血流對(duì)磁共振圖像的影響

關(guān)于血流對(duì)磁共振圖像的影響第1頁，共38頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)11分，星期六1、人體內(nèi)有許多流體存在：比如血液、淋巴液和腦脊液。2、在磁共振成像中，流體在圖像上的表現(xiàn)是復(fù)雜的，有時(shí)信號(hào)增加，有時(shí)信號(hào)降低。第2頁，共38頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)11分，星期六3、流體在MR上的表現(xiàn)與下列許多因素有關(guān)：▲組織特征▲流速▲流動(dòng)形式▲脈沖序列▲序列參數(shù)▲流動(dòng)物質(zhì)與成像層面的位置關(guān)系▲一些特殊技術(shù)的運(yùn)用等，如預(yù)飽和脈沖、門控技術(shù)等。第3頁，共38頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)11分，星期六目的分析血流對(duì)磁共振圖像影響的原理，包括流出飽和原子核，流出受激原子核和在磁場(chǎng)梯度作用下的相位編碼。第4頁，共38頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)11分，星期六

磁共振血管成像

magneticresonanceangiography，MRA具有無創(chuàng)傷性，成像時(shí)間短，通常（如頭、頸部的MRA）無需注射對(duì)比劑，可在三維空間顯影。成像方法主要有：一種是描述組織磁化矢量的大小，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，是相位對(duì)比法。第5頁，共38頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)11分，星期六一、時(shí)間飛越法MRA

（一）基本原理

時(shí)間飛越（timeofflight，TOF）法的基礎(chǔ)是靜止組織的磁化飽和與流入的充分磁化的血液之間的關(guān)系，即“流動(dòng)相關(guān)增強(qiáng)”機(jī)制。流動(dòng)相關(guān)增強(qiáng)效應(yīng)也稱流入效應(yīng)(時(shí)間飛越效應(yīng))，該效應(yīng)是流動(dòng)的自旋流進(jìn)靜態(tài)組織區(qū)域產(chǎn)生比靜態(tài)組織高的MR信號(hào)。第6頁，共38頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)11分，星期六（一）基本原理產(chǎn)生流入效應(yīng)的原因：①當(dāng)所使用的脈沖序列的TR非常短(TR遠(yuǎn)小于組織T1)時(shí)，成像容積內(nèi)的靜態(tài)組織經(jīng)過連續(xù)多次的RF脈沖的激發(fā)，其MZ處于飽和狀態(tài)，弛豫中有很小的磁化矢量恢復(fù)，靜態(tài)組織產(chǎn)生的MR信號(hào)很??；②成像容積以外的流體，未受到RF的激發(fā)，具有很大的MZ。當(dāng)其以一定速度流入成像容積時(shí)，在下一個(gè)RF激發(fā)時(shí)就產(chǎn)生很高的信號(hào)。這樣流動(dòng)的血管與靜態(tài)組織之間就產(chǎn)生了很高的信號(hào)對(duì)比。第7頁，共38頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)11分，星期六（二）TOF血管成像的飽和效應(yīng)

如果血液在容積內(nèi)停留幾個(gè)脈沖的時(shí)間，也會(huì)受到短TR脈沖的反復(fù)激發(fā)被飽和，導(dǎo)致丟失信號(hào)。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)穿過該容積，這樣血液飽和小而呈高信號(hào)強(qiáng)度；或采用較薄的成像容積，以減少飽和。第8頁，共38頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)11分，星期六（二）TOF血管成像的飽和效應(yīng)血管飽和效應(yīng)大小決定于流速、TR和容積厚度?？焖倭鲃?dòng)的血液飽和效應(yīng)小，緩慢流動(dòng)的血液飽和效應(yīng)大。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。第9頁，共38頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)11分，星期六（三）不同的TOF方法

1.二維TOFMRA

是依次采集一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)層面全部采集完成后，位置稍微移動(dòng)，再采集另一個(gè)相鄰層面，多層面成像是在一個(gè)TR周期中采集所有層面）。因?yàn)樵赥R間血流只需要穿行一個(gè)層面的短距離，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。2DTOF主要用于慢血流的顯示。第10頁，共38頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)11分，星期六2.二維TOFMRA

的優(yōu)點(diǎn)：1）快速掃描2）最大FRE，因?yàn)槊總€(gè)層面是侵入性層面。所謂FRE是在梯度回波序列中，由于沒有使用兩次RF脈沖的激發(fā)，TR時(shí)間很短，在成像時(shí)RF脈沖對(duì)一定層面內(nèi)或體素內(nèi)的質(zhì)子在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行反復(fù)激發(fā)，使靜止組織飽和。第11頁，共38頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)11分，星期六（三）不同的TOF方法1.三維TOFMRA

同時(shí)采集一個(gè)容積，通常3cm～8cm厚。最大優(yōu)點(diǎn)是可以采集薄于1mm薄層，產(chǎn)生很高分辨力的血管影像。對(duì)容積內(nèi)任何方向的血流均敏感，對(duì)于迂曲多變的腦動(dòng)脈的顯示有一定優(yōu)勢(shì)。對(duì)于慢血流，因在成像容積內(nèi)停留時(shí)間較長，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)，所以不適于慢血流的顯示，不能對(duì)大范圍血管成像。第12頁，共38頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)11分，星期六（三）不同的TOF方法2.三維TOFMRA第13頁，共38頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)11分，星期六3.三維TOFMRA優(yōu)點(diǎn)：1）高信噪比，因?yàn)橛筛蟮捏w積得到信號(hào)4.三維TOFMRA缺點(diǎn)：1）3D技術(shù)易受飽和效應(yīng)影響2）對(duì)慢流速不敏感。第14頁，共38頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)11分，星期六2D-TOF和3D-TOF比較特點(diǎn)2D-TOFMRA3D-TOFMRA幅度偽影小大相位偽影大小慢速流動(dòng)優(yōu)勢(shì)較差快速、曲折流動(dòng)較差優(yōu)勢(shì)信噪比較低較高第15頁，共38頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)11分，星期六（三）不同的TOF方法3.多個(gè)層塊的3DTOFMRA

稱為“MOTSA”（multipleoverlappedthinslabacquisition）。MOTSA結(jié)合1、2方法，連續(xù)采集多個(gè)重疊的薄的3D層塊，因?yàn)閷訅K很薄，當(dāng)血液穿過時(shí)幾乎沒有飽和。層塊大約16～48mm厚，層塊越薄，穿過層塊的飽和越少，流動(dòng)信號(hào)越強(qiáng)。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。MOTSA的成像時(shí)間較長，且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。將層塊重疊，可以減少偽影。第16頁，共38頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)11分，星期六全身MRA第17頁，共38頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)11分，星期六二、相位對(duì)比法MRA

（一）基本原理

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)。方法是雙極梯度對(duì)流動(dòng)編碼。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，梯度由兩部分組成，這兩部分梯度脈沖的幅度和周期相同，方向相反。第18頁，共38頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)11分，星期六（一）基本原理第一部分過程中，沿梯度方向場(chǎng)強(qiáng)不同，進(jìn)動(dòng)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(dòng)，最終正相期獲得的相位與負(fù)相期丟失的相位相等，靜態(tài)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。第19頁，共38頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)11分，星期六（一）基本原理流動(dòng)組織的相位偏移與速度成正比，與梯度的幅值和周期成正比。通過改變梯度的幅值和周期，使某種速度的血流產(chǎn)生的相位差最大，該速度的血流在圖像上信號(hào)最高。采集前根據(jù)要觀察的血流的速度，選擇一個(gè)速度編碼值，即選定了梯度的幅值和周期，則在圖像上能突出顯示該速度的血流?？煅魉俣染幋a值約80cm/s，中等速度編碼值約40cm/s，慢血流度編碼值約10cm/s。第20頁，共38頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)11分，星期六（一）基本原理PCA過程：先采集兩組或幾組不同相位的運(yùn)動(dòng)質(zhì)子群的影像數(shù)據(jù)；然后選取一種適宜的演算方法對(duì)采集的相位進(jìn)行減影，靜態(tài)組織減影后相位為零，流動(dòng)組織根據(jù)不同速度具有不同的相位差值；最后將相位差轉(zhuǎn)變成像素強(qiáng)度顯示。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，在PCA上看不到。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。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，第21頁，共38頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)11分，星期六（二）常用的PCA方法

1.3DPC

2.2DPC

3.電影PC

第22頁，共38頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)11分，星期六PCMRA的優(yōu)點(diǎn)：1）產(chǎn)生幅度圖像與相位圖像的能力2）較高的背景抑制3）對(duì)內(nèi)部散相或不飽和效應(yīng)不敏感第23頁，共38頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)11分，星期六PCMRA的缺點(diǎn)：1）需要較長時(shí)間完成序列2）對(duì)復(fù)雜血管的紊亂和散相引起的信號(hào)損失比較敏感3）需要假定最大流速來選擇最佳流速編碼第24頁，共38頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)11分，星期六MRA原理：TOF當(dāng)流速較慢或TE較短時(shí)，層面內(nèi)有充分馳豫的質(zhì)子代替部分飽和的質(zhì)子，故在下一個(gè)90°RF時(shí)較周圍結(jié)構(gòu)的信號(hào)要強(qiáng)，用MIP技術(shù)即成PC沿梯度場(chǎng)運(yùn)動(dòng)的質(zhì)子群因有位置改變而在第二個(gè)相反Gr作用時(shí)相位改變不能反轉(zhuǎn)，形成了流動(dòng)相位決定的凈流速第25頁，共38頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)11分，星期六全身MRA第26頁，共38頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)11分，星期六DSA第27頁，共38頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)11分，星期六三、對(duì)比增強(qiáng)MRA

對(duì)比增強(qiáng)MRA（contrastenhancedMRA，CE-MRA）用極短TR（≤5ms）與極短TE（≤2ms）的快速梯度回波序列。在短TR與TE的情況下，各種組織的MZ都很小，信號(hào)強(qiáng)度也很小。如果在血管內(nèi)團(tuán)注MR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。第28頁，共38頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)11分，星期六三、對(duì)比增強(qiáng)MRA根據(jù)對(duì)比劑到達(dá)各級(jí)血管的首過時(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。用于這種動(dòng)態(tài)CE-MRA的脈沖序列的掃描時(shí)間非常短，才能與各級(jí)血管的首過時(shí)間同步。掃描時(shí)間一般為10ms～20ms，對(duì)于胸、腹部應(yīng)該行屏氣掃描。第29頁，共38頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)11分，星期六三、

對(duì)比

增強(qiáng)

MRA第30頁，共38頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)11分，星期六四、MRA的圖像后處理

上述各個(gè)方法的血管圖像采集后，得到的只是層面內(nèi)的血管節(jié)段影像，必須用最大信號(hào)投影(maximumintensityprojection，MIP)重建技術(shù)獲得整個(gè)成像范圍的血管影像。MIP是將三維空間的高強(qiáng)度信號(hào)投影于一個(gè)平面內(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、前后方向、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，最后再投影。第31頁，共38頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)11分，星期六MR水成像第32頁，共38頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)11分，星期六MR水成像1、水成像：即液體成像，是采用長的TE技術(shù)，獲得重T2WI，突出水的信號(hào)，合并脂肪抑制技術(shù)，含液態(tài)水的器官清晰顯影。2、特點(diǎn)：無創(chuàng)傷性，無痛苦；方法簡單方便；影像顯影清晰；低場(chǎng)的MRI機(jī)可用；實(shí)用價(jià)值大。3、臨床應(yīng)用：1)MR膽胰管造影(MRCP)2)MR尿路造影(MRU)3)MR脊髓造影(MRM)4)MR內(nèi)耳影、MR涎腺造影、MR淚道造影第3