【基础理论】重新认识3T磁共振图像特点.doc

【基础理论】重新认识3T磁共振图像特点 在使用3T磁共振的过程中，您是不是也会有如下疑问、不解甚至抱怨？关于3T的迷思 为什么3T图像还不如1.5T图像清楚？为什么3T扫描时间不能比1.5T成倍缩短？为什么1.5T的扫描参数不能用于3T？.小编要说：3T是一把双刃剑，只有正确认识3T的物理基础和图像特点才能获得优秀的图像质量。 1图像信噪比提高 场强越高，磁共振图像信噪比越高，理论上而言沿着主磁场方向上的质子数目随着场强升高而成线性增加。但实际上，受到下文提及的弛豫时间变化影响、人体总热量SAR值的累积等，SNR的提高与场强并不成正比，3T的SNR增加约为1.5T的1.7倍左右。3T磁共振SNR的提高体现在如下几个方面：高信噪比换取更高的时间分辨率和空间分辨率，在做动态多期扫描如LAVA/TRICKS等、做高分辨率及容积扫描BRAVO/CUBE等效果明显优于1.5T；还可以提高波谱和fMRI分辨率，识别更多的代谢物峰或脑激活区。 2图像对比度改变 对于火眼金睛的放射科医生而言，很容易发现3T图像没有1.5T好看，这其实是指对比度。先看一个典型的例子脊柱，下面两幅T1图像，没有经验的人会认为右侧的图像更好，应该是3T的，为什么？看上去更清楚啊，3T图像理所当然应该比1.5T清楚啊！图1 左侧3T，右侧1.5T但是实际上左侧是3T图像，右侧是1.5T图像。这正是部分医生反映3T反倒没有1.5T好的现象，具体而言就是T1上该黑的不黑脑脊液。究其原因，就是因为场强升高，带来的组织纵向弛豫时间T1的延长。我们可以这样来理解：磁共振成像信号产生的过程中，90射频脉冲把宏观磁化矢量Mz“放倒”到水平面上，此时Mz为0；射频脉冲关闭后，Mz开始从0以特定的弛豫速率T1恢复到初始最大值，在此过程中仍受到主磁场B0的牵制和反作用力，所以B0越大，反作用力越大，恢复速度越慢，其T1值越大。表现在图像上，所有物质的T1值都延长了！在完全一样的TR条件下，很多1.5T上短T1的组织看上去变成了等T1或者甚至长T1，T1对比度下降，这在脊柱、头颅表现最为明显。solution T1 对比度下降 - 使用翻转恢复序列T1 Flair 取代T1 FSE 下图为两个3T上采集的胸腰椎图像，左侧是T1 Flair，右侧是T1 FSE。所以3T上使用Flair序列，并不是为了压水！图2 左侧T1 Flair，右侧T1 FSE 3图像采集时间缩短？延长？ 根据前一条，3T下组织T1时间延长，为了使组织信号得到充分的恢复，必然带来重复时间TR的延长。这样将带来扫描时间增加！此外，3T所使用的射频能量更高，SAR值是1.5T的4倍。同样的TR时间，允许扫描的层数将减少，或者反之，扫描层数固定，TR时间必须延长，来进行散热，等待SAR值降低。啥？你的意思是3T比1.5T还慢？某些参数条件下，确实有可能会这样的。所以小编再次强调，不要把1.5T的参数套到3T上，我们需要根据3T的特点进行扫描参数设置，同时规范扫描操作，才可以把3T的优势发挥出来，尤其注意避免下文所提到的伪影。 4磁敏感现象加重 在气体和组织交界面，由于T2*相移，容易出现图像变形或局部低信号甚至无信号区，场强越高，T2*相移更加明显，磁敏感现象加重。在此，小编并没有使用磁敏感伪影一词，因为磁敏感现象虽然会在FIESTA和DWI等图像上带来伪影，甚至影响诊断，但另一方面它可以增加SWAN和BOLD的敏感性，有利于发现出血、钙化、提高PWI和BOLD的敏感性。图3 FIESTA 与DWI图4 SWANsolution 磁敏感伪影 - 使用ASSET/ARC等并行采集技术- 缩短TE、减小体素、增加带宽- 使用螺旋桨DWI扫描 图5 上排为常规DWI，颅底和额叶因假牙导致的磁敏感伪影发生严重变形，下排为PROPELLER DWI序列，可以有效克服磁敏感伪影，消除图像变形 5化学位移现象加重 由于水与脂肪氢质子进动频率差异，其在频率编码方向位移不同，表现为水脂交界面低信号影第一类化学位移伪影。solution 化学位移伪影 - 增加带宽- 使用脂肪抑制或IDEAL序列 图6 左图带宽16kHz，右图带宽32kHz 图7 左图带宽16kHz，右图带宽42kHz在梯度回波序列中容易出现第二类化学位移伪影，由于水的质子进动频率快，间隔一定时间，水和脂肪会周期性地相差180相位，这个周期在1.5T是4.5ms，3T缩短一半，约2.2ms。即2.2ms时，水和脂肪同相位而信号叠加，1.1ms时，水和脂肪反相位而信号相减。所以在进行3T同反相位成像时，务必采集第一个反相位时间和同相位时间图像，否则难以将脂肪成分和因为TE延长带来的信号下降进行鉴别。 图8 左图，同相位TE2.3ms，右图，反相位TE5.8ms。不能诊断脂肪肝。 6电介质伪影加重 由于射频波的驻波效应和人体组织间导电特性的差异，3T上使用的射频波长与人体腹部直径接近，容易在腹部盆腔区域出现信号明暗不均，而且随着腹水的出现和磁场强度增加，该效应会更加明显。下左图为1.5T采集，右图为3T采集。图9 左图1.5T，右图3T。腹水可引起严重的电介质效应，3T对此非常敏感。solution 电介质伪影 - 使用多点激发的射频场- 在腹部盆腔检查中使用电介质垫- 采用PURE/SCIC进行图像均匀性校正 电介质垫置于腹盆部减轻电介质伪影。 7运动伪影加重 场强增高，SNR增高，虽然带来更清晰的细节，有利于观察解剖结构，但是也必须注意到，运动伪影也同样会比1.5T放大，呼吸运动、肠道运动及血管搏动伪影表现更明显。图10 腹部和腰椎图像受到呼吸运动、胃肠道蠕动和大血管搏动影响solution 运动伪影 - 患者严格制动- 合理选择频率及相位编码方向以使伪影避开病灶或重要组织- 合理放置饱和带以去除伪影来源- 正确选择线圈 图11 上图中，使用NV Array_A Coil，线圈覆盖范围非常大，容易把主动脉搏动带入FOV内，表现为颈椎及颈髓内的