MR常用技术及相关概念总结.docx
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1、快速采集 - 并行采集技术GE 公司 ASSET 技术;飞利浦的 SENSE 技术:在成像脉冲扫描前先行参考 扫描 reference scan,获得相控阵线圈敏感度信息,然后进展成像脉冲序列 SENSE 扫描在调整扫描参数时,在 Resolution 栏目中选择AENSE 选项并设置 SENSE 因子,扫描完毕后计算机将利用参考扫描得到的相控阵线圈敏感度信息 自动进展去除卷褶的运算,重建出来的即为去除卷褶的图像。临床应用: 1、加快采集速度,缩短采集时间,多用于耐受性较差不能坚持坚持 的病例; 2、高区分力扫描; 3、年老体弱的屏气体部成像; 4、心脏成像; 5、用 于单次激发 EPI,削减
2、磁敏感伪影并提高图像质量; 6、用于单次激发的 FSE 序列, 提高回波链的质量; 7、用于 3.0T 高场机,大大削减SAR 值。快速采集 - 局部回波技术类似半 K 空间技术,需要采集每个回波的一半多一点一般 60%,这种技术称为 局部回波 partial echo 或 fractional echo技术或半回波 half echo 技术。MRI 脂肪抑制技术1、MRI 检查使用脂肪抑制技术的意义: 脂肪组织的特性会降低 MR 图像的质量,从而影响病变的检出。具体表现在: 1 脂肪组织引起的 运动伪影 。MRI 扫描过程中,假设被检组织消灭宏观运动,则图 像上将消灭不同程度的运动伪影, 而
3、且组织的信号强度越高, 运动伪影将越明显。 如腹部部检查时, 无论在 T1WI 还是在 T2WI 上,皮下脂肪均呈现高信号, 外表线圈的应用更增高了脂肪组织的信号强度, 由于呼吸运动腹壁的皮下脂肪将消灭严峻 的运动伪影,明显降低图像的质量。 2 水脂肪界面上的化学位移伪影 。3 脂肪组织的存在降低了图像的比照。 如骨髓腔中的病变在 T2WI 上呈现高信号, 而 骨髓由于富含脂肪组织也呈现高信号, 两者之间因此缺乏比照, 从而掩盖了病变。 又如肝细胞癌通常发生在慢性肝病的根底上, 慢性肝病一般都存在不同程度的脂 肪变性,这些脂肪变性在 FSET 2WI 上将使肝脏背景信号偏高,而肝细胞癌特别是
4、小肝癌在 T2WI 上也往往表现为略高信号, 肝脏脂肪变性的存在势必降低病灶与背 景肝脏之间的比照,影响小病灶的检出。 4脂肪组织的存在降低增加扫描的 效果。在T1WI 上脂肪组织呈现高信号, 而注射比照剂后被增加的组织或病变也呈 现高信号, 两者之间比照降低, 脂肪组织将可能掩盖病变。 如眼眶内球后血管瘤 增加后呈现明显高信号, 但球后脂肪组织也呈现高信号, 两者之间因此缺乏比照, 影响增加效果。2、MRI 中脂肪抑制的主要意义在于: 1削减运动伪影、化学位移伪影或其他 相关伪影; 2抑制脂肪组织信号, 增加图像的组织比照 ;3增加增加扫描 的效果; 4鉴别病灶内是否含有脂肪 ,由于在 T1
5、WI 上除脂肪外,含蛋白的液 体、出血均可表现为高信号, 脂肪抑制技术可以推断是否含脂, 为鉴别诊断供给 信息。如肾脏含成熟脂肪组织的肿瘤常常为血管平滑肌脂肪瘤, 肝脏内具有脂肪 变性的病变常为高分化肝细胞癌或肝细胞腺瘤等 。3、MRI 脂肪抑制技术 多种多样,但总的来说主要基于两种机制: 1脂肪和水 的化学位移 ; 2脂肪与其他组织的纵向弛豫差异。3.1 同一种磁性原子核,处于同一磁场环境中,假设不受其他因素干扰,其进 动 频率应当一样。 但是我们知道, 一般的物质通常是以分子形式存在的, 分子中的 其他原子核或电子将对某一磁性原子核产生影响。 那么同一磁性原子核假设在不 同分子中,即便处于
6、同一均匀的主磁场中,其进动频率将消灭差异。在磁共振 学中,我们把这种现象称为 化学位移现象 。常规 MRI 时, 成像的对象是质子,处 于不同分子中的质子的进动频率也将消灭差异, 也即存在化学位移。 在人体组织 中,最典型的质子化学位移现象存在于是水分子与脂肪之间 。脂肪和水中质子的 进动频率差异为脂肪抑制技术供给了一个切入点。3.2 脂肪与其他组织的纵向弛豫差异 在人体正常组织中, 脂肪的纵向弛豫速度最快, T1 值最短 。不同场强下,组织的 T1 值也将发生变化,在 1.5 T 的场强下,脂肪组织的 T1 值约为 250ms,明显短于其 他组织。 脂肪组织与其他组织的 T1 值差异 也是脂
7、肪抑制技术的一个切入点。4、MRI 常用的脂肪抑制技术不同场强的 MRI 仪宜承受不同的技术,同一场强的扫描机也可因检查的部位、目 的或扫描序列的不同而承受不同的脂肪抑制技术。4.1 频率选择饱和法 Fat Saturation,Fatsat,FS 频率选择饱和法是 最常用的脂肪抑制技术之一,该技术利用的就是 脂肪与水的化 学位移效应。频率选择脂肪抑制技术的 优点在于:1高选择性。 该技术利用的是脂肪和水 的化学位移效应, 因此信号抑制的特异性较高, 主要抑制脂肪组织信号, 对其他 组织的信号影响较小。 2可用于多种序列。该方法 可用于SE T1WI 或 T2WI 序列、 FSE T1WI 或
8、 T2WI 序列、 TR 较长的常规 GRE 或扰相 GRE 序列。 3简 便易行,在执行扫描序列前,加上脂肪抑制选项即可。 4在中高场强下使用 可取得很好的脂肪抑制效果。该方法也存在一些 缺点: 1场强依靠性较大 。前面已经介绍过,化学位移现 象的程度与主磁场强度成正比。 在高场强下, 脂肪和水中的质子进动频率差异较 大,因此选择性施加确定频率的预脉冲进展脂肪抑制比较简洁。但在低场强下, 脂肪和水中的质子进动频率差异很小, 执行频率选择脂肪抑制比较困难。 因此该 方法在 1.0 T 以上的中高场强扫描机上效果较好,但在0.5 T 以下的低场强扫描机 上效果很差,因而不宜承受。 2 对磁场的均
9、匀度要求很高。 由于该技术利用 的是脂肪中质子的进动频率与水分子中质子的进动频率的微小差异, 假设磁场不 均匀,则将直接影响质子的进动频率, 预脉冲的频率将与脂肪中质子的进动频率 不全都,从而严峻影响脂肪抑制效果。 因此在使用该技术进展脂肪抑制前, 需要 对主磁场进展自动或手动匀场, 同时应当去除病人体内或体表有可能影响磁场均 匀度的任何物品。3进展大 FOV 扫描时,视野周边区域脂肪抑制效果较差 ,这 也与磁场的均匀度及梯度线性有关。 4增加了人体吸取射频的能量 。5预 脉冲将占据 TR 间期的一个时段,因此施加该技术将削减同一 TR 内可采集的层数, 如需要保持确定的扫描层数则需要延长 T
10、R,这势必会延长扫描时间, 并有可能影 响图像的比照度。如在 1.5 T 扫描机中, SE T1WI,假设选择 TR500ms,TE8ms, 在不施加脂肪抑制技术时, 最多可采集 26 层,假设施加脂肪抑制技术, 则最多只 能采集 12 层。4.2 STIR 技术STIR 序列短反转时间的反转恢复 short TI inversion recovery,STIR ,主 要 用于 T2WI 的脂肪抑制 是基于脂肪组织短 T1 特性的脂肪抑制技术,也是目前临床 上常用的脂肪抑制技术之一。 STIR 技术可用 IR 或 FIR 序列来完成, 目前多承受 FIR 序列。STIR 技术的 优点在于: 1
11、场强依靠性低 。由于该技术基于脂肪组织的T1 值, 所以对场强的要求不高,低场 MRI 仪也能取得较好的脂肪抑制效果;2与频率 选择饱和法相比, STIR 技术对磁场的均匀度要求较低 。3 大 FOV 扫描也能取 得较好的脂肪抑制效果。STIR 技术的 缺点表现为: 1信号抑制的选择性较低。假设某种组织如血肿 等的 T1 值接近于脂肪,其信号也被抑制。 2由于 TR 延长,扫描时间较长。 3一般不能应用增加扫描 ,由于被增加组织的 T1 值有可能缩短到与脂肪组织 相近,信号被抑制,从而可能影响对增加程度的推断。4.3 频率选择反转脉冲脂肪抑制技术近年来在 三维超快速梯度回波成像序列如体部三维屏
12、气扰相 GRE T1W 或 ICE-MRA 中,推出一种的脂肪抑制技术,即频率选择反转脉冲脂肪抑制技术。 该技术 既考虑了脂肪的进动频率, 又考虑了脂肪组织的短 T1 值特性 。该种技术在 GE 公司生产的扫描机上称之为 SPECIAL spectral inversion at lipids,飞利浦公司称之为 SPIR。该技术的 优点 在于: 1仅少量增加扫描时间; 2 一次预脉冲激发即完成三维容积内的脂肪抑制; 3几乎不增加人体射频的能 量吸取。 缺点在于: 1对场强的要求较高,在低场扫描机上不能进展; 2 对磁场均匀度要求较高。频率选择反转脉冲脂肪抑制技术一般用于三维快速 GRE 序列。
13、但假设在 SITR 技术中承受的 180反转脉冲是针对脂肪中质子的进动频率, 则该技术 也可用于 T2WI,这种技术可以增加 STIR 技术的脂肪组织抑制的特异性。4.4 Dixon 技术 化学位移反相位成像技术 Dixon 技术是一种 水脂分别成像技术 ,通过对自旋回波序列 TE 的调整,获得水脂 相位全都同相位图像和水脂相位相反反相位的图像。通过两组图像信息 相加或相减可得到水质子图像和脂肪质子图像。 把同相位图像加上反相位图像后 再除以 2,即得到水质子图像; 把同相位图像减去反相位图像后再除以 2,将得到 脂肪质子图像。 Dixon 技术目前在临床上应用相对较少。4.5 选择性水或脂肪
14、激发技术 包括 PROSE、TWAT 及S SPGR、磁化传递技术 MTIMRI化学位移成像技术 化学位移成像 chemical shift imaging 也称同相位in phase/ 反相位 out of phase 成像 。化学位移成像技术 基于脂肪和水分子中质子的化学位移效应。 目前临床上 化学位移成像技术多承受 2D 扰相 GRE T1WI 序列,利用该序列可很 简洁获得反相位和同相位图像。目前在 1.5T 以上的型 MRI 仪上利用扰相 GRE T1WI 序列, 选用双回波 dual echo 技术可在同一次扫描中同时获得反相位和 同相位图像,所获图像更具可比性。 目前化学位移成像
15、技术在临床上得以较为广泛的应用, 同相位图像 即一般的 T1WI,在介绍化学位移成像的临床应用之前首先来了解一下反相位图像的特点。 反相位图像的特点 与扰相 GRE 一般 T1WI同相位图像相比, 反相位图像 具有以 下主要特点。 1. 水脂混合组织信号明显衰减, 其衰减程度一般超过频率选择饱 和法脂肪抑制技术 假设某组织的信号的 30%来自脂质, 70%来自水分子。假设利 用频率选择饱和法进展脂肪抑制, 即便全部来自脂质的信号完全被抑制, 那么还 保存 70%来自水分子的信号, 即信号衰减幅度为 30%。而在反相位图像上, 则不仅 30%的脂质信号消逝,同时 70%来自水分子的信号中,也有
16、30%被脂肪质子抵消, 组织仅保存原来 40信号,信号衰减幅度达 60%。 2. 纯脂肪组织的信号没有明 显衰减 在几乎接近于纯脂肪的组织如皮下脂肪、肠系膜、网膜等,其信号来源 主要是脂肪, 所含的水分子极少, 在反相位图像上, 两种质子能够相互抵消的横 向磁化矢量很少, 因此组织的信号没有明显衰减。 3. 勾边效应反相位图像上, 四周富有脂肪组织的脏器边缘会消灭一条黑线, 把脏器的轮廓勾画出来。 由于一 般脏器的信号主要来自与水分子, 而其四周的脂肪组织的信号主要来自脂肪, 所 以在反相位图像上, 脏器和四周脂肪组织的信号都下降不明显, 但在两者交界限 上的各体素中同时夹杂有脏器 水分子 和
17、脂肪,因此在反相位图像上信号明显 降低,从而消灭勾边效应。化学位移成像技术的临床应用 目前临床上化学位移成像技术多用在 腹部脏器中,主要用途有: 1肾上腺病 变的鉴别诊断 。由于 肾上腺腺瘤中常含有脂质 ,在反相位图像上信号强度常有明 显降低,利用化学位移成像技术推断肾上腺结节是否为腺瘤的敏感性约为7080,特异性高达 9095。 2脂肪肝的诊断与鉴别诊断 。对于脂肪肝的 诊断敏感性超过常规 MRI 和 CT。3推断肝脏局灶病灶内 是否存在脂肪变性 。因 为肝脏局灶病变中发生脂肪变性者多为 肝细胞腺瘤 或高分化肝细胞癌 。 4其 他。利用化学位移成像技术还有助于 肾脏或肝脏血管平滑肌脂肪瘤 的
18、诊断和鉴别 诊断。MR水成像技术 水成像技术的原理格外简洁, 主要是 利用水的长 T2 特性 ,人体的全部组织中, 水样成份如脑脊液、淋巴液、胆汁、胃肠液、尿液等的 T2 值远远大于其他组 织。假设承受 T2 权重很重 T2WI 序列,即选择很长的 TE如 500ms 以上,其他组 织的横向磁化矢量几乎完全衰减, 因而信号强度很低甚至几乎没有信号, 而水样 构造由于 T2 值很长仍保持较大的横向磁化矢量, 所采集的图像上信号主要来自于 水样构造。所以该技术称为 水成像技术。目前临床上常承受 FSE 或单次激发 FSE T2WI single shot FSE T2WI,SS- FSET 2WI
19、 序列。1、FSE T2WI用于水成像的 FSE T2WI 序列 ETL 一般较长。常见参数如下: TR 大于 3000ms 或 24 个呼吸周期呼吸触发技术 ,TE5001000ms,ETL=2064。该序列可进展 三维 采集,主要用于 内耳水成像 或 MR 脊髓造影 MRM 。也可用于 配用呼吸触发技 术进展二维或三维采集 ,主要用于 腹部水成像,如MR 胆胰管成像 MRCP 或 MR 尿路成像 MRU 2、单次激发 FSE T2WI single shot FSE T2WI,SS-FSE T2WI 是目前MRCP 或 MRU 最常用 的序列,TR 无穷大,TE5001000m,s ETL
20、 = 128 256, NEX=1,可进展 二维或三维采集,可屏气扫描或承受呼吸触发技术。3、三维 True FISP 序列真稳态进动快速成像 True FISP序列;西门子公司称 该序列为 True FISP 序列, GE 称之为 FIESTAfast imaging employing steady state acquisition,飞利浦称之为 B-FFE balance fast field echo三维 True FISP 序列 用于水成像是近年来推出的技术,一般参数 TR36ms, TE12ms,矩阵 256 160 256 256。主要用于 内耳水成像或 MRM 。水成像的后处
21、理技术及分析水成像图像时的留意事项 利用二维或三维技术采集的水成像原始图像 需要进展后处理重建 ,常用的后处理 技术包括:最大强度投影 MIP、容积再现 VR和仿真内窥镜 VE等。 在分析水成像图像上有几点 需要留意:1水成像一般不作为单独检查, 应当与 常规MR 图像相结合;2重视原始图像的观看 ,假设仅观看重建后的图像,将可能遗漏管腔内的小病变, 如胆管内小结石或小肿瘤等; 3留意一些假病灶的 消灭, 水成像简洁消灭伪影而造成假病灶。 如承受三维 True FISP 序列进展内耳 水成像可能由于磁化率伪影而消灭半规管中断的假象 。又如MRCP 时有时由于 胆 汁流淌失相位或血管压迫可能消灭
22、假的充盈缺损 。水成像技术的临床应用1、MR 胆胰管成像 MR 胆胰管成像 MR cholangiopancreatography, MRCP 是 目前临床上最常用的水成像技术。 主要适应症 包括胆道结石、 胆道肿 瘤、 胆道炎 症、胰腺肿瘤、慢性胰腺炎、胆胰管变异或畸形等。MRC 可 P 承受 GRE 序列或 FSE 类序列,在目前型的 MRI 仪上多承受 单次激发 FSE SS-FSE T2WI 或半傅里叶采集单次激发快速自旋回波 HASTE T2WI 序 列。目前常用的 MRC 方 P 式有两种。1.1 三维或二维连续薄层扫描 利用 SS-FSE 或 HASTE 序列进展二维或三维采集,
23、 获 得多层连续的薄层图像,利用 MIP 进展重建。该方法的 优点 在于:(1) 可获得薄 层原始图像, 原始图像的观看有助于管腔内小病变的显示;(2) 图像可以进展各 种后处理。 缺点在于:1扫描时间相对较长;2假设由于呼吸运动或图像变 形,层与层之间的图像配准将消灭错误, 重建得到的图像可消灭明显的阶梯样伪 影或表现为胰管断断续续。1.2 二维厚层块投射扫描 对所选择的厚度为 210cm 的容积进展厚层块采集, 一 次扫描得到一幅厚层块投射图像。该方法的 优点 在于:1扫描速度快,一幅图 像仅需要 1 到数秒钟;2图像的连续性较好,一般不消灭阶梯样伪影。 缺点 在 于:1图像不能进展后处理
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