1、MRI特殊检查技术,四川大学华西医院放射科孙家瑜,MRI特殊检查技术,流动补偿技术饱和成像技术门控技术磁化传递对比技术半傅里叶采集MR水成像技术无相位卷积技术并行采集技术,流动补偿(FC),Flow Compensation,FCGradient moment nulling,GMN,流动伪影的产生,静止组织M0在经历了大小相同，方向相反的层面选择梯度后，获得的相位累积为零运动组织的M1的相位累积不为零，接下来的相位编码梯度施加时，已经有相位的运动组织会被错误编码，出现在其他位置,SE 脉冲序列图,目的,减轻层面内流动伪影,原理,基于偶数回波强制同相原理。通过施加额外的梯度脉冲来实现梯度组合模
2、式很多，常见的“+1-1”、“+1-2+1”、 “+1-3+3-1”,偶数回波强制同相,偶数回波：SE成像中具有对称性的回波，即TE22TE1偶数回波相对于奇数回波，具有更大的信号强度,虚线：静止组织；粗细曲线：不同流速的流体,通过多次不同面积的正反梯度场的变换，各种速度流体的相位偏移最终都能接近于零，达到消除流动伪影的目的简单的组合只能消除匀速运动带来的梯度错误，复杂的梯度组合可以较好地消除匀速和加速流动带来的相位错误,SE、GRE序列，选择FC后，FC梯度施加于层选、频率、相位三个方向FSE（TSE序列），FC一般只能在层选和频率两个方向中选一FC能够消除或减少的主要是沿着施加了FC梯度方
3、向上的流体伪影。把FC方向设置为流体流动方向,FC主要的临床应用,最主要的应用是消除颅内和椎管内脑脊液搏动引起的信号丢失和鬼影伪影，在腹部的T2WI中也有应用减少血管流动提高MRA的质量,使用FC时注意,延长周期，延长TR和最小TE提高FOV和层厚不适宜于高分辨力成像FC使CSF和Blood的信号有所增强。不将FC用在腹部T1WI上,饱和成像技术,预置饱和化学位移频率选择饱和水-脂反相位饱和成像技术,预置饱和,目的,减小邻近（视野内紧邻）兴趣区的各种结构的伪影,原理,对某一区域的全部组织在射频脉冲激发前预先施加非选择性预饱和射频脉冲，使该区域在成像脉冲施加时已经饱和，无法产生信号,应用,消除运
4、动伪影选择性的对某一方向的血流进行饱和，而只显示相反方向的血流通过预饱和带来确定血管的血流方向减少卷褶伪影MRS时减少周围组织对目标区域的信号污染,空间饱和带的设置,设置的参数：部位、厚度（1080mm）和与成像区域的距离（520mm）设置时，注意相关扫描参数的调整,化学位移频率选择饱和,化学位移现象,同一种磁性原子核，如果所处的分子不同，周围电子云的分布将存在差异，即使处于同一均匀的外磁场环境，因电子云对磁性原子核的屏蔽不同，其进动频率将存在差别与主磁场强度成正比水、脂化学位移,化学位移频率选择饱和目的,选择性的消除水或脂肪的信号,原理,利用同一种元素的原子在相同场强中的拉莫尔频率的不同，脂
5、肪氢质子较水氢质子慢3.5ppm，约150HZ/T在成像序列的激发脉冲施加前，先连续施加一个或数个带宽较窄的脂肪（或水）饱和预脉冲，这样脂肪组织（或水）被连续激发而饱和，水（或脂肪组织）由于进动频率不同不被激发,临床应用,选择性的脂肪抑制选择性的水抑制,水,脂,在使用FATSAT（化学饱和法）压脂的时候，在扫描序列前会加上一个频率选择性饱和脉冲，用于饱和脂肪信号。当扫描部位局部出现磁场B0不均匀，且这种不均匀刚好使水的共振频率偏离220HZ(+/-50HZ，偏差与压脂脉冲的带宽有关)左右，这时水的信号就会被当做脂被饱和掉,频率选择饱和应用于脂肪抑制的优点,高选择性或特异性适用于多种序列在高场上
6、效果较好,频率选择饱和应用于脂肪抑制的缺点,场强依赖性大对磁场的均匀性要求高对大FOV周边区域的脂肪抑制效果差增加SAR增加TR或减少TR内的扫描层数,颈前的脂肪没有压下去，说明磁场有不均匀,脊突间的脂肪没有压下去，说明有局部磁场的不均匀。,Fat map,脂肪成像,水-脂反相位饱和成像技术,原理,水中氢质子和脂肪中氢质子化学键不同（O-H、C-H)，他们周围电子云分布不同，导致其氢质子进动频率的差别，水质子较脂肪质子进动频率快不同TE时刻采集得到不同相位（同、反相位）的图像,同相位和反相位,同相位图像：水分子质子超过脂肪分子质子相位3600，他们的宏观横向磁化矢量将相互叠加，此时采集的信号相
7、当于这两种成分信号相加的和反相位图像：水分子质子超过脂肪分子质子相位1800，他们的宏观横向磁化矢量将相互抵消，此时采集的信号相当于这两种成分信号相减的差值,反相位,同相位,选择不同的TE得到反相位或同相位的图像不同场强氢质子的同反相位的TE值不同：,反相位,同相位,反相位图像的特点,水脂混合组织信号衰减明显纯脂肪组织的信号没有明显衰减第二种类型化学位移伪影勾边效应,临床应用,多用于腹部脏器中：肾上腺病变的鉴别诊断（肾上腺腺瘤中常含脂质）脂肪肝的诊断与鉴别诊断肝脏局灶性病变是否含脂肪其他含脂病变的诊断与鉴别诊断,生理门控及导航回波技术,心电门控、脉搏门控呼吸门控导航回波,心电及脉搏门控,原理,
8、每一次数据采集与生理运动周期同步，使用一个与生理运动直接有关的信号（R波）触发成像序列开始，使特定的层面信号在每一运动周期的一个固定时相被采集.最短的TR由心电的R-R间期决定,动脉活动,心室活动,心室恢复,RR间期,RR间期=6000/心率,心电门控分类,回顾性心电门控：在整个心动周期中，射频激发和信号采集都在进行。把心电信息融合到MRI系统中， MR周期中相似时相的MRI信号用于重建一副图像，明显减少了运动伪影。心动功能和电影成像前瞻性心电门控（心电触发）：R波触发，经过一个延迟，使采集时间在心室舒张中末期。心脏形态学成像,心电门控技术（回顾性）,心电触发技术（前瞻性）,脉搏门控,一般利用
9、指脉探测夹或指套，夹套手指末节，来探测脉搏随心电周期的变化波，取代心电门控作为门控信息可以弥补心电门控易受射频脉冲和梯度场变化的干扰门控波较心电门控有一定延迟,临床应用,去除心脏及大血管的搏动伪影利用门控技术与快速成像技术配合，可以获得心脏大血管生理功能等信息,心电、脉搏门控的其他应用,FBIECG PRE,动静脉 静脉 动脉,周围脉搏门控,呼吸门控技术,原理,呼吸门控技术是利用呼吸波在一定幅度位置固定触发扫描，使受呼吸运动影响的成像层面的数据保持相对稳定状态，抑制呼吸运动干扰,呼吸运动会引起胸廓容积的变化和膈肌位置的变化采用弹性呼吸风箱带或呼吸压力垫来探测呼吸运动波的变化弹性呼吸风箱带或呼吸
10、压力垫置于呼吸动度最大的位置,呼吸门控的分类,呼吸补偿 呼气末期后的平台期利用低频相位编码采集对运动较为敏感的K空间中心区域信息，而在其他时相则利用高频相位编码采集对运动相对不敏感的K空间的周边信息,呼吸触发前瞻性呼吸门控技术。一般以呼气末为触发点（扫描开始点），开始进行MR信号采集，到下一次吸气前停止采集，使MR信号采集在呼吸运动相对停止的平台期，明显减少呼吸运动伪影,呼吸触发的注意事项,保持恒定匀速的呼吸频率将压力传感器放置在感兴趣区呼吸运动最大区域对于呼吸运动不规律，呼吸幅度不一致者，成像时间会增加,导航回波技术,常用于检测自由呼吸下膈面位置的变化，利用膈面的位置信息来触发成像脉冲序列，
11、消除或减少呼吸运动伪影,采集窗实际上是膈面的高度，一般以呼气末膈面高度为准，在上下移动一定范围内允许成像序列进行信号采集，一般设置为2-5mm,临床应用,自由呼吸的上腹部成像自由呼吸的冠脉成像胸部T2成像,空间编码,原理,为减少扫描时间采用矩形FOV，将被扫描物体在图像中的解剖长轴设置为频率编码方向，短轴设置为相位编码方向,在图像出现伪影时，可改变编码方向来减少伪影对图像的影响 运动伪影沿相位编码方向，化学位移伪影沿频率编码方向,MR传递对比,原理,人体中水分子存在两种不同状态：自由水和结合水（与大分子蛋白质结合）。常规MRI技术只能采集到自由水的信号MTC 序列根据自由水和结合水进动频率范围
12、的差异，采用偏离组织共振中心频率的MT预饱和脉冲（偏离自由水共振频率10002000Hz，一般为1200Hz），组织中结合水被激发而饱和，自由水不被饱和,自由水与结合水不停的化学交换处于动态平衡，饱和的结合水把从MT获得的能量传递给自由水，导致自由水被饱和，在成像脉冲施加时，被饱和的这部分自由水不产生信号结合水把饱和的磁化状态传递给自由水,MT技术的临床应用,用于增加TOF MRA的对比度含液囊肿的诊断用于增强扫描，使轻微强化的组织更好显示多发性硬化的诊断中有助于病灶性质的鉴别（水肿或脱髓鞘）,MTC （Magnetization Transfer Ratio，MTR）MTR（M0Ms）/M0
13、x100MTC的应用间接地，乃至半定量地反应组织中的大分子蛋白含量地变化,MR传递对比,FE MT Imaging,FE Imaging,MR传递对比,MTC 血管成像,常规血管成像,半傅里叶采集,通过采集一半略多的K空间数据，然后利用K空间的对称性对正相位编码数据进行复制，最终由采集和复制数据重建成一幅完整图像。,此法可在空间分辨率不受影响的情况下，缩短采集时间，降低运动伪影的影响，但图像的信噪比会下降,50% Pixels are erased in the K-Space & their Image,40% Pixels are erased in the K-Space & their
14、 Image,30% Pixels are erased in the K-Space & their Image,20% Pixels are erased in the K-Space & their Image,10% Pixels are erased in the K-Space & their Image,HASTE,水成像技术,原理,依赖于重T2加权，使含有长T2弛豫时间的液体重点突出而显示出来, 图像中静态或缓慢流动的液体为高信号，而周围背景组织为低信号静态液体的横向弛豫时间T2很长，约等于体内其他固态组织的20倍，其次这些液体是基本静止不动的，因此不会对成像过程造成干扰,T2
15、曲线,长TR得到T2的效果，特长TE增强T2的效果，更重要的是将一般的组织结构信号压低，从而突出含水的信号,MR水成像参数的选择,TR时间至少大于组织中最长T1值的4倍，以得到水质子的最大信号强度；翻转角为900，以保证纵向磁化矢量完全恢复，也是为获得最大信号强度,水成像的应用范围,水成像技术的临床应用主要包括有MR胰胆管、尿路、脊髓、迷路、涎管、输卵管成像等方面,磁共振胰胆管成像（MRCP）,采用重T2W加抑脂肪技术亮化胆汁、胰液，而背景信号受到抑制。同时能勾画出高信号中结石的充盈缺损以及显示出胆管扩张，狭窄，胆管炎，吻合口狭窄和其它良恶性病变并作出评价,常采用的技术有2DFSE，3DFSE
16、，单个薄层SSFSE或多个薄层SSFP以及FASE等序列，为消除呼吸运动的影响常采用的方法为：一是屏气成像技术，二是采用呼吸门控触发技术,SSFSE的图像特点及临床应用,成像速度快，可用于屏气扫描和不能配合的患者及儿童，还可用于定位像。回波链长，可获得重T2加权，用于水成像：MRCP、MRU。SNR低，边缘模糊伪影严重，图像不清晰。与EPI相比几何变形不敏感。,MR胆道成像（MRCP）,肠道水对胆道显示的影响,胰头癌的MRCP,MR迷路成像,MR迷路成像，可突出膜迷路和内听道内的液体信号而把其它组织信号抑制，从而清楚显示膜迷路结构，内听道内的神经，以及桥小脑角和内听道内重要的小血管等。,MR尿
17、路水成像,MR尿路水成像（MR Urography MRU），检查前为使肾盂肾盏和输尿管扩张，在检查前多饮水或注射速尿，MRU对小儿先天性泌尿系统畸形的显示较好，但对泌尿扩张诊断的特异性差，不能很好的鉴别是膀胱输尿管的返流，巨输尿管，感染后输尿管失弛缓还是阻塞性输尿管扩张，对结石的诊断敏感性也并不太高,MR脊髓成像,显示椎管内正常的解剖结构和病理状况，明确梗阻部位、范围及异常病变的特征，梗阻的远端、近端均可展示，还可以同时展示肿物内的异常信号，有利于定性诊断,无相位卷积技术,将FOV沿相位方向增加一倍，相位矩阵也增加一倍，以保证在相位方向的组织结构不卷入FOV之内，主要应用于小视野的扫描，如垂
18、体、颞颌关节等。扫描时间因相位矩阵的增加会相应增加,卷摺伪影,并行采集技术,扫描时间的公式,Scan TimeTR * Phase * NEX / ETL,TR：重复时间Phase：相位编码数NEX：激励次数ETL：一次TR时间里的采集次数（回波链）减少扫描时间都逃不出这个公式,并行采集技术,采用多通道相控阵线圈减少k空间相位编码线的密集度（矩形FOV）利用线圈敏感度的信息填充缺失的K空间的相位编码线加快采集速度8倍以上,相控阵线圈组成,相控阵线圈由多个表面线圈组成，具有高SNR和高覆盖范围的优点。,相控阵线圈特点,每个线圈分别接收信号并送入不同的通道综合每个线圈的信号，得到一个大FOV的图像
19、,既然每个线圈获得的信号都是独立的，是否可以通过一些算法加快图像采集？,并行采集技术的产生,SENSE缩短扫描时间,SENSE也是通过减少Phase编码线来加速图像采集。,常规扫描,并行采集扫描,SENSE伪影产生,减少相位编码线会导致图像发生卷褶,以2个线圈单元为例,1,2,线圈的位置,加速因子为2时，产生卷褶的图像,卷褶图像信号值的组成,每个线圈单元所获得的卷褶图像中某点的信号值由两部分组成。在不同的线圈单元所获得的卷褶图像的同一点的信号值大小是不一样的。,SENSE,通过解方程式，我们就可以得到无卷褶伪影的图像,SENSE的特点,理论上有N个线圈单元，就可以建立N个方程组,获得N个卷褶图
20、像，FOV缩小到原来的1/N，速度提高N倍。但实际上速度提高N。由于减少了相位编码线，所以SNR会成平方根比例下降。对线圈的大小，排布和几何形状要求没有SMASH高。,并行采集技术,优点：加快采集时间采集时间不变时可增加空间分辨率和三维采集范围提高时间分辨力增加采集次数，提高信噪比减少单次激发EPI序利的磁敏感伪影缩小回波间隔，提高图像质量,mSENSE Modified SENSitivity Encoding（灵敏度编码）ASSET (Array Spatial Sensitivity Encoding Technique) SENSE (Sensitivity Encoding),基于图
21、像域,ASSET - AST（空间敏感编码并行采集技术）Array Spatial Sensitivity Encoding Technique,用于减少扫描时间减少EPI伪影用于相控阵线圈,1.0 T ASSET T1 肝脏 256x192, 20s, 24 层,注意需做ASSET 校正扫描调整线圈信号特性,基于K空间,SMASH (SiMultaneous Acquisition of Spatial Harmonics) NoneGRAPPA (GeneRalized Autocalibrating Partially Parallel Acquisition) Siemens,FOV过
22、小伪影特点：类似卷褶伪影，但多出现在图像中心。图像中心条带状伪影，信噪比明显降低。解决办法：增大扫描FOV，相位方向FOV必须尽量选择 1,并行采集伪影,FOV = 22x17,FOV = 30x23,FOV = 34x26,FOV = 26x20,参考扫描,并行采集需要线圈单元空间敏感度的差异来消除伪影校准信号可以提供线圈敏感度的差异,mSENSE？Or GRAPPA？,预卷褶 即使不应用并行采集，由于FOV要小于目标物体，因此会发生图像折叠mSENSE不能处理预折叠图像，要求有较大的FOV（低分辨率）GRAPPA能处理预折叠图像，可用较小的FOV（高分辨率）,MR波谱成像（Magnetic
23、 resonance spectroscopy，MRS),是目前唯一能无创探测活体组织化学特性的方法。与MRI比较MRS提供的是定量的化学分析，而MRI得到的是组织的解剖图像。,空间定位技术,单体素技术活体影像选择波谱（ISIS）激励回波采集模式（STEAM）点分辨率波谱（PRESS）多体素技术,化学位移 (chemical shift),在化合物分子中参与构成共价键结构的最外层电子并不是仅位于单个的原子核周围，而是以电子云的形式分布与H质子与其他原子之间。由于与H质子所结合的原子核的电荷不同，电子在H质子与相应的原子核间的分布也不同,在外加磁场时，由于H原子核周围电子分布的不同，外层电子对外
24、磁场产生的屏蔽系数i不同，从而使H质子的周围的净磁场强度Bi=B0(1- i)产生变化，造成不同化合物中的H质子的进动频率不同,氢质子进动频率的微小差异与外磁场强度成正相关，但远小于外磁场，仅为外磁场的百万分之几，不同的化合物的磁共振频率的差异，在MRS的检查中的单位是ppm,SpectroscopyNAA（N乙酰天门冬氨酸）位于波谱2.0ppm处。Cho(胆碱）位于波谱3.2ppm处。Cr(肌酸）位于波谱3.0ppm处。Lac(乳酸）位于波谱1.32处,Probe SV 和 SI（脑质子波谱单体素、2D）,波谱可以提供肌酸、胆碱、NAA、肌醇等组织的定量信息。,脑波谱成像,Probe2001
25、,PROBE-SI 1500/14424 x 24 14.4 min,3D Spectroscopy CSI,Only 3D Brain Spectroscopy package for Tumor characterization,150,12x12 matrix voxels: 60*60*10 mmFree breathing1H DecouplingNOETR 5s,Courtesy: Vanderbilt University, Nashville, USA,31P Spectroscopy at 3T2DSI Liver,波谱兴趣区的定位,波谱的伪影,化学位移伪影：1、激发的化学位移伪影；2、化学位移偏移磁敏感性伪影运动伪影,
