高场磁共振脉冲序列原理的理解及其临床应用.doc

高场磁共振脉冲序列原理的理解及其临床应用作者:_单位: _ : _ 【摘要】目的：理解高场磁共振脉冲序列原理与扫描技术，并与临床应用相结合。方法：通过教学，深刻理解高场磁共振脉冲序列的原理及其扫描技术。参阅?医学影像检查技术学?、?医学影像成像理论?、?医用磁共振成像技术?以及大量文献报道。结果：掌握高场磁共振脉冲序列的原理及其扫描技术在临床方面的应用。了解其它医院1.5T，3.0T磁共振脉冲序列的使用情况，与同行交流高场磁共振脉冲序列扫描技术的操作步骤及其考前须知。结论：高场磁共振脉冲序列扫描技术在临床工作中起重要作用。 【关键词】高场磁共振脉冲序列原理临床应用 目前，我院放射科使用1.0T磁共振，硬件、软件都跟不上时代的步伐。将来我院引进3.0T磁共振，硬件、软件都比拟优越。3.0T磁共振的到来，我们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工程的研究。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。 11.0T磁共振原理与扫描技术及其临床应用 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、目前开展技术简要介绍如下。 1.1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T1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T1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。 1.2比照剂增强扫描 常用钆螯合物，尤以GdDTPA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。其他比照剂：超顺磁性氧化铁SPIO，用于诊断肝恶性肿瘤，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；肝细胞特异比照剂，它是GdDTPA比照剂中参加芳香环，在T1WI上，肝实质呈高信号，肿瘤呈低信号；口服比照剂GdDTDA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，使肠道内比照剂聚集处信号消失；血池比照剂、心肌特异性比照剂在1.5T、3.0T磁共振应用较多后面介绍。 1.3MRA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，产生影像比照，其实两种效应同时发生1。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。两者不需注射比照剂。黑血技术也不需注射比照剂，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。可识别血流方向。3DTOF法、3DPC法均可以评估颅内AVM，动脉瘤等。CEMRA、不依赖于流动现象，需通过静脉团注顺磁性比照剂，产生血管造影像后面介绍。 1.4MR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SSFSE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。防止长时间屏气痛苦。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比照。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。 2高场磁共振原理与扫描技术及其临床应用 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CEMRA、腹部MR检查、心脏MR检查、MRS、fMRI具有很好的MR图像质量。 2.1CEMRA 比照增强MR血管成像，通过静脉内高压团注顺磁性比照剂，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2。比照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，由于鼓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3，快速流动的质子受到鼓励后，在其他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、突出含比照剂的血液信号、短TE2ms4ms减少体素内相位离教，保证了血管内信号强度。CEMRA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比照剂到达体内位置，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，CEMRA检查较为繁琐，技术难度大。 2.2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，防止呼呼运动伪影干扰。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不需注射比照剂，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4，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GdDTPA2ml/s4ml/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比照剂1ml/s、15ml延迟7min12min，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。 2.3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：深度分辨外表线圈波谱分析法、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。1HMRS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5。Lac为糖酵解终产物，化学位移在1.32ppm可形成双峰。31PMRS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。 2.4MR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层13层，每层20幅40幅图像。顺磁性比照剂高压注射后，以1s或更快速率，对10层13层，反复成像，观察比照剂通过组织信号变化情况，在T2WI中，比照剂通过时，组织信号强度下降，而比照剂通过后，信号会局部恢复。忽略T1效应，那么T2WI的信号强度变化率与局部比照剂浓度成正比，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。 2.5MR弥散成像DWI DWI是在常规MRI序列的根底上，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参加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6。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的根底上，在6个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、防止术中纤维束损伤。 2.6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58，矩阵64×64或128×128，TR2000ms6000ms，TE40ms60ms，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方案，防止术中损伤皮层。精神病学临床应用目前正在研究。fMRI可用于评价脑卒中患者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7。 【参考文献】 1张玉忠，张雪林.100例正常人脑基底动脉直径的MR血管成像测量J.中华放射学杂志，2003，5：394398. 2蒋飚.有孔型椎基底动脉的MR血管成像诊断J.中华放射学杂志，2004，5：525528. 3张云亭.医学影像检查技术学M.北京：人民卫生出版社，2005，7：118. 4程流泉.屏气三维快速平衡稳态进动序列对冠状动脉狭窄的诊断效能J.中华放射学杂志，2005，3：267271. 5许茂盛.颅脑肿瘤强化周围区域的多体素氢质子波谱研究J.中华放射学杂志，2003，12：11051110. 6黄力.MR表观扩散系数图在脑梗死演变诊断中的价值J.中华放射学杂志，2004，12：139143. 7高歌军，冯晓源.健侧C7神经移位术大脑运动皮层功能重组功能MRI研究J.中华放射学杂志，2006，1：5559.