高场磁共振脉冲序列原理的理解及其临床应用

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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SE、FSE、GRE序列，根据检查需要IR序列（包括STIR和FLAIR）。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STIR和FLAIR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T2WI和PDWI中抑制脑脊液的高信号。
2、对比剂增强扫描。常用钆螯合物，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1.5T、3.0T磁共振应用较多（后面介绍）。
3、MRA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）。
4、MR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MRCP、MRU、MRM、MR内耳迷路成像等。MR内耳迷路成像，用3D重T2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。
1.5T、3.0T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、MRS、fMRI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TR、TE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TE（2-4ms）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（FIESTA、trueFLSP），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-DTPA（2-4ml/s、15ml），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/s、15ml）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1H、31P、13C、19F、23Na、17O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PME、PDE、Pi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。
7、MR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rcBV、rcBF、MTT、TTP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。
8、MR弥散成像（DWI），DWI是在常规MRI序列的基础上，在x、y、z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图。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FA、RA、VR，还可分别建立FA、RA、VR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64×64或128×128，TR2000-6000ms，TE40-60ms，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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