eClinicalMedicine：面向新生儿的便携式超低场MRI特异性序列的研发

患有先天性脑异常的新生儿以及遭受感染、早产或缺氧缺血等围产期损伤的新生儿面临着神经发育障碍、特殊教育需求和神经障碍的高风险。受影响的婴儿数量巨大：全球早产率估计为 5-18%，低收入和中等收入国家的发生率最高; 而新生儿脑病的发病率为每1000名活产儿8.5例。

这些疾病的诊断和治疗很大程度上取决于神经影像学。虽然颅脑超声扫描 (USS) 是一种广泛使用且成熟的床旁检查方式，可提供有关大脑解剖结构、心室系统和某些病理检测的关键信息，但磁共振 (MR) 成像仍然是病因学和预后评估的黄金标准。

当前的诊断 MR 成像通常使用 1.5 Tesla (T) 或更高的 3T 静态磁场强度。这些MR扫描仪的财务成本很高，需要相当多的基础设施，包括：维持磁体超导性的液氦、可靠连续的大功率电力供应、强化地板、电磁屏蔽和大边缘场（5高斯）安全排除半径。因此，磁共振扫描仪通常位于远离托儿所或新生儿重症监护室的放射科。当前 MR 设施的成本和位置都严重限制了弱势新生儿的使用。

相比之下，超低磁体强度（<0.1 T）的新型永磁体设计有助于以更低的成本进行制造，同时降低持续的能源和基础设施要求。这些专用的超低场 (ULF) 系统是便携式的，可以提高 MR 的可及性和接近度；为低收入和中等收入国家 (LMIC) 提供 MR 技术，并允许在高资源环境中进行床边成像。进行即时护理 MR 成像的能力对于早产儿和接受重症监护的婴儿来说非常有利，因为在这些婴儿中，运送到异地成像室会带来临床风险，包括潜在的心肺功能损害和体温过低。目前，需要大量资源来减轻这些风险。

ULF 系统已在成人和儿童环境中进行了试验。然而，对婴儿进行成像面临着特定的实践和临床挑战。此外，新生儿脑组织经历了一段强烈发育时期，与成熟组织相比，MR 特性明显不同，因此为成人和年龄较大儿童设计的 ULF MR 图像采集在对新生儿脑进行成像时无法提供足够的对比度。

此外，虽然降低静态磁场强度有助于提高便携式 MR 系统的实用性，但它会牺牲信号强度，因此与较高场强相比，超低场系统在信号、对比度和分辨率方面将受到限制。新生儿 MR 脑成像低场能力的边界或限制尚未经过测试。

定制的新生儿 MR 序列需要具有优化的参数，以适应发育中大脑的不同 MR 弛豫时间。这一点至关重要，成人优化序列在新生儿中产生的结果很差且不充分，因此，在进行新生儿使用的先行技术开发之前，不应进行对 ULF 成像诊断功效的进一步研究。

2023年10月10日发表在eClinicalMedicine的文章，其目标是：1) 使用迭代探索性设计来开发针对脑成像进行优化的新生儿特异性 ULF 序列，2) 使用与配对参考标准高场 MR 的并排视觉比较，涵盖一系列妊娠成熟度和病理学，发现健康脑组织、已知的神经解剖学变化和异常是否可以在 64mT 下识别，如果可以，了解在 64mT 采集时外观可能有何不同，3) 取决于新生儿优化序列的假定性能，确定如果这项技术的潜力值得未来的全球验证研究，4) 如果有保证，提供候选序列和基础数据，为此类研究的规划提供信息。

研究人员通过从新生儿病房和产后病房进行方便采样，招募接受3T核磁共振成像的婴儿进行配对ULF（64mT）便携式核磁共振成像。关键纳入标准：1）有脑异常风险或怀疑的婴儿，或2）没有重大遗传、染色体或神经异常的早产儿和足月婴儿。

通过迭代和探索性设计，针对新生儿脑组织优化了ULF序列参数。通过无盲审查比较了神经解剖学和病理特征，以循序渐进的方式为后续序列世代的优化提供信息。主要结果：视觉识别健康和异常的脑组织/结构。ULF MR光谱、扩散、易感性加权成像、动脉造影和静脉造影需要临床前技术开发，尚未经过测试。

研究结果显示，2021年9月23日至2022年10月25日期间，对87名婴儿进行了102次配对扫描；每个婴儿 1.17 次配对扫描。中位年龄 9 天，中位经后年龄 40 +2周（范围：31 +3 –53 +4）。婴儿有一系列重症监护要求。没有观察到不良事件。优化的 ULF 序列可以可视化关键的神经解剖学和大脑异常。在最终确定的新生儿序列中：T2w 成像区分灰质和白质（7/7 婴儿）、心室（7/7）、垂体组织（5/7）、胼胝体（7/7）和视神经（7/7）。

先天性结构异常和发育中断

在最终的 T1w 扫描中，10/11 婴儿的内囊后肢内观察到信号一致性。此外，ULF 优化序列上可视化的大脑异常与 3T 成像具有相似的 MR 信号模式，包括继发于梗塞的损伤（T2w 扫描中 6/6 的婴儿）、缺氧缺血（基底神经节、丘脑和白质中的异常信号 2/） T2w 扫描显示 2 个婴儿，T1w 扫描显示皮质突出显示 1/1 个婴儿），以及先天性畸形：多小脑回 3/3，T2w 扫描显示胼胝体缺失 2/2，蚓部发育不全 3/3。序列容易受到运动损坏、噪声和 ULF 伪影的影响。未发现的病变很小或很微妙。

综上所述，通过使用新生儿优化的脉冲序列，该技术现已准备好进行进一步的研究，以评估诊断功效，将 64mT 成像鉴定为神经发育结果的生物标志物，并对全球所有种族的新生儿群体进行健康经济评估。在资源匮乏的环境以及目前可以使用其他神经影像工具的资源丰富的诊所/重症监护病房都需要进行研究。

原始出处

Cawley, P.; Padormo, F.; Cromb, D.; Almalbis, J.; Marenzana, M.; Teixeira, R.; Deoni, S. C.; Ljungberg, E.; Bennallick, C.; Kolind, S.; Dean, D.; Pepper, M. S.; Sekoli, L.; De Canha, A.; Van Rensburg, J.; Jones, D. K.; Bourke, N.; Sabir, H.; Lecurieux Lafayette, S.; Uus, A.; O’Muircheartaigh, J.; Williams, S. C. R.; Counsell, S. J.; Arichi, T.; Rutherford, M. A.; Hajnal, J. V.; Edwards, A. D., Development of neonatal-specific sequences for portable ultralow field magnetic resonance brain imaging: a prospective, single-centre, cohort study. eClinicalMedicine 2023, 102253.