MRI成像技术与新技术

MRI成像技术与新技术MRI质量控制MRI对比剂的特点成像技术新技术一、MRI常规成像技术颅脑T2-FSE;可选序列：IR-FSEFLAIR;SE-EPI垂体动态增强扫描：•可选序列：FSET1WI（中等ETL）；扰相GRET1WI眼眶常需压脂四肢关节FSEPDWI/权重轻的T2WI（TE80ms）扰相GRET2*WI利于纤维软骨的显示扰相GRET1WI利于透明软骨的显示肝脏T2WI：•首选FSE（短ETL）+呼吸触发技术（TR=1~2个呼吸周期）•可选压脂技术动态增强：•理想动脉期图像：动脉信号最高；门脉主干轻微显影；肝静脉无对比剂•理想门脉期图像：肝实质信号最高；门脉、肝静脉显示•扫描起始时间：动脉期15s；门脉期50~60s；平衡期3min胰腺压脂T1WI——扰相GRET1WI二、磁共振血管成像MagneticResonanceAngiography血流的信号特点常见的血流形式层流（laminalflow）：血流中心部血层流速最快，近血管壁的血层流速慢，呈抛物线分布。湍流（turbulentflow）：血流除轴向运动外还有非轴向运动而形成大大小小的旋涡。1、流空效应SE序列时，垂直激励平面快速流动的血流接受90°RF被激发；180°复相RF时（TE/2）已经流出接收平面，为无信号（流空效应）。TE/2越长-越明显激励层面90°+180°90°血流表现为低信号的血流2、扫描层面内质子群位置移动造成的信号衰减3、层流流速的差别造成的失相位4、层流引起分子旋转造成的失相位5、湍流：易发生血管狭窄、分叉、转弯等处1、流入性增强效应短TR使静止组织饱和，不接受新的RF而信号衰减；但总有已饱和的血流被新流入层面的未饱和的血流取代，可接受RF产生信号。长TR则相反。血流已饱和质子位移已饱和质子充分弛豫的质子血管切层图像短TR表现为高信号的血流见于SE/GRE；多层面：上游-下游—信号逐渐衰减2、舒张期假门控现象：TR与心动周期同步时；且激发与采集刚好落在舒张中后期-高信号血流3、流速非常缓慢的血流4、偶回波效应：SE多回波偶回波的相位重聚5、梯度回波序列-高信号6、利用超短TR（5ms）和TE（2ms）的稳态进动GRE–流动对图像影响小7、利用对比剂和超短TR和TE的GRET1WIMRA的方法TOF法；PC法；黑血法；ceMRATOF法(TimeofFlight)•最常用的MRA技术•基于流入性增强效应：新鲜的质子进入接收平面•TOF法MRA分类：2D-TOF或3D-TOF•2D-TOF：•利用TOF技术连续薄层采集-图像后处理•采用扰相GRET1WI•优点：•背景抑制好（TR短；反转角大）•有利于慢血流的显示（单层-避免饱和）•扫描速度快•缺点：•易出现假象；重建效果不如3D2D-TOF：利用TOF技术对整个容积进行激发和采集采用扰相GRE优点：•空间分辨力更高，层厚更薄•受湍流的影响相对较小•后处理图像的质量好缺点：•容积内血流饱和明显，不利于慢血流显示•背景抑制效果较差-+磁化转移技术--可改善•扫描时间相对较长临床应用：•3D：脑部、颈部•2D：颈部、下肢、腹部、静脉•预饱和技术相位对比法(phasecontrastPC)基本原理：•应用大小和持续时间相等方向相反双极梯度A使静止和运动组织质子相位发生变化B使静止组织质子回绕并失去相位回到零运动组织质子相位变化不回到零•A-B后运动质子信号增强•PC法MRA时须选择对所需的速度范围能产生最大信号的速度编码梯度（Velocity-encodinggradient,Venc）PC法MRA特点速度图像+流动图像（相位图像）•速度图像信号强度仅与流速有关-常规•流动图像信号与流速、血流方向有关（+-）-定量背景抑制-减影技术需不同方向施加速度编码梯度场优点背景抑制好-小血管慢血流显示-静脉；血管狭窄显示好血流定量分析缺点时间长，后处理复杂合适编码流速的确定对比增强MRA(contrastenhancementCE-MRA)原理：利用对比剂缩短T1，采用快速T1WI记录T1弛豫差别目前多用三维扰相GRET1WI-短TE同时缩短T1和T2*，减少T2*效应减轻流动相关的失相位优点：血管腔的显示可靠，减少血管狭窄的假象，不易遗漏病变可同时完成多部位的动静脉显示缺点：需注入对比剂无血液流动信息成效速度快三、MRI水成像技术•利用人体内的水作为天然对比剂清晰显示含水器官的解剖和病变。–内耳水成像–MR涎腺管造影–MR脊髓造影（MRM）–MR胆胰管造影（MRCP）–MR尿路造影（MRU）内耳水成像ＭＲＣＰ原理：利用水长T2特性，采用重T2WI（TE500ms），使所采集的图像信号主要来自于水样结构常用序列：FSET2WI（长ETL）-腹部MRCPMRU单次激发FSET2WI/半傅立叶采集单次激发快速SE（HASTE）-MRCPMRU三维TrueFISP-内耳、MRM四、MRI脂肪抑制技术意义减少运动伪影、化学位移伪影增加图像组织对比增加增强扫描效果鉴别病变内是否含有脂肪机制脂肪与其他组织纵向弛豫的差别•脂肪与其他组织T1值的差别（脂肪的纵向弛豫速度最快，T1值最短）化学位移现象•质子的化学位移现象：因分子环境（核外电子结构）不同引起的进动频率的差异•与B0强度呈正比常见的脂肪抑制技术1.频率选择饱和法2.STIR技术3.频率选择反转脉冲脂肪抑制技术：SPIR（Philips），SPECIAL（GE）4.Dixon技术(Proset-WATS、FATS)频率选择饱和法思路利用化学位移效应900射频脉冲signal1800回聚脉冲先施加数个脂肪选择性的预脉冲——脂肪被连续激发出现饱和；水质子不被激发——再施加真正的射频脉冲——只有水分子被激发产生信号Watersignal例：自旋回波的脂肪抑制脂肪选择性预脉冲优点：高选择性可用于多种序列：SE、FSE、GRE简便宜行缺点：场强依赖性大——0.5T以下机器不宜采用对场强均匀度要求高——需要匀场大FOV扫描，视野周边区抑制效果差SAR值高延长扫描时间，影响图像质量（预脉冲占据TR间期）大FOV+磁场不均匀STIR技术原理：TI值是影响脂肪抑制效果的关键参数当TR比T1足够长时，只要取TI=0.69T1即可去除脂肪信号优点：场强的依赖性较低，低场强磁共振系统也能取得较好的脂肪抑制效果对磁场的均匀度要求较低大FOV也能取得较好的抑制效果缺点：对脂肪信号的抑制缺乏特异性，当某些液体或组织的T1值与脂肪相近时，其信号也被抑制扫描时间长（长TR）不能用于增强扫描STIRsiliconeimplantsSTIRSpinEchoSTIRSpinEchoSTIRDrJoyAThomasShoulderSTIRT1W/TSEPDW/TSET2W/TSEDualTSET1W/TSESPIRPDW/TSESPIRT2W/TSESPIRSTIR/TSETE＝30msSTIRLongTEFFET2W/FFE频率选择反转脉冲脂肪抑制技术SPIR--SpectralPresaturationInversionRecovery)900射频脉冲signal1800回聚脉冲略大于90°的脂肪选择性的预脉冲Watersignal自旋回波的脂肪抑制带宽窄，中心频率为脂肪质子频率-只有脂肪被激发+TI（短10-20ms）同时考虑：脂肪进动频率、脂肪短T1特性frequency220Hz1.5Twaterfatfatselectivebandwidth优点：扫描时间增加不多一次预脉冲激发可完成整个三维容积内的脂肪抑制SAR低缺点：对场强要求高-低场不适用对B1,B0敏感，对磁场均匀度要求高WithSPIRWithoutSPIR五、MRI化学位移成像技术同相位(InPhase)和反相位(Opposed-phase)成像相位是指在XY平面磁化矢量的圆周运动水质子比脂肪质子进动频率快：同相位（0°）-异相位（180°）-同相位（360°）-异相位（540°）…………..通过选择适当的回波时间，可在水和脂肪质子宏观磁化矢量相位一致或相位反向时采集回波信号同相位:水和脂肪信号相加反相位:水和脂肪信号抵消技术：扰相GRET1WI应用：腹部脏器脂肪成分的判定六、MR扩散加权成像技术扩散的基本概念分子微观、随机的平移运动并相互碰撞-布朗运动自由扩散：不受任何约束-如脑脊液、尿液等限制性扩散：受周围介质的约束-一般组织•各向同性：各方向上限制性扩散对称•各向异性：各方向上限制性扩散不对称简要原理在某一方向上施加一个梯度场-磁场不均匀-该方向上质子进动频率出现差别-质子失相位-横向磁化矢量衰减-MR信号减弱SE-EPI：180°复相脉冲的两侧各施加方向、强度和持续时间完全相同的梯度场（扩散敏感梯度场）-体素中水分子在梯度场施加方向上的扩散运动引起质子信号的衰减DWI技术要点DWI上组织信号衰减的影响因素•扩散敏感梯度场强度、持续时间、间隔时间•组织中水分子的扩散自由度b值的选择•（磁旋比梯度场强度梯度场持续时间梯度场间隔时间）•过高-SNR降低；过低-扩散不敏感b=0b=3002/mmsb=12002/mmsDWI方向性：6个方向以上施加梯度场—DTI表观扩散系数b=0b=1200ADC为了在图像中去掉其它权重的影响，可以利用两幅不同b值而其它条件全相同的图像来计算出纯扩散的信息。如利用一幅b=0和一幅b0的图像，便可以逐个像素地计算出表观扩散系数图（ADC）：Diffusion-WeightedMRIDiffusionMRIT2MRI1Hr3HrMR缺血的时程T2DWIADCFanG,ZangP,JingF,etal.Usefulnessofdiffusion/perfusion-weightedMRIinC6ratgliomas:correlationwithhistopathology.AcaRadiol2005；12(5):640~651.EPI技术的主要应用：弥散张量成像（DTI）理论依据：水分子的限制性扩散：受周围介质的约束-一般组织•各向同性：各方向上限制性扩散对称•各向异性：各方向上限制性扩散不对称选用不同的弥散梯度方向：6个以上（3个主要方向+3个对角线)应用：白质纤维束成像（FiberTractography）可识别三种主要纤维束：投射纤维：CST联络纤维：SLF连合纤维：胼胝体PotentialofDiffusionTensorMRImagingintheAssessmentofPeriventricularLeukomalacia（FanG,YuB,QuanS,etal.ClinicalRadiology,2006:inpress)七、MR波谱原理：化学位移分子结构不同所造成的同一磁性原子核进动频率的差异1HMRS技术：STEAM（激励回波采集模式）：3个90°脉冲-SNR低PRESS：1个90°2个180°脉冲-SNR高特点：磁场均匀度、场强要求高，相对代谢信息-谱线表示特定磁性原子核：1H、31P、12C、23Na、19F单体素多体素梗死代谢疾病肿瘤正常八、MR灌注成像（PWI）经静脉团注对比剂(Gd-DTPA)后进行的快速动态扫描T1（体部）、T2（头部）MR灌注成像（PWI）缺血血流动力学：侧枝循环--MTT血管扩张--CBV终末期：CBF采用ASL研究DWI与PWI不匹配-缺血半暗带DWIADCMTTCBVCBF=CBV/MTT实验研究临床研究图像质量MRI常规质控指标的基本概念矩阵、FOV、空间分辨率-显示细小结构的能力图像信噪比（signaltonoiseratio,SNR)-显示图像的能力对比噪声比（contrasttonoiseratio,CNR)-显示不同组织的能力矩阵