获得了早期单侧海马硬化患者的多方向的弥散数据,进行了传统的扩散张量成像(DTI)和平均表观传播子(MAP)MRI方法对海马硬化的微观结构变化的对比分析。结果表明,MAP-MRI可以很好地反映海马神经纤维轴突前末梢的膨胀,可以极大地帮助海马硬化的临床诊断。与DTI相比,MAP-MRI的参数具有更高的诊断效能。在临床的工作中,DTI和MAP-MRI相结合能够更好地诊断早期的海马硬化。

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3DSI 神经网络

Date:0515 08:15   NO.3382  Digital Poster

本次大会,首都医科大学附属北京朝阳医院与西门子临床科研团队合作,利用q-space进行颅脑成像,利用高级扩散加权成像模型DSI进行重建,评估该技术在特发性突发性感音神经性听力损失(ISSNHL)中的应用价值。

该研究利用弥散谱成像研究特发性突发性感音神经性听力损失(ISSNHI)的神经网络连接的改变,发现ISSNHL患者在对侧颞下回和罗兰迪克岛盖之间,以及对侧颞横回和缘上回之间的连通性降低;而同侧颞极和楔叶之间的连通性增强,这表明基于q-Space采集方案的DSI成像在该疾病的诊断治疗中具有较大的应用价值。

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图 1. 特发性突发性感音神经性听力损失患者与正常志愿者结果分析图. (a)连接降低;(b)连接增高. SMG, 缘上回; ITG, 颞下叶; ROL,罗兰迪克 岛盖; CUN, 楔叶; TPOmid, 颞级: 颞中回.

题目:Altered structural connectivity in theauditory-related pathway in patients with idiopathic sudden sensorineuralhearing loss by diffusion spectrum imaging.

4DKI/IVIM 鼻腔鼻窦

 Date:0515 08:15  NO.3458 Digital Poster

 本次大会,复旦大学附属眼耳鼻喉医院放射科华东师范大学磁共振实验室以及西门子磁共振临床科研团队强强联合,进行三方合作。使用传统单指数弥散(ADC),双指数弥散(IVIM)以及弥散峰度(DKI)三种不同弥散模型对鼻窦黏膜性黑色素瘤以及鼻窦癌两种不同疾病加以区分,并且在数据分析上引入了直方图分析的方法。由于这种方法能够有效的祛除水肿以及炎性等非相关信息,使得临床医生能够更加准确有效的区别两种影像表现比较相似的疾病,从而有效指导治疗手段。该研究结果显示,DKI所得到K图的75分位数以及IVIM所得到D图的偏度系数对于区分两种疾病最为有效。

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题目: Differentiation of Sinonasal MucosalMalignant Melanomas from Sinonasal Carcinomas Using Whole-tumour HistogramAnalysis of Diffusion Kurtosis Imaging and Intravoxel Incoherent Motion

大会仍在继续,明天,我们将带来更新鲜的报道,请各位读者持续关注。

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