定量的感受性マッピング

原理的には、あらゆる3Dグラジエントエコーシーケンスをデータ取得に使用できます。実際には、十分な磁化率効果を得るためには、適度に長いエコー時間を用いた高解像度イメージングが望ましいですが、最適なイメージングパラメータは、特定のアプリケーションと磁場強度によって異なります。マルチエコー取得は、B1不均一性の影響を受けずにB0磁場を正確に測定するのに有効です_。フロー補償は、静脈血中の磁化率測定の精度をさらに向上させる可能性がありますが、完全にフロー補償されたマルチエコーシーケンスを考案するには、いくつかの技術的な困難があります_。

ヒト脳の定量的磁化率マッピングでは、脳内部の局所的な磁化率源のみが対象となります。しかし、局所的な磁化率源によって誘起される磁場は、主磁場の不均一性（不完全なシミング）や空気と組織の界面など、他の磁化率源によって誘起される磁場によって必然的に汚染されます。これらの磁化率差は、局所的な磁化率源の磁化率差よりも桁違いに大きいものです。したがって、位相画像上での鮮明な可視化とQSM上での正確な定量化のためには、非生物学的な背景磁場を除去する必要があります。

理想的には、背景磁場は、スキャナーのシミングを同一に保ちながら、対象サンプルを同じ形状の均一なファントムに置き換えた別の参照スキャンによって直接測定できます。しかし、臨床応用においては、このようなアプローチは不可能であり、後処理に基づく方法が好まれます。ハイパスフィルタリングなどの従来のヒューリスティックな方法は、背景磁場の除去に有効ですが、局所磁場にも影響を与え、定量精度を低下させるという欠点があります。

より最近の背景場除去法は、背景場が調和関数であるという事実を直接的または間接的に利用しています。物理原理に基づく最近の2つの方法、双極子場への投影（PDF）^{[ 8 ]}と位相データに対する高度な調和アーティファクト低減（SHARP）^{[ 9 ]}は、推定された局所場のコントラストの向上と精度の向上を示しました。どちらの方法も、背景場を未知の背景磁化率分布によって生成される磁場としてモデル化し、近似直交性または調和特性のいずれかを使用して局所場から区別します。背景場は、ラプラシアン境界値（LBV）法^{[ 10 ]}で示されているように、簡略化された境界値を使用してラプラス方程式を解くことによって直接計算することもできます。

発生源から発生源への逆問題は、それぞれ異なる利点と限界を持つ複数の方法で解くことができる。

多方向サンプリングによる磁化率の計算（COSMOS）

COSMOSは、複数の方向からオーバーサンプリングすることで逆問題を解決します。^{[ 11 ] [ 12 ]} COSMOSは、フーリエ領域のゼロ円錐面が_B0フィールドに対してマジックアングルに固定されているという事実を利用します。したがって、オブジェクトが_B0フィールドに対して回転すると、オブジェクトのフレームではB0_{フィールド}が回転し、円錐も回転します。その結果、円錐のために計算できなかったデータが新しい方向で利用可能になります。

COSMOSはモデルフリーの磁化率分布を仮定し、測定データに完全に忠実です。この方法は、in vitro、ex vivo、ファントム実験で広範に検証されています。生体内のヒト脳画像から得られた定量的磁化率マップも、脳の解剖学的構造に関する従来の知見と高い一致度を示しました。COSMOSでは一般的に3方向の測定が必要となるため、臨床応用における実用性は限られます。しかし、利用可能な場合は、他の技術の較正のための基準として使用できます。

生体内実験およびファントム実験において、主な構成成分が石灰化である皮質骨は水と比較して反磁性であることが確認されている。 ^{[ 11 ] [ 18 ]}したがって、この反磁性を利用して、通常強い常磁性を示す鉄沈着物から石灰化を区別することが可能である。^{[ 19 ]}これにより、QSMはT2*強調画像における紛らわしい低信号所見の診断における問題解決ツールとして機能する可能性がある。

外因性磁化率源の場合、磁化率は理論的には造影剤の濃度に比例します。これにより、ガドリニウムまたはSPIO濃度の生体内定量化の新しい方法が提供されます。^{[ 20 ]}