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这篇文章发表于《Journal of Cardiovascular Magnetic Resonance》(2025年),标题为《Exploring the limits of scan time reduction for ferumoxytol-enhanced whole-heart angiography in congenital heart disease patients》。研究焦点是探索使用ferumoxytol(铁氧化物对比剂)增强的自由呼吸(free-running)MRI技术,在先天性心脏病(CHD)患者中进行3D全心血管成像的扫描时间缩短极限,同时保持图像诊断质量。

核心结论

  • 传统心脏MRI扫描时间长(常需6分钟以上),受心率变异和呼吸影响。
  • 使用SIMBA(相似性驱动的多维分箱算法)和其压缩感知扩展版XD-MC-SIMBA,可以显著加速扫描。
  • XD-MC-SIMBA支持将扫描时间缩短至3分钟或更少,图像质量仍保持良好或优秀诊断水平。
  • 即使缩短至1分钟,部分病例图像质量可通过XD-MC-SIMBA改善至良好。
  • 该技术无需ECG触发或门控,适合儿童和不合作患者,潜在提升临床工作流程效率。

关键量化结果

  • 回顾性研究(30例CHD患者,6分钟数据模拟缩短):SIMBA运动状态选择高度一致(仅2/30例完全不同)。
  • 图像质量随加速下降,但XD-MC-SIMBA优于SIMBA:43%病例评分提升;1分钟数据中58%提升至良好/优秀。
  • 前瞻性验证(9例患者,3分钟采集):图像质量与6分钟相当,无统计学差异,解剖结构(如冠状动脉开口)可见性一致。
  • 图像质量评估:使用5分Likert量表(0=不可诊断,4=极佳),缩短至2-1分钟时评分降低,但XD-MC-SIMBA缓解此问题;锐度指标(DCTE、SSIM)和冠状动脉可见性支持3分钟可行。

临床意义

  • Ferumoxytol提供持久血池信号,适合自由呼吸成像,避免钆剂风险。
  • 缩短扫描时间可减少麻醉需求、提高患者舒适度,尤其适用于儿童CHD患者
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背景与目的
心脏磁共振血管成像(MRA)是评估先天性心脏病(CHD)患者心脏解剖和血管的重要无辐射工具,但扫描时间长(常需ECG触发或呼吸门控)是主要障碍,容易受心率变异或呼吸漂移影响。研究引入了一种无需触发、自由呼吸的“free-running” MRI技术,结合ferumoxytol对比剂(一种超小超顺磁性铁氧化物颗粒,提供持久血池增强)和SIMBA重建算法,实现3D全心血管成像。
此前SIMBA已在6分钟扫描中证明有效,但尚未探索更短扫描时间的极限。本研究目标:评估SIMBA及其压缩感知扩展(XD-MC-SIMBA)是否能支持更短扫描时间,同时保持CHD患者的诊断图像质量。
方法

患者群体:回顾性30例CHD患者(年龄7个月~53岁,平均19.6岁),前瞻性9例。
成像协议:1.5T MRI,使用梯度回波(GRE)序列,自由呼吸,注射ferumoxytol(1-5 mg/kg)后采集。
数据处理:
回顾性:从完整6分钟数据中模拟去除后段,生成5、4、3、2、1分钟数据集。
重建:先用SIMBA(数据驱动聚类,选择最大簇作为静态3D图像),再用XD-MC-SIMBA(在聚类维度上添加压缩感知正则化,提升质量)。

评估指标:
运动状态选择一致性、k空间均匀性。
客观:锐度(DCTE)、结构相似性(SSIM)、冠状动脉直径/锐度。
主观:两名资深医师盲法评分(5分Likert量表),评估诊断信心和冠状动脉开口可见性。


结果

SIMBA聚类高度稳定,随加速数据选择一致性高。
图像质量随扫描时间缩短逐渐下降(锐度、SSIM降低),但XD-MC-SIMBA显著优于SIMBA,能补偿加速带来的伪影。
具体:
3分钟及以上:图像质量与6分钟相当,诊断信心良好。
2分钟:质量可接受但下降。
1分钟:基础SIMBA较差,但XD-MC-SIMBA可将一半以上病例提升至良好/优秀。

前瞻性3分钟采集验证:与回顾性6分钟无显著差异,解剖细节(如冠状动脉)清晰可见。
无ferumoxytol相关不良事件。

讨论与结论
作者认为,ferumoxytol的持久增强结合free-running采集和XD-MC-SIMBA重建,突破了传统加速方法的运动管理限制。3分钟扫描已成为临床可行方案,可减少麻醉、降低成本、提升CHD患者(尤其儿童)检查舒适度。未来可进一步优化至更短时间,或结合其他序列扩展应用。
这是一项技术创新研究,证明了高度加速的ferumoxytol增强MRI在CHD血管成像中的潜力,对临床实践有重要指导价值。如果需要具体图表解读或原文引用,可进一步提供链接(PMC开放访问:https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC11889962/)。

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