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1、1第六節(jié) MRI血管成像 2 MRI血管成像（magnetic resonance angiography；MRA）具有無(wú)創(chuàng)傷性，其成像時(shí)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(shí)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(duì)比法。另外，隨著快速成像技術(shù)的發(fā)展，對(duì)比劑增強(qiáng)血管成像技術(shù)的應(yīng)用也不斷擴(kuò)大。 3（一）基本原理 時(shí)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(dòng)補(bǔ)償?shù)奶荻然夭ㄐ蛄校銽R值非常短，該方法的基礎(chǔ)是“流動(dòng)相關(guān)增強(qiáng)”機(jī)制。流動(dòng)相關(guān)增強(qiáng)效應(yīng)是指流動(dòng)的自旋流進(jìn)靜態(tài)組織區(qū)域而

2、產(chǎn)生比靜態(tài)組織高的MR信號(hào)。 4 （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(gè)脈沖的一段時(shí)間，也會(huì)受到短TR脈沖的反復(fù)激發(fā)而被飽和導(dǎo)致丟失信號(hào)，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(shí)間內(nèi)穿過(guò)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(dòng)的血液飽和效應(yīng)小，緩慢流動(dòng)的血液飽和效應(yīng)。另外，垂直于層面流動(dòng)的血液飽和效應(yīng)小。對(duì)于垂直于容積層面流動(dòng)的血液，當(dāng)滿足v=D/TR時(shí)（v為血液流速，D為容積厚度），血管的MR信號(hào)最高。 5 （三）不同的TOF方法 1.二維TOF MRA 二維TOF（2D-TOF）MRA是依次采集一

3、組薄的單層二維層面，每個(gè)TR周期只采集一個(gè)層面，一個(gè)層面全部采集完成之后，位置稍微移動(dòng)，再采集另一個(gè)相鄰層面。因?yàn)樵赥R之間血流只需要穿行一個(gè)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(hào)對(duì)比。因此2D-TOF對(duì)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(duì)大范圍的血管成像，例如肢體血管的成像。6 2.三維TOF MRA 三維TOF（3D-TOF）同時(shí)采集一個(gè)容積，這種容積通常38cm厚。3D-TOF的最大優(yōu)點(diǎn)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(duì)容積內(nèi)任何方向的血流均敏感，所以對(duì)

4、于迂曲多變的腦動(dòng)脈的顯示有一定優(yōu)勢(shì)（圖4-6）。但是對(duì)于慢血流，因其在成像容積內(nèi)停留時(shí)間較長(zhǎng)，反復(fù)接收多個(gè)脈沖的激勵(lì)也會(huì)被飽和而丟失信號(hào)，所以3D-TOF不適于慢血流的顯示，也因此不能對(duì)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(dòng)脈。3D-TOF也可用預(yù)飽和帶，以顯示某一特定方向的血流。 7 用3D TOF方法獲得的腦部動(dòng)脈圖像 8 3.多個(gè)層塊的3D-TOF MRA 2D-TOF對(duì)較慢的血流敏感，血流-靜止組織之間的對(duì)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(gè)重疊的3D層塊（slab），這種方法稱為多個(gè)重

5、疊薄層塊采集（multiple overlapped thin slab acquisition；MOTSA）。 MOTSA結(jié)合上述2種方法，連續(xù)采集多個(gè)重疊的薄的3D層塊，因?yàn)檫@些層塊很薄，所以當(dāng)血液穿過(guò)它時(shí)幾乎沒(méi)有飽和。典型的MOTSA層塊大約16mm48 mm厚，層塊越薄，穿過(guò)層塊的飽和越少，流動(dòng)信號(hào)越強(qiáng)。MOTSA的優(yōu)點(diǎn)是可在大的血管成像范圍內(nèi)提供高對(duì)比和高分辨力的圖像。但MOTSA的成像時(shí)間較長(zhǎng)，而且MOTSA有一個(gè)缺陷，就是層塊的相接處有一個(gè)類似血管截?cái)嗟膫斡?，即層塊邊緣偽影（SBA）。將層塊重疊，可以減少這個(gè)偽影。 9 最近有廠家在MOTSA掃描的基礎(chǔ)上，發(fā)明了滑動(dòng)間隔ky采集（

6、sliding interleaved ky，SLINKY）技術(shù)， SLINKY也使用多個(gè)薄層塊3D采集，但其采集特點(diǎn)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?cái)鄦?wèn)題。 在不同的TOF方法中，通過(guò)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。 10二、相位對(duì)比法MRA （一）基本原理 除TOF MRA外，PC法MRA（簡(jiǎn)稱PCA）技術(shù)是另一個(gè)有價(jià)值的評(píng)價(jià)血管疾病的方法。相位對(duì)比血管成像（PCA）是用磁化矢量的相位或相位差異作為信號(hào)強(qiáng)度以抑制背景信號(hào)、突出血管的信號(hào)。最常用的方法是用

7、雙極梯度對(duì)流動(dòng)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(gè)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。 11 第一部分過(guò)程中，沿梯度方向場(chǎng)強(qiáng)不同，因而進(jìn)動(dòng)頻率不同，最后造成相位不同。第二部分開(kāi)始后，靜止組織自旋反轉(zhuǎn)過(guò)來(lái)進(jìn)動(dòng)，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(dòng)組織的自旋還要運(yùn)動(dòng)一段距離到不同位置，所以第二部分結(jié)束時(shí)相位不回到零，流動(dòng)的剩余相位與移動(dòng)距離成正比，即與速度成正比。 流動(dòng)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(guò)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

8、血流在圖像上信號(hào)最高。采集前可根據(jù)所要觀察的血流的速度，選擇一個(gè)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80cms，中等速度Venc約40cms，慢血流Venc約10cms。 12 另外，只有沿編碼方向的自旋運(yùn)動(dòng)才會(huì)產(chǎn)生相位變化，如果血管垂直于編碼方向，它在PCA上會(huì)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(gè)方向。當(dāng)流動(dòng)在每個(gè)方向都有時(shí)，采集需沿三軸加流動(dòng)編碼梯度，這樣掃描時(shí)間是沿一個(gè)方向時(shí)的23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。 13 （二）常用的PC

9、A方法 1.3D-PC 3D-PC是最基本的PCA方法，其優(yōu)點(diǎn)是能用很小體素采集，結(jié)果減少體素內(nèi)失相并提高對(duì)復(fù)雜流動(dòng)和湍流的顯示。另外，3D-PCA可在多個(gè)視角對(duì)血管進(jìn)行投影。 用3D PC方法獲得的腦部靜脈圖像 14 2.2D-PC 是對(duì)一個(gè)或多個(gè)單層面成像， 每次只激發(fā)一個(gè)層面。2D-PC成像時(shí)間短，但空間分辨力低，常用于3D-PC成像前的流速預(yù)測(cè)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(dòng)周期的不同時(shí)刻（時(shí)相）獲得的，這種采集需要心電或脈博門控。電影PC在評(píng)價(jià)搏動(dòng)血流和各種病理流動(dòng)狀態(tài)方面很有用。 15三、對(duì)比增強(qiáng)MRA 對(duì)比增強(qiáng)MRA（Contrast

10、 Enhanced MRA，CE-MRA）是近年發(fā)展起來(lái)的一種新的MRA方法，其適用范圍廣，實(shí)用性強(qiáng)，尤其對(duì)生理運(yùn)動(dòng)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(dòng)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(hào)強(qiáng)度也很小。如果在血管內(nèi)團(tuán)注磁共振順磁對(duì)比劑，血液的T1弛豫時(shí)間會(huì)極度縮短，血管T1弛豫時(shí)間遠(yuǎn)短于背景組織的T1弛豫時(shí)間，血液呈高信號(hào)，在血管與背景間形成強(qiáng)烈對(duì)比。 16 另外，根據(jù)對(duì)比劑到達(dá)各級(jí)血管的首過(guò)時(shí)間，可以設(shè)定最佳數(shù)據(jù)采集時(shí)間，有目的地選擇動(dòng)脈或靜脈成像。用

11、于這種動(dòng)態(tài)CE-MRA的脈沖序列的掃描時(shí)間要求非常短，才能與各級(jí)血管的首過(guò)時(shí)間同步。掃描時(shí)間一般為1020ms，對(duì)于胸、腹部應(yīng)該行屏氣掃描。 血管信號(hào)強(qiáng)度會(huì)隨著釓對(duì)比劑濃度的增加而提高，MR血管成像中一般采用0.10.3mmol/Kg的注射劑量。 17四、MRI血管成像的圖像后處理 經(jīng)過(guò)上述各個(gè)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(gè)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(hào)投影于一個(gè)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

12、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(guò)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。 18五、臨床應(yīng)用 (一)TOF法 1.3D-TOF 主要用于:評(píng)估Willis環(huán)；評(píng)估顱內(nèi)AVM，顯示供血?jiǎng)用}和異常血管巢（團(tuán)）；發(fā)現(xiàn)和評(píng)估顱內(nèi)動(dòng)脈瘤，對(duì)3mm的動(dòng)脈瘤效果較好；可用于腹部血管檢查。 2.2D-TOF 主要用于:評(píng)估頸動(dòng)脈及頸動(dòng)脈分歧部的形態(tài)、有無(wú)狹窄、閉塞；評(píng)估椎-基底動(dòng)脈形態(tài)、有無(wú)狹窄及閉塞；評(píng)估腦靜脈解剖；也可用于評(píng)估主動(dòng)脈弓、周圍血管如盆腔和下肢靜脈等。 3.MOTSA和SLINKY 主要用于評(píng)估:全腦范圍動(dòng)脈；頸動(dòng)脈及分

13、歧部血管形態(tài)及閉塞性病變 19 (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(dòng)脈瘤，并通過(guò)不同的流速編碼可顯示顱內(nèi)AVM、動(dòng)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(píng)估門靜脈和肝靜脈狀態(tài)等。 2.3D-PCA 應(yīng)用于:評(píng)估顱內(nèi)AVM、動(dòng)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(píng)估外傷后的顱內(nèi)血管損傷；顯示腎動(dòng)脈。 20 3.電影（cine）PC 電影PC是以2D-PC為基礎(chǔ)，其圖像是在心動(dòng)周期的不同時(shí)刻（時(shí)相）獲得的，這種采集需要心電或脈博門控。電影PC在評(píng)價(jià)搏動(dòng)血流和各種病理流動(dòng)狀態(tài)方面很有用。 與TOF法相比，PCA有更好

14、的背景抑制，具有較高的血管對(duì)比，能區(qū)分高信號(hào)組織（例如脂肪和增強(qiáng)的腫瘤組織）與真實(shí)血管，能提高小血管或慢血流的檢測(cè)敏感度；而TOF應(yīng)用于快速流動(dòng)血管最好，可用于觀察血管與周圍結(jié)構(gòu)的關(guān)系 21 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(chǎng)強(qiáng)（1.0T1.5T）條件下，TOF和PC法均能較好地進(jìn)行血管成像；而在低場(chǎng)強(qiáng)（0.5T）條件下，PCA對(duì)頭部和體部均較好，而TOF只對(duì)大血管，例如Willis環(huán)、頸動(dòng)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(huì)提高TOF和PCA圖像的質(zhì)量。 22三、對(duì)比增強(qiáng)MRA 對(duì)比增強(qiáng)MRA（

15、Contrast Enhanced MRA，CE-MRA）是近年發(fā)展起來(lái)的一種新的MRA方法，其適用范圍廣，實(shí)用性強(qiáng)，尤其對(duì)生理運(yùn)動(dòng)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(dòng)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(hào)強(qiáng)度也很小。如果在血管內(nèi)團(tuán)注磁共振順磁對(duì)比劑，血液的T1弛豫時(shí)間會(huì)極度縮短，血管T1弛豫時(shí)間遠(yuǎn)短于背景組織的T1弛豫時(shí)間，血液呈高信號(hào)，在血管與背景間形成強(qiáng)烈對(duì)比。 23 另外，根據(jù)對(duì)比劑到達(dá)各級(jí)血管的首過(guò)時(shí)間，可以設(shè)定最佳數(shù)據(jù)采集時(shí)間，有目的地選擇動(dòng)

16、脈或靜脈成像。用于這種動(dòng)態(tài)CE-MRA的脈沖序列的掃描時(shí)間要求非常短，才能與各級(jí)血管的首過(guò)時(shí)間同步。掃描時(shí)間一般為1020ms，對(duì)于胸、腹部應(yīng)該行屏氣掃描。 血管信號(hào)強(qiáng)度會(huì)隨著釓對(duì)比劑濃度的增加而提高，MR血管成像中一般采用0.10.3mmol/Kg的注射劑量。 24四、MRI血管成像的圖像后處理 經(jīng)過(guò)上述各個(gè)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(gè)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(hào)投影于一個(gè)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(guò)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。 25五、臨床應(yīng)用 (一)TOF法 1.3D-TOF 主要用于:評(píng)估Willis環(huán)；評(píng)估顱內(nèi)AVM，顯示供血?jiǎng)用}和異常血管巢（團(tuán)）；發(fā)現(xiàn)和評(píng)估顱內(nèi)動(dòng)脈瘤，對(duì)3mm的動(dòng)脈瘤效果較好；可用于腹部血管檢查。 2.2D-TOF 主要用于:評(píng)估頸動(dòng)脈及頸動(dòng)脈分歧部的形態(tài)、有無(wú)狹窄、閉塞；評(píng)估椎-基底動(dòng)脈形態(tài)、有無(wú)狹窄及閉塞；