Схематическое изображение технологии Dixon.
Выбор последовательности и ее физические параметры
Для оценки фракции жира в мышечной ткани используются различные последовательности магнитно-резонансной томографии (МРТ), включая General Electric – LAVA/IDEAL, Siemens – VIBE 3D spoiled gradient dual-echo images, и Philips – mDIXON FFE.
Последовательность LAVA Flex является методом трехмерной визуализации с использованием последовательности FSPGR (Fast Spoiled Gradient Recalled Echo), которая позволяет получать изображения воды, жировой ткани, в фазе и противофазе за одно сканирование и одну задержку дыхания. Данная методика обеспечивает превосходное и равномерное подавление сигнала от жировой ткани по всему полю обзора, включая области, где традиционные методы жироподавления сталкиваются с трудностями из-за эффектов магнитной восприимчивости.
Для оценки фракции жира мышечной ткани, последовательность LAVA (Liver Acquisition with Volume Acceleration) используется для получения высокоразрешающих изображений. Все четыре контрастных изображения (вода, жир, в фазе и противофазе) идеально совмещены, так как получены за одно сканирование. Контрастное изображение воды отличается от стандартного изображения с подавлением сигнала от жировой ткани, так как в последнем случае не используется инвертирующий подготовительный импульс.
Применение последовательностей типа LAVA и аналогичных методов, таких как Dixon, основано на принципах жироподавления и фазовой кодировки. Это позволяет точно измерять фракцию жира в мышечной ткани, улучшая качество изображений и их диагностическую ценность. Подобные методики широко применяются для оценки состояния мышц, выявления патологических изменений и детальной визуализации мягких тканей, что делает их незаменимыми в клинической практике современной радиологии.
Использование дополнительных последовательностей In-phase и Out-phase:
Базовая МРТ последовательность DIXON выдает два типа изображений WATER и FAT. А In-phase и Out-phase могут быть дополнительной коммерческой опцией или же выключены в настройках последовательности, так что обратите внимание на настройки в вашем конкретном аппарате. Эти дополнительные последовательности можно использовать для улучшения точности расчета жировой фракции и для коррекции артефактов. В некоторых случаях их можно использовать для более точного разделения водных и жировых компонентов.
Преимущества метода:
- Безопасность: Отсутствие ионизирующего излучения делает МРТ безопасным методом для многократных исследований.
- Точность и чувствительность: Метод позволяет точно и надежно оценить содержание жира даже при его низкой концентрации.
- Локализация изменений: Позволяет выявлять локализованные изменения в тканях, что может быть важно для диагностики и планирования лечения.
Области применения:
- Жировой гепатоз печени: Оценка степени жировой инфильтрации печени, мониторинг прогрессирования заболевания и эффективности терапии.
- Мышечные дистрофии: Определение жировой инфильтрации в мышцах, что важно для диагностики и прогноза различных мышечных заболеваний.
- Метаболические исследования: Изучение распределения жира в организме для оценки рисков развития метаболических нарушений.
Аксиальный срез мышц бедра с использованием последовательности LAVA flex: water, fatin-phase и out-of-phase.
Математические основы:
Fat Fraction основана на способности магнитно-резонансной томографии различать сигналы от жировых и водных тканей. Для этого используются специфические последовательности сканирования и математические методы обработки сигналов.
Сигналы in-phase и out-of-phase:
- In-phase (IP): Вода и жир находятся в фазе (сигналы от воды и жира складываются).
- Out-of-phase (OP): Вода и жир находятся в противофазе (сигналы от воды и жира вычитаются).
Модели сигнала:
Sip = Swater + Sfat
где Sip и Sop — сигналы in-phase и out-of-phase, S water — сигнал от воды, S fat — сигнал от жира.
Решение для сигналов воды и жира:
Вычисление жировой фракции:
Жировая фракция (FF) определяется как отношение сигнала жира к сумме сигналов воды и жира:
FF =
Дополнительные аспекты:
- Картирование жировой фракции: Полученные значения FF для каждого вокселя (трехмерного пикселя) отображаются в виде карты жировой фракции, что позволяет визуализировать распределение жира в ткани.
- Коррекция артефактов: Для улучшения точности часто применяются методы коррекции артефактов, таких как неоднородности магнитного поля (B0 inhomogeneities).
- Многоспектральный анализ: В некоторых случаях используется многоспектральный анализ для учета нескольких пиков резонансных частот жира, что позволяет более точно разделять сигналы жира и воды.
Анализ полученной карты жировой фракции
После получения карты жировой фракции можно проводить различные виды анализа. Включая расчет основных статистических показателей, сравнительный анализ, визуализацию данных и корреляционный анализ. Так же важно отметить возможность произвести расчет процентного замещение мышцы жировой тканью, взяв среднее значение жировой фракции в сегментированной области мышцы (ROI mean) и умножив его на 100%. Этот показатель позволяет количественно оценить степень инфильтрации жира в мышцы и использовать его для дальнейшего клинического и научного анализа.
Заключение
Последовательность Dixon предоставляет точный и эффективный метод для расчета жировой фракции. Использование изображений In-phase и Out-of-phase позволяет выделить сигналы воды и жира и на их основе рассчитать карту жировой фракции. Эта карта может быть использована для дальнейшего анализа, включая количественную оценку жировой инфильтрации в тканях, сравнение с клиническими данными и мониторинг изменений во времени.