前颅窝FLAIR高信号

《Nature Communications》：Hyperintense FLAIR signal in the anterior cranial fossa

　　

受M.S Albayram等人（《自然·通讯》，2022年）研究的启发，研究人员针对前颅窝三维T2加权液体衰减反转恢复（3D T2-weighted fluid attenuated inversion recovery, FLAIR）扫描中出现的非造影增强高信号进行了分析。该研究指出，脑膜淋巴管清除脑代谢废物功能受损被认为是多种神经系统疾病的主要病因。近期有研究将此类FLAIR高信号描述为“腹侧硬脑膜淋巴成分”。然而，研究人员提供了证据表明，该高信号是由于脑脊液（cerebrospinal fluid, CSF）信号抑制不完全所致。FLAIR扫描利用反转射频（radiofrequency, RF）脉冲，其纵向磁化从负的（-z）方向向平衡磁化（+z方向）恢复。由于不同组织类型的恢复速率不同，当成像采集的激发脉冲在特定时间（反转时间TI）发生时，若特定组织的磁化强度为零或接近零，则该组织信号在后续图像中被抑制。标准的FLAIR序列TI值通常设定为使CSF信号被抑制。然而，常用的绝热脉冲（adiabatic pulse）虽然对RF场不均匀性具有鲁棒性，但对静磁场B0的不均匀性鲁棒性有限。在前颅窝等部位，强烈的B0场不均匀性可能导致绝热反转脉冲无法充分反转磁化强度，使得具有长横向弛豫时间（T2）的CSF在这些区域表现为亮信号。

研究人员针对前颅窝FLAIR成像中高信号的起源及其对脑膜淋巴管成像的影响展开了深入研究。该研究指出，脑膜淋巴管功能障碍与多种神经退行性疾病密切相关，因此准确识别其解剖结构是转化医学的重要目标。然而，近期基于非对比剂增强的3D FLAIR序列在颅底观察到的高信号被部分学者解释为“腹侧硬脑膜淋巴成分”，这引发了学术界对于影像学伪影与技术局限性的广泛讨论。为了厘清这一现象的物理本质，研究人员设计并实施了一系列实验，旨在验证该高信号是否源于脑脊液（CSF）抑制不完全的成像伪影，而非真实的淋巴组织结构。此项研究成果最终发表于《Nature Communications》。

在技术方法层面，研究人员开发了一种对射频场（B₁）和静磁场（B₀）不均匀性均具有极高鲁棒性的新型反转脉冲，并将其整合至3D FLAIR扫描序列中。实验采用了包含顺磁性包涵体的水模体来模拟静态磁场的不均匀环境，并在一名健康志愿者（女性，30岁）身上进行了体内扫描验证。所有磁共振成像均在3T MRI扫描仪上完成，并利用基于集合的时间最优控制理论计算脉冲参数，结合Bloch方程求解及伴随微积分优化梯度，确保了脉冲设计的物理精度。

研究结果部分，首先在水模体实验中，使用标准绝热反转脉冲获取的FLAIR图像在远离顺磁圆柱体的区域显示出高信号，这与圆柱体周围预期的场不均匀性地形相符。相比之下，采用新型鲁棒反转脉冲后，整个模体内的反转均达到完美效果，最终图像中未见亮信号。在人体实验中，使用绝热脉冲获取的3D FLAIR图像在前颅窝区域显示出明亮信号，这与Albayram等人论文中展示的结果相似。然而，当替换为鲁棒反转脉冲后，该区域的明亮信号完全消失。此外，研究人员还讨论了流动伪影的可能性，指出由于Albayram等人使用的是3D FLAIR序列（采用非选择性反转脉冲），流动伪影极不可能发生，从而进一步支持了场不均匀性导致信号抑制失败的解释。

在讨论与结论部分，研究人员明确指出，前颅窝观察到的FLAIR高信号并非淋巴组织，而是由于B₀场强烈不均匀性导致反转不完全所产生的伪影。尽管Albayram等人的研究代表了连接基础科学与临床医学的宝贵努力，但其关于使用3D FLAIR评估脑膜淋巴管系统的结论在前颅窝及类似场不均匀区域可能并不成立。这一发现强调了在临床和研究环境中，针对MRI序列进行优化和验证的重要性，以避免对FLAIR图像上的亮信号产生误解，从而防止将资源错误地投入到基于该技术评估脑膜淋巴管系统的研究中。