MRI血管成像ppt課件

第六節(jié)MRI血管成像 MRI血管成像 magneticresonanceangiography MRA 具有無創(chuàng)傷性 其成像時間短 可在三維空間顯影 MRA的成像方法主要有兩種 一種方法是描述組織磁化矢量的大小 最典型的是時間飛越法 另一種方法是顯示組織磁化矢量的相關(guān)方向或相位 最典型的是相位對比法 另外 隨著快速成像技術(shù)的發(fā)展 對比劑增強(qiáng)血管成像技術(shù)的應(yīng)用也不斷擴(kuò)大 一 基本原理 時間飛越 TOF 法血管成像是最廣泛采用的MRA方法 TOF技術(shù)使用伴有流動補(bǔ)償?shù)奶荻然夭ㄐ蛄?其TR值非常短 該方法的基礎(chǔ)是 流動相關(guān)增強(qiáng) 機(jī)制 流動相關(guān)增強(qiáng)效應(yīng)是指流動的自旋流進(jìn)靜態(tài)組織區(qū)域而產(chǎn)生比靜態(tài)組織高的MR信號 二 TOF血管成像的飽和效應(yīng)如果血液在此容積內(nèi)停留幾個脈沖的一段時間 也會受到短TR脈沖的反復(fù)激發(fā)而被飽和導(dǎo)致丟失信號 所以TOF法要求血液以較高的速度進(jìn)入掃描容積 并在短時間內(nèi)穿過該容積 或者采用較薄的成像容積 以減少飽和 血管飽和效應(yīng)的大小決定于流速 TR和容積厚度 快速流動的血液飽和效應(yīng)小 緩慢流動的血液飽和效應(yīng) 另外 垂直于層面流動的血液飽和效應(yīng)小 對于垂直于容積層面流動的血液 當(dāng)滿足v D TR時 v為血液流速 D為容積厚度 血管的MR信號最高 三 不同的TOF方法1 二維TOFMRA二維TOF 2D TOF MRA是依次采集一組薄的單層二維層面 每個TR周期只采集一個層面 一個層面全部采集完成之后 位置稍微移動 再采集另一個相鄰層面 因為在TR之間血流只需要穿行一個層面的短距離 所以血流被飽和的程度較小 即使慢血流也能形成良好的信號對比 因此2D TOF對慢血流也很敏感 2D TOF主要用于慢血流的顯示 另外 由于2D TOF的飽和效應(yīng)較小 故可以對大范圍的血管成像 例如肢體血管的成像 2 三維TOFMRA三維TOF 3D TOF 同時采集一個容積 這種容積通常3 8cm厚 3D TOF的最大優(yōu)點是可以采集薄層 可薄于1mm 最終產(chǎn)生很高分辨力的血管影像 另外 3D TOF對容積內(nèi)任何方向的血流均敏感 所以對于迂曲多變的腦動脈的顯示有一定優(yōu)勢 圖4 6 但是對于慢血流 因其在成像容積內(nèi)停留時間較長 反復(fù)接收多個脈沖的激勵也會被飽和而丟失信號 所以3D TOF不適于慢血流的顯示 也因此不能對大范圍血管成像 這是3D TOF的主要缺陷 3D TOF一般不用于靜脈以及具有嚴(yán)重狹窄和流速較低的動脈 3D TOF也可用預(yù)飽和帶 以顯示某一特定方向的血流 用3DTOF方法獲得的腦部動脈圖像 3 多個層塊的3D TOFMRA2D TOF對較慢的血流敏感 血流 靜止組織之間的對比較好 而3D TOF可提供較高的分辨力和信噪比 結(jié)合這兩種方法可采集多個重疊的3D層塊 slab 這種方法稱為多個重疊薄層塊采集 multipleoverlappedthinslabacquisition MOTSA MOTSA結(jié)合上述2種方法 連續(xù)采集多個重疊的薄的3D層塊 因為這些層塊很薄 所以當(dāng)血液穿過它時幾乎沒有飽和 典型的MOTSA層塊大約16mm 48mm厚 層塊越薄 穿過層塊的飽和越少 流動信號越強(qiáng) MOTSA的優(yōu)點是可在大的血管成像范圍內(nèi)提供高對比和高分辨力的圖像 但MOTSA的成像時間較長 而且MOTSA有一個缺陷 就是層塊的相接處有一個類似血管截斷的偽影 即層塊邊緣偽影 SBA 將層塊重疊 可以減少這個偽影 最近有廠家在MOTSA掃描的基礎(chǔ)上 發(fā)明了滑動間隔ky采集 slidinginterleavedky SLINKY 技術(shù) SLINKY也使用多個薄層塊3D采集 但其采集特點是沿層塊方向 Z 軸 連續(xù)采集 在ky軸方向 層面內(nèi)相位采集方向 以間隔方式采集數(shù)據(jù) 解決了MOTSA的層塊邊緣偽影 SBA 偽影和血管截斷問題 在不同的TOF方法中 通過適當(dāng)?shù)剡x擇TR 翻轉(zhuǎn)角 TE及分辨矩陣等 可得到最佳的血管成像 二 相位對比法MRA 一 基本原理除TOFMRA外 PC法MRA 簡稱PCA 技術(shù)是另一個有價值的評價血管疾病的方法 相位對比血管成像 PCA 是用磁化矢量的相位或相位差異作為信號強(qiáng)度以抑制背景信號 突出血管的信號 最常用的方法是用雙極梯度對流動編碼 即在梯度回波序列的層面選擇與讀出梯度之間施加一個雙極的編碼梯度 該梯度由兩部分組成 這兩部分梯度脈沖的幅度和間期相同 而方向相反 第一部分過程中 沿梯度方向場強(qiáng)不同 因而進(jìn)動頻率不同 最后造成相位不同 第二部分開始后 靜止組織自旋反轉(zhuǎn)過來進(jìn)動 最終正相期獲得的相位與負(fù)相期丟失的相位相等 靜息組織相位最終為零 而流動組織的自旋還要運動一段距離到不同位置 所以第二部分結(jié)束時相位不回到零 流動的剩余相位與移動距離成正比 即與速度成正比 流動組織的相位偏移不僅與速度成正比 而且與梯度的幅值和間期成正比 通過改變梯度的幅值和間期 使某種速度的血流產(chǎn)生的相位差最大 則該速度的血流在圖像上信號最高 采集前可根據(jù)所要觀察的血流的速度 選擇一個速度編碼值 Venc 即選定了梯度的幅值和間期 則在圖像上能突出顯示該速度的血流 快血流速Venc約為80cm s 中等速度Venc約40cm s 慢血流Venc約10cm s 另外 只有沿編碼方向的自旋運動才會產(chǎn)生相位變化 如果血管垂直于編碼方向 它在PCA上會看不到 操作者可選擇編碼梯度沿任意軸 例如層面選擇方向 頻率編碼方向 相位編碼方向或所有三個方向 當(dāng)流動在每個方向都有時 采集需沿三軸加流動編碼梯度 這樣掃描時間是沿一個方向時的2 3倍 PCA的參數(shù)選擇靈活性較大 使之比TOF成像方式更為復(fù)雜 二 常用的PCA方法1 3D PC3D PC是最基本的PCA方法 其優(yōu)點是能用很小體素采集 結(jié)果減少體素內(nèi)失相并提高對復(fù)雜流動和湍流的顯示 另外 3D PCA可在多個視角對血管進(jìn)行投影 用3DPC方法獲得的腦部靜脈圖像 2 2D PC是對一個或多個單層面成像 每次只激發(fā)一個層面 2D PC成像時間短 但空間分辨力低 常用于3D PC成像前的流速預(yù)測成像 3 電影 cine PC電影PC是以2D PC為基礎(chǔ) 其圖像是在心動周期的不同時刻 時相 獲得的 這種采集需要心電或脈博門控 電影PC在評價搏動血流和各種病理流動狀態(tài)方面很有用 三 對比增強(qiáng)MRA 對比增強(qiáng)MRA ContrastEnhancedMRA CE MRA 是近年發(fā)展起來的一種新的MRA方法 其適用范圍廣 實用性強(qiáng) 尤其對生理運動區(qū)的胸部 包括心臟大血管 肺血管 血管 腹部血管以及搏動性強(qiáng)的四肢血管顯示極佳 CE MRA使用極短TR 5ms 與極短TE 2ms 的快速梯度回波序列 在如此短TR與TE的情況下 各種組織的縱向磁化都很小 其信號強(qiáng)度也很小 如果在血管內(nèi)團(tuán)注磁共振順磁對比劑 血液的T1弛豫時間會極度縮短 血管T1弛豫時間遠(yuǎn)短于背景組織的T1弛豫時間 血液呈高信號 在血管與背景間形成強(qiáng)烈對比 另外 根據(jù)對比劑到達(dá)各級血管的首過時間 可以設(shè)定最佳數(shù)據(jù)采集時間 有目的地選擇動脈或靜脈成像 用于這種動態(tài)CE MRA的脈沖序列的掃描時間要求非常短 才能與各級血管的首過時間同步 掃描時間一般為10 20ms 對于胸 腹部應(yīng)該行屏氣掃描 血管信號強(qiáng)度會隨著釓對比劑濃度的增加而提高 MR血管成像中一般采用0 1 0 3mmol Kg的注射劑量 四 MRI血管成像的圖像后處理 經(jīng)過上述各個方法的血管圖像采集之后 得到的只是層面內(nèi)的血管節(jié)段影像 要想獲得整個成像范圍的血管影像 必須使用最大強(qiáng)度投影 MIP 重建技術(shù) MIP是將三維空間的高強(qiáng)度信號投影于一個片面內(nèi) 形成連續(xù)的血管立體影像 3D空間的數(shù)據(jù)投影可以沿著左右方向投影 前后方向投影 頭尾方向投影 也可采用多角度旋轉(zhuǎn)投影 即先選定某一軸 然后設(shè)定投影平面沿著該軸旋轉(zhuǎn)某一角度 最后再行投影 經(jīng)過連續(xù)多次視角投影產(chǎn)生的一系列圖像 還可用電影模式顯示 以區(qū)別不同血管在空間的不同位置 五 臨床應(yīng)用 一 TOF法1 3D TOF主要用于 評估Willis環(huán) 評估顱內(nèi)AVM 顯示供血動脈和異常血管巢 團(tuán) 發(fā)現(xiàn)和評估顱內(nèi)動脈瘤 對 3mm的動脈瘤效果較好 可用于腹部血管檢查 2 2D TOF主要用于 評估頸動脈及頸動脈分歧部的形態(tài) 有無狹窄 閉塞 評估椎 基底動脈形態(tài) 有無狹窄及閉塞 評估腦靜脈解剖 也可用于評估主動脈弓 周圍血管如盆腔和下肢靜脈等 3 MOTSA和SLINKY主要用于評估 全腦范圍動脈 頸動脈及分歧部血管形態(tài)及閉塞性病變 二 PC法1 2D PCA應(yīng)用于 MRA的掃描定位像 顯示顱內(nèi)AVM和動脈瘤 并通過不同的流速編碼可顯示顱內(nèi)AVM 動脈瘤中的快速血流和慢速血流 進(jìn)行血流方向和流速定量分析 可用于評估門靜脈和肝靜脈狀態(tài)等 2 3D PCA應(yīng)用于 評估顱內(nèi)AVM 動脈瘤 顯示顱內(nèi)靜脈畸形和靜脈閉塞 全腦大容積血管成像 評估外傷后的顱內(nèi)血管損傷 顯示腎動脈 3 電影 cine PC電影PC是以2D PC為基礎(chǔ) 其圖像是在心動周期的不同時刻 時相 獲得的 這種采集需要心電或脈博門控 電影PC在評價搏動血流和各種病理流動狀態(tài)方面很有用 與TOF法相比 PCA有更好的背景抑制 具有較高的血管對比 能區(qū)分高信號組織 例如脂肪和增強(qiáng)的腫瘤組織 與真實血管 能提高小血管或慢血流的檢測敏感度 而TOF應(yīng)用于快速流動血管最好 可用于觀察血管與周圍結(jié)構(gòu)的關(guān)系 另外 PCA利用PCA的速度 相位固有關(guān)系獲得血流的生理信息 有利于血流定量和方向研究 在高場強(qiáng) 1 0T 1 5T 條件下 TOF和PC法均能較好地進(jìn)行血管成像 而在低場強(qiáng) 0 5T 條件下 PCA對頭部和體部均較好 而TOF只對大血管 例如Willis環(huán) 頸動脈等顯示較好 使用釓劑注射 心電門控 脂肪飽和 磁化傳遞以及屏息等方法會提高TOF和PCA圖像的質(zhì)量 三 對比增強(qiáng)MRA 對比增強(qiáng)MRA ContrastEnhancedMRA CE MRA 是近年發(fā)展起來的一種新的MRA方法 其適用范圍廣 實用性強(qiáng) 尤其對生理運動區(qū)的胸部 包括心臟大血管 肺血管 血管 腹部血管以及搏動性強(qiáng)的四肢血管顯示極佳 CE MRA使用極短TR 5ms 與極短TE 2ms 的快速梯度回波序列 在如此短TR與TE的情況下 各種組織的縱向磁化都很小 其信號強(qiáng)度也很小 如果在血管內(nèi)團(tuán)注磁共振順磁對比劑 血液的T1弛豫時間會極度縮短 血管T1弛豫時間遠(yuǎn)短于背景組織的T1弛豫時間 血液呈高信號 在血管與背景間形成強(qiáng)烈對比 另外 根據(jù)對比劑到達(dá)各級血管的首過時間 可以設(shè)定最佳數(shù)據(jù)采集時間 有目的地選擇動脈或靜脈成像 用于這種動態(tài)CE MRA的脈沖序列的掃描時間要求非常短 才能與各級血管的首過時間同步 掃描時間一般為10 20ms 對于胸 腹部應(yīng)該行屏氣掃描 血管信號強(qiáng)度會隨著釓對比劑濃度的增加而提高 MR血管成像中一般采用0 1 0 3mmol Kg的注射劑量 四 MRI血管成像的圖像后處理 經(jīng)過上述各個方法的血管圖像采集之后 得到的只是層面內(nèi)的血管節(jié)段影像 要想獲得整個成像范圍的血管影像 必須使用最大強(qiáng)度投影 MIP 重建技術(shù) MIP是將三維空間的高強(qiáng)度信號投影于一個片面內(nèi) 形成連續(xù)的血管立體影像 3D空間的數(shù)據(jù)投影可以沿著左右方向投影 前后方向投影 頭尾方向投影 也可采用多角度旋轉(zhuǎn)投影 即先選定某一軸 然后設(shè)定投影平面沿著該軸旋轉(zhuǎn)某一角度 最后再行投影 經(jīng)過連續(xù)多次視角投影產(chǎn)生的一系列圖像 還可用電影模式顯示 以區(qū)別不同血管在空間的不同位置 五 臨床應(yīng)用 一 TOF法1 3D TOF主要用于 評估Willis環(huán) 評估顱內(nèi)AVM 顯示供血動脈和異常血管巢 團(tuán) 發(fā)現(xiàn)和評估顱內(nèi)動脈瘤 對 3mm的動脈瘤效果較好 可用于腹部血管檢查 2 2D TOF主要用于 評估頸動脈及頸動脈分歧部的形態(tài) 有無狹窄 閉塞 評估椎 基底動脈形態(tài) 有無狹窄及閉塞 評估腦靜脈解剖 也可用于評估主動脈弓 周圍血管如盆腔和下肢靜脈等 3