http://www.100md.com 2006年8月10日

核磁共振新技术简介（一）微观运动可视化的弥散加权图像 (Diffusion Weighted lmage) MRI装置可以无创伤地对超急性脑梗塞作诊断。弥散加权图像利用水分子的微观运动成像，对超急性脑梗塞诊断提供没有欠缺的信息。 Diffusion Weighted lmage（弥散加权图像）的原理所谓MRI弥散成像，就是通过施加强大的弥散梯度磁场（Motion Probing Gradient:MPG）来作出能够反映体内组织中水分子弥散系数的图像。此功能可临床应用于超急性脑梗塞的检查。可以高对比度地描绘出由于缺血而引起分子弥散能力下降的组织。图1显示了弥散加权（DWI）扫描序列过程中组织信号的变化情况。在图中通过在反转RF脉冲前后施加MPG脉冲（图中蓝色显示），使来自移动的水分子的MR信号经过位相弥散而衰减的情况。 DWI可以进行急性脑梗塞的检查，由于缺血造成细胞性水肿，脑神经细胞膨胀，细胞外的间隙变窄，水分子的弥散能力下降的结果，施加MPG，只有缺血部位的信号不降低，可以相对高对比度地描绘出病变部位。（图2）这样，在DWI中由于施加MPG而造成信号强度下降，对比度随此施加量（b-factor）的变化而变化。另外，在DWI中随病期不同梗塞部位的信号强度也在变化，从亚急性期以后逐渐变成与正常组织相等的信号，甚至更低信号，这时可以结合T2加权像及FLAIR（Fluid Attenuated IR）像，对病变的分期进行鉴别。 临床图像图中显示为典型的病例。病例为急性脑梗塞，使用T2加权像及FLAIR只能描绘出陈旧性梗塞灶，在DWI图像上新的梗塞灶可以高对比度清晰地描绘出来。显示的病灶与症状相吻合，证实了临床应用效果。通过临床评价，还有很多个病例使用T2加权像时没有显示出超急性脑梗塞病灶，在DWI中都可以清晰地描绘出来。 短时间内得到大范围血管图像的造影MRA （Contrast Enhanced MRA） MR血管造影（MR Angiography：以下称MRA）以前在临床上通常使用非造影剂的MRA，现今对短时间、大范围摄影的造影MRA的需求越来越高 Contrast Enhanced MRA（造影MRA）的原理原先的MRA，最大的特点是不使用造影剂可以无侵袭地描绘出血管，因为Time-of-Flight（TOF）、Phase Contrast（PC）法均是依据血流速度进行成像的方法，弯曲部位?狭窄部位很容易产生信号缺损，另外，需要扫描范围较大的体部、下肢的血管，摄影时间会长达数分钟~十数分钟。一方面，造影MRA克服了这些缺点，有着在短时间内（30秒以内）大范围、低侵袭（静脉注射副作用低的Gd造影剂）、高对比度地描绘出血管图像的特点，可以得到反映血管内腔的图像。造影MRA利用造影剂缩短T1的效果，对血管内血液高对比度成像，静脉注射造影剂，动脉内造影剂浓度达到适当值时进行T1加权的三维图像摄影（参照下图）。造影MRA中，因为血管的对比度主要由造影剂的T1短缩效果获得，有着缩短TR，对比度提高和可以缩短摄影时间的优点。同样，使用脉冲扫描序列，有T1加权型（短TR/短TE）的gradient echo法，因为摄影断面不需要考虑血流方向，只用很少的扫描层数就可以获得大范围血管图像的冠状断面是最常用的扫描方向。为了抑制背景信号采用了图像减影的方法，明显提高对细微血管的显示能力。这与DSA的原理相同，利用造影前后2张图像进行减影，着重显示造影剂达到峰值的血管图像。由于呼吸产生体动的问题，在上腹部可进行屏息摄影，对骨盆~下肢部分进行摄影时，几乎没有体动的问题，可以提高摄影的空间分辨能力。 造影MRA图像例 核磁共振新技术简介（二）抑制脂肪或水，提高对比度水?脂分离图像水?脂分离图像的应用，使MR在视神经、乳房、骨盆部位的脂肪抑制及关节部位的检查范围更加广泛。 Fat Water Separation（水?脂分离）的原理表中为脂肪抑制技术在MRI中的应用。所谓脂肪抑制技术，使用选定频率数的RF脉冲，事先只激励脂肪使之处于饱和状态的Fat Saturation和利用纵向缓和时间差异的STIR以前就已经开始使用。在高磁场MRI装置中，一般使用前者，但是在中低磁场装置中，水和脂肪的频率相差很小，无法获得很好的脂肪饱和图像，因此只根据后者进行脂肪信号的抑制。然而STIR图像对比度的选择幅度很窄，也受到切层数等的限制，使用范围有限。此次开发的水?脂分离图像，利用水信号和脂肪信号相位的差别，可以把二者区分开来。 图中显示为水?脂分离摄影的原理如图中所示，水中的氢质子和脂肪中的氢质子有着3.5ppm的共振频率差，由于进行岁差运动的原因，随着时间（TE）的变化，水和脂肪中的氢质子的磁化矢量相对相位产生差异。如果水和脂肪的共振频率数差△f，2τ=1/△f则△f=γBo×3.5×10-6 这里γ为质子的磁旋转比，Bo为静磁场强度。0.3T的MR上，△f为44.8Hz，τ为11.2ms。激励时处于相同相位的水质子和脂肪质子每经过τ时间后，逆相、同相反复切换，如图所示，取得相距2个τ不同TE的MR信号，这两个信号相加运算就可以得到水图像，相减运算就可以得到脂肪图像。 图像例如图例所示。对于四肢关节，使用脂肪抑制的T1加权图像，关节软骨、半月板等对比度良好、显示清晰，是很常用的方法。在乳房检查中，水图像可以明确造影增强的效果。 缩短T2加权图像的摄影时间的DE-FSE（Driven Equilibrium-FSE） DE-FSE使得高速、优质的T2加权图像摄影成为可能。充分发挥对关节、神经周围等诊断的威力。 DE-FSE（激励平衡快速自旋回波）的原理 DE-FSE（Driven Equilibrium-FSE）扫描序列，就是在FSE（快速自旋回波）的扫描中，进行多次采集信号后，以特定的时间间隔施加180°脉冲和-90°脉冲（DE脉冲），强制消除残存的横向磁化矢量，恢复纵向磁化矢量的扫描序列。特别是可以保持T2（横向驰豫时间）值较长的组织信号强度不变，同时缩短TR（脉冲间隔时间），从而使摄影时间缩短。图示为DE-FSE法的脉冲扫描序列图，只显示RF脉冲部分和MR信号部分。进行MR信号采集的扫描序列部分（这里E.Factor=2）之后，附加有本摄影方法所特有的DE脉冲部分。此DE脉冲部分对FSE扫描序列结束后残存的横向磁化矢量作180°脉冲再集束，接着做-90°脉冲，强制使横向磁化矢量向纵向回复。此时，要求FSE扫描序列部分最后的180°脉冲和DE脉冲部分180°脉冲的时间间隔为IET（Inter Echo Time）、DE脉冲部分的180°脉冲和90°脉冲的时间间隔为IET/2。象游离水那样T2驰豫时间很长的组织，因为信号采集后残存的横向磁化矢量很大，使用此方法效果显著，可以得到很好的信号强度。另一方面，象软组织等T2驰豫时间较短的组织此效果就比较小，因此得到的信号强度和普通的FSE相同。另外，FIR也同样可以施加DE脉冲，进行DE-FIR。 DE-FSE的特征（1）因为利用DE脉冲使信号收集后残存的横向磁化矢量向纵向回复，使得T2W1获得图像时的TR缩短，从而使得摄影时间缩短。（2）原来，对脊髓区域的TRS断面进行摄影时，由于脑脊液的流动可能造成伪影，与切层方向的相位补偿（Rephase）功能相结合使用，对脑脊液的流动伪影抑制效果显著。 DE-FSE的图像例此摄影方法（左）与原摄影方法（右）相比较TR从4000ms缩短至2000ms摄影时间原先为5分钟20秒此摄影方法为4分钟。 核磁共振新技术简介（三）利用真正的SSFP，高信噪比、高速扫描序列Balanced SARGE Balanced SARGE可以在短时间内获得水成分的加权图像。充分发挥对关节及听神经周围等诊断的威力。另外，还有望应用于非造影剂血管造影等各种摄影方法。 Balanced SARGE（稳态梯度回波）的原理 SASG（Balanced SARGE）就是在保持完全稳定状态（Steady State Free Precession:SSFP）下进行计量的摄影方法。此稳定状态，在TR明显短于对象组织的T2的条件下连续施加RF，FID（Free Induction Decay）信号和Echo信号相协调，达到具有横向磁化的稳定状态。（图1）因为BASG使用FID信号和Echo信号进行成像，可以得到较强的信号，提高信噪比（S/N）。但是，由FID信号和Echo信号的干扰会产生伪影，为了避免出现伪影，需要提高静磁场的均匀度，正确地进行照射RF的相位控制和梯度磁场的控制。下边介绍为了实现BASG所必要的技术。 （1）完全的梯度磁场平衡：完全达到稳定状态，就是每次RF激励的横向磁化的相对位相分散为零，因此，由梯度磁场产生的相位分散，有必要利用极性反转的梯度磁场使之再次恢复为零。因此，为了使TR间的总和为零，所有轴向的梯度磁场必需在各自的方向进行平衡控制。（图2）（2）缩短TR：为了获得高信噪比并且不产生BASG所特有的伪影，有必要尽可能地缩短TR。（3）RF相位的控制：为了完全达到稳定状态，对于横向磁化来讲，每个TR内所施加的每次RF照射的相位都必须准确无误。 Balanced SARGE的特征拥有上边所描述的特长的BASG是可以广泛地应用于头部、关节、腹部等各个部位的摄影方法。（1）由于不必等待纵向驰豫则缩短了TR时间，从而缩短了摄影时间。（2）因为是在完全稳定的状态下进行信号采集，所以能够得到高信噪比的图像。 Balanced SARGE的图像