第五節精選磁共振特殊檢查技術-PPT
第五節MRI特殊檢查技術壹、流動補償技術MRI中的流動效應主要來自於血液流動和腦脊液流動。血液具有復雜的流動模式，血液的信號強度並不完全取決於其質子密度，而是取決於其流動模式和成像技術(脈沖序列等。).流量會導致血液信號的增減。導致血液信號下降的流動現象有兩種:體素內相位損失，這種現象稱為體素內相位損失如果在同壹個體素中既有運動質子又有靜止質子或者運動質子的速度和方向不壹致，體素中的質子之間就會產生相位差，導致體素內質子相位損失和信號減少。速度穩定的層流引起的內相損失可以補償，湍流引起的內相損失不能補償。空化效應，在使用自旋回波序列時，如果壹個平面內的血流接收到90個脈沖但沒有接收到180RF脈沖，就會流出平面，或者進入平面後沒有接收到90個脈沖而只接收到180RF脈沖就流出平面。此時血液信號極低。空洞效應的大小取決於速度、序列回波時間(TE)和層厚，當血流速度快、層薄、TE長時，空洞效應明顯。壹般情況下，快速流動的血液因空效應而失去信號，呈黑色；緩慢流動的血液不產生明顯的空洞效應，類似於周圍實質性組織的信號；中等流速的血液的信號強度是不可預測的。空化效應是指自旋回波序列圖像中的現象，但在梯度回波序列圖像中，由於沒有多相脈沖，血管多顯示為高信號。流動補償技術通常使用梯度脈沖來補償在某個梯度場方向上流動或移動的質子的體素內失相。該方法是在切片上選擇梯度和/或頻率編碼梯度方向，並施加隨梯度和頻率編碼梯度的極性和幅度按壹定關系變化的額外梯度脈沖，以補償與流動或運動的速度和加速度有關的相移，從而消除不同速度和加速度的質子的相位差，從而消除流動和運動偽影。二、飽和度成像技術1。局部飽和技術局部飽和技術又稱預飽和，是最常用的飽和技術。它在射頻脈沖激發之前，對壹定區域內的所有組織施加非選擇性的預飽和射頻脈沖，使其縱向磁化全部飽和。之後立即進行目標區域的激勵和數據采集，使飽和區域的組織不會產生磁振動信號。該技術的主要功能包括兩個方面:消除偽影，消除血流脈動、腦脊液脈動和呼吸吞咽引起的偽影。例如，當腹部的橫向平面被成像時，預飽和區被布置在成像體積的上方和/或下方，使得來自上方的動脈血和來自下方的靜脈血可以被預飽和，不產生信號，並且不再產生血管脈動偽影。輔助診斷，利用MRA中預設的飽和區，可以選擇性地對某壹方向的血流進行成像，在靜脈流入端加上預飽和，可以只顯示動脈圖像；如果顯示靜脈，則在動脈的流入端添加預飽和區。此外，通過預設飽和帶可以確定血管的血流方向，為定性診斷提供重要信息。2.化學位移選頻飽和技術由於化學結構的差異，同壹元素的原子在相同強度的磁場中具有不同的拉莫爾頻率，稱為化學位移。脂肪或水的信號可以通過化學位移消除。水中氫質子與脂肪中氫質子的化學位移為3.5ppm，即水中氫質子的拉莫爾頻率比脂肪中氫質子在1.0T磁場中的拉莫爾頻率快約148Hz，因此可以用特定頻率的射頻脈沖激發其中壹個使其預飽和。脂肪預飽和是先對FOV施加壹個脂肪頻率的預飽和脈沖，使FOV中脂肪成分的縱向磁化反轉。當它在脈沖序列開始後再次被激發時，它將會飽和，當它達到完全飽和時，它將不再產生信號，並且在獲得的圖像中脂肪信號將被消除。同樣，水預飽和是先對FOV施加壹個水進動頻率的預飽和脈沖，使脈沖序列開始後，水中的質子完全飽和，沒有信號產生，水的信號在得到的圖像中被消除。3.水-脂肪反相飽和成像技術由於水中的氫質子和脂肪中的氫質子發生化學位移，水中氫質子的磁化矢量和脂肪中氫質子的磁化矢量在橫向磁化時的相位關系是不斷變化的。在1.0T的磁場中，水中的氫質子比脂肪中的氫質子快壹個周期需要t = 1000ms/148 = 6.8ms。激發停止後，水和脂肪中氫質子的橫向磁化每隔6.8ms就會同相，即同相。然後，在激勵停止後，其橫向磁化的相位每隔3.4 ms呈現相反的狀態，即反相，因此，當成像序列的回波時間te設為3.4(2n-1)時，為反相圖像，te為3.42n時，為同相圖像(n為自然數)。橫向磁化時，水中的氫質子和脂肪中的氫質子的相位交替出現同相和反相，MR信號的幅度也有波動。同相時，兩個信號相加，反相時，兩個信號相減，使幅度小的信號消失或減小。在反相圖像上，水和脂肪交界處以及同時在水和脂肪位置的信號明顯減弱。在梯度回波序列中，這種技術常用於檢查肝臟的脂肪浸潤。三、門控技術1。心電門控技術心電門控和外周(脈搏)門控技術利用心電圖的R波觸發信號采集，使每次數據采集與心臟的每個運動周期同步，序列的TR值與心電圖的R-R間期相同(圖4-3)。對於心電或脈搏門控采集的圖像，在每個心電周期的同壹時間采集特定層的所有數據，心跳或脈搏對該層所有數據的影響基本相同，在幾乎相同的運動位移或相位彌散狀態下采集信號，從而抑制運動偽影。心電圖門控示意圖心電圖門控通常由心電圖的R波觸發，TR等於R-R心動周期的倍數；呼吸門控由呼吸波的峰值觸發，tr等於呼吸周期的倍數。心電觸發和門控技術主要用於心臟血管、肺和縱隔的MR成像。上述R波觸發信號采集的門控技術也可以稱為前瞻性心電門控，還有壹種回顧性心電門控技術也可以稱為偽門控。回顧性心電門控技術常用於心臟MRI膠片檢查。回顧性心電門控技術不需要心電R波觸發，而是連續采集數據。TR值與心電圖的R-R間期不同，心電圖的變化不會影響數據采集，但每次都會記錄並存儲相應的心電圖位置。采集後，根據心電圖對應的數據重建不同時相的圖像。這種方法主要用於心臟動力學和電影顯示。2.呼吸觸發和門控技術呼吸波觸發和呼吸門控技術與心電觸發和門控技術類似。觸發技術是利用呼吸波的峰值來固定觸發掃描，如圖4-3所示，從而實現同步采集，使受呼吸運動影響的成像平面數據保持相對穩定的狀態，抑制呼吸運動的幹擾。回顧性呼吸門控技術類似於回顧性ECG門控技術。記錄並存儲整個呼吸過程中采集到的相應呼吸波，對不同呼吸狀態下采集到的信號進行分類和相位重排。將呼氣末和吸氣初呼吸幅度最小的相對靜止狀態的數據加入到K空間的中心部分，而將其他時間采集的數據加入到K空間的邊緣部分，從而可以在不延長成像時間的情況下抑制呼吸運動偽影。這種方法也叫呼吸補償。呼吸傳感器是用來感知呼吸狀態引起的呼吸運動幅度的波動。由於男女的呼吸方式不同，男性應將呼吸傳感器放在上腹部，女性放在下胸部。傳感器兩端環繞患者胸部和腹部的帶子的松緊度應適中。過緊或過松都會導致傳感信號的變形。呼吸觸發和門控技術在消除呼吸運動偽影方面非常有效，並且可以用於檢查的許多部分。4.空間編碼為了減少成像時的掃描時間，壹般采用矩形FOV，將圖像中被掃描對象的解剖長軸設為頻率編碼方向，短軸設為相位編碼方向。比如體軸成像，切片解剖的長軸是人體的左右方向；但是在軸位頭部成像中，斷層解剖的長軸壹般是前後方向。此外，在選擇頻率編碼方向和相位編碼方向時，要考慮圖像偽影。有些偽影只出現在特定方向，比如運動偽影是沿著相位編碼方向，化學位移偽影是沿著頻率編碼方向。在具體操作中，這兩種編碼方向可以根據需要互換，以盡量減少偽影。五、磁化傳遞對比技術生物體內含有自由水質子和結合水質子(與蛋白質等大分子結合)。MR信號主要來自自由水質子，而束縛水質子會影響MR信號。自由水質T值長，其* * *振動頻率範圍小，而結合水質T值短，其* * *振動頻率範圍大。在磁化轉移對比度(磁化轉移對比度；在MTC)技術中，壹般在常規激發脈沖之前預先使用壹個低能的射頻脈沖(圖4-4)，這個射頻脈沖的頻率偏離遊蕩的水質子的* * *振動頻率但不超過束縛水質子的* *振動頻率範圍，這樣就可以選擇性地激發束縛水質子，使束縛水質子飽和，然後通過磁化交換過程將飽和傳遞給相鄰的水質子。因此，某些組織(同時具有自由水質子和束縛水質子的組織)的MR信號強度有不同程度的降低，從而產生與磁化傳遞有關的新組織對比。自由水質子的振動頻率範圍較小，而束縛水質子的振動頻率範圍較大。偏離自由水質子振動頻率的MT預脈沖可以激發束縛水質子並最終使它們飽和。目前磁化傳遞對比技術的主要應用有:磁共振血管成像，可以在不影響血管信號的情況下，降低血管周圍背景組織的信號，從而提高血管與背景的對比度；MR增強檢查可以降低腫瘤周圍組織的信號，而不影響富含釓對比劑的腫瘤的信號，從而提高腫瘤與背景的對比度；多發性硬化病變的檢查可以顯示硬化斑的脫髓鞘程度，因為磁化轉移的程度與組織的物理化學狀態有關。半傅立葉采集法不是采集所有的K空間數據，而是只采集壹半多壹點的K空間數據(只有正相位編碼序列、零編碼序列和少數負相位編碼序列的數據)，然後利用K空間的數學對稱性原理復制正相位編碼數據，最後由采集的數據和復制的數據重建壹幅完整的圖像。這種方法也叫1/2平均技術。由於只采集了壹半多壹點的數據，半傅立葉采集法的掃描時間減少了將近壹半。另壹方面，雖然K空間數據具有原點對稱的特性，使得K空間的壹半包含與整個K空間壹樣多的數據，但是信號采集量不夠，因此信號幅度小，信噪比降低。由於信號采集體積減少了約50%，半傅立葉采集模式的信噪比約為常規掃描的(1/2) 1/2 =71%。這種方法可以節省約50%的采集時間，並且圖像的空間分辨率不受影響。因此，在信噪比允許的情況下，使用半傅立葉采集技術是快速成像的重要方法。如果采集時間增加，可以減少采集時間中的運動偽影，類似於常規掃描。七、磁共振水成像技術磁共振水成像是指對體內靜止或緩慢流動的液體進行磁共振成像的技術。MR水成像采用重T加權技術，使實體器官和流動的血液呈低信號，長T靜態液體呈高信號。它包括磁共振胰膽管造影術(MRCP)、磁共振尿路造影術(MRU)、磁共振脊髓成像(MRM)、磁共振內耳成像、磁共振涎管造影術、磁共振淚管造影術、磁共振腦室造影術和磁共振腦室造影術。MR水成像技術主要使用長te和長TR序列，長te值是水成像成功的關鍵。長TE值使橫向磁化矢量在讀出信號時衰減更多，短t的組織信號很低，幾乎為零；靜態液體具有較長的T弛豫時間，橫向磁化矢量衰減減小。因此，在重T加權像上，流動緩慢或相對靜止的液體如稀膽汁、胰液、尿液、腦脊液、內耳淋巴液、唾液、淚液等均呈高信號，而T短的實性器官和流動的血液呈低信號，從而顯影含液器官。磁振動水成像技術作為壹種安全、無創、無需造影劑的成像方法，能夠提供有價值的診斷信息。目前MR水成像主要有兩種方法:二維FSE序列或三維FSE序列重T加權，應同時對腹部應用呼吸門控技術，掃描後用最大信號投影(MIP)重建圖像；半傅立葉用於收集單激發快速自旋回波序列。壹般只掃描壹個切片，切片厚。對於腹部，要屏住呼吸，快速掃描。掃描後直接成像，無需重建。八、磁共振波譜的臨床應用磁共振波譜首先用於物質結構的物理和化學分析。隨著高場磁共振的應用和相關技術的快速發展，磁共振波譜在活體中得到了廣泛的應用。是目前唯壹無損檢測活體器官和組織的代謝、生化和化合物定量分析的技術。即使是同壹靜磁場中同壹物種的原子核，也被電子所包圍。由於它們在化合物中所處的化學環境不同，它們的核磁共振頻率也會不同，MRS上* * *峰的位置也不同。以上現象如下。以甲醇(CH OH)為例，甲基(CH H***的振動頻率不同。實際測量只能得到化學位移的相對值，單位是赫茲的百萬分之壹，即ppm(百萬分之壹)。化學位移=(V:原子核的標準* * *振動頻率。與其他化合物相比，它的化學位移為0.0ppm。測量磷光譜時，以磷酸肌酸(PCr)為參比，化學位移為0.0ppm，不同化合物中原子核的化學位移不同，可以通過Mrs中* * *振動峰的位置來識別，* * *振動峰的積分面積與* * *振動核的數量成正比，反映了化合物的濃度，可以進壹步定量分析。最常用的是23Na，17 31P。MRS硬件環境要求高場強和靜磁場的高均勻性。MRS檢測的靈敏度與磁場強度的2/3次方成正比。均勻的磁場是獲得高分辨率MRS的必要條件，所以在進行MRS檢測之前，磁場必須是均勻的。射頻信號發射和接收線圈的尺寸會影響磁場的均勻性和信噪比。空間定位技術是壹種將探測範圍限制在壹定體積的感興趣區域(ROI)的技術。目前常用的技術主要是基於梯度磁場法。1.深度分辨表面線圈光譜學:DRESS)選擇壹個梯度脈沖來激勵與體表隔開並平行於表面線圈的單個切片，使得ROI信號來自該切片。也就是說，當發射90個脈沖時，同時施加Gy梯度場。獲得的切片深度由梯度場和脈沖頻率決定，切片厚度與脈沖帶寬相關。2.singlevoxel selection在射頻激發時利用梯度在某壹層的壹個體素體積塊中選擇激發核，可以實現三維空間定位，這種方法是精確的(圖4-5)。磁共振質子波譜(a)幾種主要產物的定量分析(化學位移成像；光譜學；CSI)用相位編碼對探測平面區域內的多個體素進行編碼，在壹次測量中可以同時探測到壹定數量的體素，從而獲得某壹區域的光譜。這種方法的優點是可以定位二維和三維，壹次檢測多個體素，這樣就可以方便地比較正常和病變的光譜。因為每個體素體積小，信號強度低，采集時間長。4.光譜成像；；SI)將在特定化學位移區域獲得的化合物的振動信號轉換成可視圖像的方法。可以進行相對值和絕對值濃度分析。相對值是比較光譜中不同化合物的信號強度(積分面積)，這種方法常用於前期。計算絕對濃度的方法有兩種:外標法，同時掃描已知濃度化合物的體模和被檢部位，比較兩者之間化合物的絕對濃度。這種方法受設備和生物因素的影響很大。內標法以體內已知濃度的化合物(如水和肌酸)為參照計算化合物濃度，受設備和生物因素影響較小，但要求化合物濃度在生理變化時應保持恒定，且必須已知。目前多采用這種方式。1.氫質子譜(H-MRS)是最靈敏的檢測方法。可檢測與脂肪代謝、氨基酸代謝和神經遞質相關的化合物，如肌酸(Cr)、膽堿(Cho)、肌醇(mI)、γ-氨基丁酸(GABA)、谷氨酸和谷氨酰胺(Glu+Gln)、乳酸(Lac)、N-乙酰天冬氨酸(NAA)。與31 H-MRS相比，無需增加磁* * *振動硬件設備，壹次檢查即可完成MRI和MRS，無需重新定位和更換線圈。2.磷譜磷譜(31 P-MRS)許多含磷化合物參與細胞能量代謝和生物膜相關的磷脂代謝。31 P-MRS廣泛用於研究組織能量代謝和生化變化。體內31 P-MRS可以檢測磷酸單酯(PME，6.8ppm)、磷酸二酯(PDE，2.9ppm)、磷酸肌酸(PCr，0ppm)、無機磷(Pi，4.8ppm)和三磷酸腺苷，現在的腦31 P-MRS可以檢測以上7種化合物。主要用於研究腦組織的能量代謝、腦磷脂代謝和pH值測量。正常肝臟的31 P譜可以檢測到β -ATP、β-ATP、γ-ATP、PDE、Pi和PME。31 P-MRS在正常心肌中可檢測的化合物有PME、PDE、Pi、PCr、-ATP、β-ATP和γ -ATP。