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高场磁共振脉冲序列原理的理解及其临床应用

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发表于 2010-8-11 15:51:54 | 显示全部楼层 |阅读模式

1.0T磁共振,硬件、软件都跟不上时代的步伐,3.0T磁共振,硬件、软件都比较优越。3.0T磁共振可以来做很多方面领先技术的检查,可以做到分子水平的检测人体技术,可以做大量科研领先项目的研究。为此,作为技术人员必须学会先进技术,与诊断医生同步,才能与时俱进。1.0T磁共振扫描,其脉冲序列只能应用常规检查,由于受到硬件及软件和线圈种类数目少的局限,特殊检查不能开展、目前开展的技术简要介绍如下:1、常规选用SEFSEGRE序列,根据检查需要IR序列(包括STIRFLAIR)。人体各部位MRI检查时,选用预饱和、流动补偿、外周门腔、呼吸补偿、心电门控,以及改变相位编码方面,消除伪影等等。其中STIRFLAIR原理相类似,STIR特征是先加一个180°反转脉冲,选择短的TI值,恰好使脂肪质子的纵向磁化恢复到O点或称折点时施加90°脉冲,因此,在90°脉冲后脂肪质子无横向磁化,而无信号产生。主要应用在T1WI中脂肪抑制。FLAIR特征先加一个180°反转脉冲,选择长的TI值,使脑脊液信号被抑制,主要用于T2WIPDWI中抑制脑脊液的高信号。
2、对比剂增强扫描。常用螯合物,尤以Gd-DTPA最为常用,这种顺磁性物质,在临床应用中主要使质子T1缩短效应。主要应用中枢神经系统MRI检查。其它对比剂:①超顺磁性氧化铁(SPIO),用于珍断肝恶性肿瘤,因其缺乏Kiipfer细胞,正常肝实质在T2WI上信号减低,肝恶性肿瘤呈相对高信号。②肝细胞特异对比剂,它是Gd-DTPA对比剂中加入芳香环,在T1WI上,肝实质呈高信号,肿瘤呈低信号。③口服对比剂Gd-DTDA与甘露醇配合,服用后肠道显示高信号,SPIO、柠檬酸铁铵口服剂,使肠道内对比剂聚集处信号消失。④血池对比剂、心肌特异性对比剂在1.5T3.0T磁共振应用较多(后面介绍)。
3MRA的临床应用,TOF法主要依赖流入相关增强,PC法主要依赖于速度诱异的流动质子相位改变,产生影像对比,其实两种效应同时发生。通过一定的脉冲序列设计、使其中一种效应突出出来、而使另一种效应不起作用。两者不需注射对比剂。黑血技术也不需注射对比剂,利用反转恢复预备肪冲,预饱和技术,梯度相位离散技术,使图像中流动的血液呈黑色低信号。可辨认血流方向。3DTOF法、3DPC法均可以评估颅内AVM,动脉瘤等。CE-MRA、不依赖于流动现象,需通过静脉团注顺磁性对比剂,产生血管造影像(后面介绍)。
4MR水成像,利用在T2加权,即使用长TR,很长TE,并加用脂肪抑制技术使脑脊液、胆汁、尿、滑膜液显影。脉冲序列,单次激发快速自旋回波(SS-FSE)和半傅立叶采集单次激发快速自旋回波(HASTE)技术,使成像速度加快。避免长时间屏气痛苦。现已有MRCPMRUMRMMR内耳迷路成像等。MR内耳迷路成像,用3DT2加权FSE或稳态自由进动脉冲序列(FIESTA),可增强有液体充盈的内耳迷路与周围骨的对比。能够测量内耳结构及显示解剖变异,与增强T1WI结合,确定肿瘤与耳蜗神经的关系。
1.5T3.0T高场强磁共振,它的特征是高梯度场,高切换率、相控阵线圈以及软件功能强大,成像速度快、成像质量好。在CE-MRA、腹部MR检查、心脏MR检查、MRSfMRI具有很好的MR图像质量。
CE-MRA,对比增强MR血管成像,通过静脉内高压团注顺磁性对比剂,使用快速梯度回彼脉冲序列采集数据,原始图像经MIP重建,产生血管造影像。对比剂高浓度状态使血液的T1驰豫时间明显编短。快速梯度回波脉冲序列采集数据,由于激励脉冲具有层面选择性,而重聚相位脉冲施加于全身不具有层面选择性,快速流动的质子受到激励后,在其它层面受到重聚相位脉冲作用,而产生高速信号。显示血管影像,该序列TRTE都非常短。短TR抑制背景组织信号、突出含对比剂的血液信号、短TE2-4ms)减少体素内相位离教,保证了血管内信号强度。CE-MRA可以获得时间分辨MRA、多站MRA,多站MRA利用头一体线圈或滑动床技术快速跟踪对比剂到达体内位置,短时间内顺序3D成像,MIP图像自动拼接。实现大范围血管成像,它的成像很快,对慢血流敏感。但是,CE-MRA检查较为繁琐,技术难度大。
5、心脏MR检查:成像方位包括四腔心、左室长轴位、右室长轴位、心脏短位、屏气扫描,避免呼呼运动伪影干扰。心电门控分段采集快速GRE电影成像是心脏MR主要检查技术。心脏电影成像使用平衡稳态进动快速成像序列(FIESTAtrueFLSP),主要用于评估心脏形态和运动功能。心肌标记成像,使用一系列空间选择性预饱和脉冲,在心脏影像上形成黑色条带或网格标记影。精确判断心肌局部运动有无异常,可进行定量分析。MRCA不需注射对比剂,采用3D心电门控分段采集快速GRE序列,在舒张中期采集数据,采用脂肪压制技术,可实现冠状动脉主干及主要分支的显示。心肌首过灌注成像采用心电门控快速GRE序列,数据读出采用EPI形式。当荧屏出现第一幅图像后,静脉注射Gd-DTPA2-4ml/s15ml),对心尖至心底一系列短轴位层面连续扫描,观察心肌强化程度。做出时间—信号强度曲线,延迟增强扫描,是在首过灌注成像完成后再次注射对比剂(1ml/s15ml)延迟7-12min,采用FLASH快速GRE序列对与首次灌注成像中相同的短轴位层面进行扫描。正常心肌与梗死心肌在两者强化效果中,表现为相反状态,延迟增强,梗死心肌呈强化,主要用于诊断心肌梗死和评估心肌存活性。
6、磁共振波谱(MRS),由于质子在化合物中环境不同,如1H31P13C19F23Na17O等。含有这些质子的化合物,如含有1H的化合物,MRS上产生共振峰位置不同,而产生了化学位移现象。MRI扫描以后可直接行MRS扫描,在MRI中,确定病变的空间定位、它是三维体积的立体定位,在MRS扫描前,必须对空间定位区域实行匀场。MRS空间定位技术有三种:深度分辨表面线圈波谱分析法、单体素选择法、多体素选择法。在MRS中可测定化合物浓度,常用内标准法。1H-MRS的临床应用,主要是脑部MRS检测。NAA波峰下降,在脑瘤、脑缺血缺氧中常见,而脑膜瘤,NAA几乎缺失。脑瘤中NAA/cho下降,恶性较良性肿瘤其比值下降明显Lac为糖酵解终产物,化学位移在1.32ppm可形成双峰。31P-MRS广泛用于研究活体组织能量代谢和生化改变。婴幼儿脑瘤中、pcr/pi下降,PME升高,PH值正常或减性。肝31P波谱,肝癌为PMEPDEPi升高。冠状动脉完全阻塞时,PCr下降、Pi升高、ATP下降、PH呈酸中毒表现。
7MR灌注成像,动态磁敏感增强灌注成像(DSCPWI)是最先用于脑部,多采用EPI序列、扫描10-13层,每层20-40幅图像。顺磁性对比剂高压注射后,以1s或更快速率,对10-13层,反复成像,观察对比剂通过组织信号变化情况,在T2WI中,对比剂通过时,组织信号强度下降,而对比剂通过后,信号会部分恢复。忽略T1效应,则T2WI的信号强度变化率与局部对比剂浓度成呈正比,与脑血溶量成正比。连续测量,产生时间一信号强度曲线,分析曲线、对每个像素积分运算得到rcBVrcBFMTTTTP图、DSCPWI临床应用,PWI早期发现急性脑缺血灶,观察血管形态和血管化程度评价颅内肿瘤的不同类型。PWI可早期发现心肌缺血,还可评价肺功能和肺栓塞、肺气肿。
8MR弥散成像(DWI),DWI是在常规MRI序列的基础上,在xyz轴三个互相垂直的方向上施加弥散敏感梯度,从而获得反映体内水分子弥散运动状况的MR图像[6]。所谓弥散敏感梯度是在常规序列中加入两个巨大的对称的梯度脉冲。在DWI中以表观弥散系数(ADC)描述组织中水分子弥散的快慢,并可得到ADC。将每一像素的ADC值进行自然对数运算后即可得到DWI图。弥散张量成像(DTI)是在DWI的基础上,在6-55个线方向上施加弥散敏感梯度而获得图像。DTI主要参数为平均弥散率(DCavg),各向异性包括FARAVR,还可分别建立FARAVR图。DWI的临床应用是缺血性脑梗死的早期诊断[6],常规MRI为阴性,而DWI上可表现为高信号。DTI的临床应用,动态显示并监测脑白质的生理演变过程,三维显示大脑半球白质纤维束的走行和分布、避免术中纤维束损伤。
9、脑功能定位成像(fMRI),脱氧血红蛋白主要缩短T2驰豫时间,引起T2加权像信号减低,当脑活动区域静脉血氧合血红蛋白增加,脱氧血红蛋白浓度相对减低时,导致T2时间延长,在T2WI上信号增强。所以脑功能成像时,活动区T2WI上表现为高信号。fMRI成像需要高场强结合高梯度场及快速切换率的MR设备。fMRI扫描参数为,层厚5-8,矩阵64×64128×128TR2000-6000msTE40-60ms,可提供较强的T2加权。fMRI能对神经活动进行成像。fMRI检查协助脑外科医生制定手术计划,避免术中损伤皮层。精神病学临床应用目前正在研究。fMRI可用于评价脑卒中病人的中枢损害及功能重组情况,在指导康复治疗中起重要作用。(江苏省人民医院  陈家荣)

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