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定量核磁共振成像或将带来更精准的诊疗

1225    2021-07-02    发布者:中国测试杂志社    来源:NIST 翻译:中国测试新闻中心

磁共振成像(MRI)在医学上被广泛应用于检测、诊断和治疗癌症等方面。日前一项新的研究显示,定量MRI在扫描过程中获得的数值,现在有可能提供更高的准确度、可重复性和更快的采集速度,但需要严格的质量控制才能充分发挥其潜能。

美国国家标准与技术研究院(NIST)的研究人员牵头完成了这项研究,共有11家机构参与,比较了来自全国9个临床站点的3家供应商的27台MRI扫描仪的测量结果。为了获得参考值并解开数据偏差和变异的来源,该研究使用了最初在 NIST 开发的组织替代品Phreddie“幻影”,用于评估MRI设备和相关软件的性能。

磁共振成像利用磁场和无线电波来观察身体的内部结构,特别是软组织。给传统的MRI带来了几个挑战,除了需要主观的分析图像之外,MRI扫描仪的性能可能会出现偏差,或不同的机器在同一患者身上可能产生前后矛盾的图像。

定量磁共振成像为病情一致的疾病检测、诊断和治疗提供了可能,且不需要进行组织活检。在理想情况下,随着时间的推移,肿瘤和其他疾病标记物的数值测量可以在不同的患者、扫描仪和医院的数据库中复现,这可能会降低医疗成本。国际磁共振医学学会(International Society for Magnetic Resonance in Medicine)等组织正在推广定量磁共振成像,但它目前仅限用于研究,而非常规的患者诊疗。

这项新的研究比较了磁共振扫描仪对T1值的测量,T1是水分子依附于周围组织的一种属性。图像像素的T1是临床MRI系统可以测量的参数之一。相比之下,对MRI的主观解读是基于“T1加权”的判断,即定性和非数值判断。

图片来源:R. Jacobson/NIST

NIST工程师Katy Keenan打开了Phreddie,这是一个校准磁共振成像仪的模型,可追溯到标准化值。这个模型装满了模拟各种人体组织的盐溶液小塑料容器。

该研究的负责人、NIST研究员Katy Keenan说:“T1和当前T1加权的最大区别在于,T1加权不是定量的,像素值本身不能与其他数据集中的像素值进行比较,而跨数据集比较T1加权数据并不容易。在细心采集T1的情况下,比较像素值是可能的,因为它们有定量意义。”

图片来源:R. Jacobson/NIST

NIST 物理学家 Stephen Russek提出了给MRI Phreddie加上“眼睛”以帮助技术人员正确定位设备的想法,就像他们在MRI机器中定位人头一样。

该研究发现,T1测量可能存在显著的偏差和变化。仪器供应商之间没有统一的差异模式。因此,在一个MRI系统上确定的诊断阈值不能转移到其他MRI系统。研究发现,在某些情况下,这些变异可能会在诊断良性脑瘤和恶性脑瘤时产生临床差异,这会严重影响患者的治疗与护理。作为改良措施,该研究建议为定量MRI建立严格的质量控制程序,以提高测量技术的稳定性,并将诊断、疾病进展和治疗监测的测量阈值从研究场所转移到整个临床社区中。

早期使用T1值来分类脑肿瘤的思路由于技术上的不一致而受阻,且被认为是不可靠的。但定量测量方法的最新进展提高了数据的准确性、重复性和采集速度,这项新研究将会促进T1测量在多个医学临床领域的应用。



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