同步磁共振-微波乳腺成像技术：初步的模拟实验

时间：2025年11月23日

来源：MEDICAL PHYSICS

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乳腺微波成像与MRI融合技术的研究：通过在MRI扫描孔内集成微波成像系统，结合MRI高分辨率空间信息和微波的高特异性，开发无钆剂的多模态乳腺肿瘤检测方法。实验验证了在人体模拟乳腺模型中实现三维微波图像重建的技术可行性，并展示了不同频率下的组织特性成像效果。

摘要

背景

磁共振成像（MRI）被广泛用于高风险女性的乳腺癌筛查，包括那些乳腺密度较高的女性。基于钆的造影剂在肿瘤检测方面具有出色的敏感性；然而，一些报告指出，使用钆可能会带来显著的健康风险。因此，需要寻找不依赖钆注射的替代技术来提高乳腺MRI的特异性。

目的

微波的介电特性能够在恶性组织和正常乳腺组织之间提供出色的内源性对比度。虽然现有的独立微波成像（MI）方法已经存在，但它们通常空间分辨率较低。将微波成像与MRI结合使用，可以同时利用MRI的高分辨率和MI的高特异性。我们开发了一种能够在MRI扫描仪腔体内运行的MI系统，且不会干扰任何一种成像方式的图像采集。本文展示了使用这种集成成像配置在人体模型乳腺模型上进行的首批实验结果。

方法

我们使用一种符合MRI扫描仪腔体尺寸、材料及电磁环境要求的系统，同时采集了MRI和微波数据。该系统包括安装在成像罐下方板上的同轴天线馈线，以及集成的乳腺成像线圈，该线圈可以垂直移动以获取感兴趣成像区域的多个平面视图。微波成像技术将MRI的空间信息直接导入基于软先验的3D图像重建算法中。该方法仅使用了MRI的结构数据作为先验信息。

结果

在以脂肪组织为主的环境中，微波成像技术成功检测出了球形的纤维腺泡组织和肿瘤等效组织。实验数据分别在900 MHz、1100 MHz和1300 MHz三个频率下获取，结果具有可比性。不同组织区域的微波特性分布相对均匀，但在各组织界面处存在明显的梯度。介电常数图像能够准确反映所有三种组织的特性，而导电率图像在脂肪组织和肿瘤组织区域表现良好，但在纤维腺泡组织区域则出现误差。