基于多环 FLASH 和模型重建的胎儿大脑快速、高分辨率且失真自由的 $R_{2}^{*}$ 成像

目的：开发一种快速、高分辨率且失真自由的技术，用于在 3T 条件下同时实现水脂分离、$R_{2}^{*}$ 和 $B_{0}$ 映射，以评估胎儿大脑。方法：改造一种用于母亲自由呼吸期间数据获取的 2D 多环径 FLASH 序列，配合滑移梯度。开发一种无校准的稀疏约束模型基重建方法，直接从 k 空间联合估计水、脂肪、$R_{2}^{*}$ 和 $B_{0}$ 场图。该方法使用数值和 NIST 幻像以及 9 例 26-36 周龄胎儿数据进行验证和与参考方法比较。结果：数值和实验幻像研究均确认良好的准确性和精确性。在胎儿研究中，模型基重建得到的 $R_{2}^{*}$ 值与采用图割的并行图像压缩感知(PICS)技术一致(类间相关系数[ICC] = 0.9601)，同时提供更丰富的图像细节。重复扫描确认良好的可重复性(ICC = 0.9213)。与多环 EPI 相比，所提出的径向技术产生更高分辨率(1.1 $\times$ 1.1 $\times$ 3 mm$^{3}$ vs. 2-3 $\times$ 2-3 $\times$ 3 mm$^{3}$)的 $R_{2}^{*}$ 图，失真更小。尽管在运动、分辨率和失真方面存在差异，两种获取策略的 $R_{2}^{*}$ 值仍相当一致(ICC = 0.8049)。此外，所提出的方法实现了高分辨率、失真自由的 $R_{2}^{*}$-加权图像的合成。结论：本研究表明，利用多环径 FLASH 结合无校准模型基重建，可在 3T 条件下实现胎儿大脑的运动稳健、失真自由的 $R_{2}^{*}$ 成像，单个切片内实现约 1.1 $\times$ 1.1 $\times$ 3 mm$^{3}$ 的名义分辨率，耗时约 2 秒。