血流对磁共振图像的影响.ppt

流动对磁共振图像的影响 1 人体内有许多流体存在 比如血液 淋巴液和脑脊液 2 在磁共振成像中 流体在图像上的表现是复杂的 有时信号增加 有时信号降低 3 流体在MR上的表现与下列许多因素有关 组织特征 流速 流动形式 脉冲序列 序列参数 流动物质与成像层面的位置关系 一些特殊技术的运用等 如预饱和脉冲 门控技术等 目的 分析血流对磁共振图像影响的原理 包括流出饱和原子核 流出受激原子核和在磁场梯度作用下的相位编码 磁共振血管成像 magneticresonanceangiography MRA具有无创伤性 成像时间短 通常 如头 颈部的MRA 无需注射对比剂 可在三维空间显影 成像方法主要有 一种是描述组织磁化矢量的大小 是时间飞越法 另一种方法是显示组织磁化矢量的相关方向或相位 是相位对比法 一 时间飞越法MRA 一 基本原理时间飞越 timeofflight TOF 法的基础是静止组织的磁化饱和与流入的充分磁化的血液之间的关系 即 流动相关增强 机制 流动相关增强效应也称流入效应 时间飞越效应 该效应是流动的自旋流进静态组织区域产生比静态组织高的MR信号 一 基本原理 产生流入效应的原因 当所使用的脉冲序列的TR非常短 TR远小于组织T1 时 成像容积内的静态组织经过连续多次的RF脉冲的激发 其MZ处于饱和状态 弛豫中有很小的磁化矢量恢复 静态组织产生的MR信号很小 成像容积以外的流体 未受到RF的激发 具有很大的MZ 当其以一定速度流入成像容积时 在下一个RF激发时就产生很高的信号 这样流动的血管与静态组织之间就产生了很高的信号对比 二 TOF血管成像的饱和效应 如果血液在容积内停留几个脉冲的时间 也会受到短TR脉冲的反复激发被饱和 导致丢失信号 TOF法要求血液以较高的速度进入扫描容积 并在短时间内穿过该容积 这样血液饱和小而呈高信号强度 或采用较薄的成像容积 以减少饱和 二 TOF血管成像的饱和效应 血管饱和效应大小决定于流速 TR和容积厚度 快速流动的血液饱和效应小 缓慢流动的血液饱和效应大 垂直于层面流动的血液饱和效应小 对于垂直于容积层面流动的血液 当满足v D TR时 v为血液流速 D为容积厚度 血管的MR信号最高 三 不同的TOF方法 1 二维TOFMRA是依次采集一组薄的单层二维层面 每个TR周期只采集一个层面 一个层面全部采集完成后 位置稍微移动 再采集另一个相邻层面 多层面成像是在一个TR周期中采集所有层面 因为在TR间血流只需要穿行一个层面的短距离 血流被饱和的程度较小 即使慢血流也能形成良好的信号对比 2DTOF主要用于慢血流的显示 2 二维TOFMRA的优点 1 快速扫描2 最大FRE 因为每个层面是侵入性层面 所谓FRE是在梯度回波序列中 由于没有使用两次RF脉冲的激发 TR时间很短 在成像时RF脉冲对一定层面内或体素内的质子在短时间内进行反复激发 使静止组织饱和 三 不同的TOF方法 1 三维TOFMRA同时采集一个容积 通常3cm 8cm厚 最大优点是可以采集薄于1mm薄层 产生很高分辨力的血管影像 对容积内任何方向的血流均敏感 对于迂曲多变的脑动脉的显示有一定优势 对于慢血流 因在成像容积内停留时间较长 反复接收多个脉冲的激励也会被饱和而丢失信号 所以不适于慢血流的显示 不能对大范围血管成像 三 不同的TOF方法 2 三维TOFMRA 3 三维TOFMRA优点 1 高信噪比 因为由更大的体积得到信号4 三维TOFMRA缺点 1 3D技术易受饱和效应影响2 对慢流速不敏感 2D TOF和3D TOF比较 三 不同的TOF方法 3 多个层块的3DTOFMRA称为 MOTSA multipleoverlappedthinslabacquisition MOTSA结合1 2方法 连续采集多个重叠的薄的3D层块 因为层块很薄 当血液穿过时几乎没有饱和 层块大约16 48mm厚 层块越薄 穿过层块的饱和越少 流动信号越强 优点是可在大的血管成像范围内提供高对比和高分辨力的图像 MOTSA的成像时间较长 且层块的相接处有一个类似血管截断的伪影 即层块边缘伪影 将层块重叠 可以减少伪影 全身MRA 二 相位对比法MRA 一 基本原理相位对比血管成像 PCA 是用磁化矢量的相位或相位差异作为信号强度以抑制背景信号 突出血管的信号 方法是双极梯度对流动编码 在梯度回波序列的层面选择与读出梯度之间施加一个双极的编码梯度 梯度由两部分组成 这两部分梯度脉冲的幅度和周期相同 方向相反 一 基本原理 第一部分过程中 沿梯度方向场强不同 进动频率不同 最后造成相位不同 第二部分开始后 静止组织自旋反转过来进动 最终正相期获得的相位与负相期丢失的相位相等 静态组织相位最终为零 而流动组织的自旋还要运动一段距离到不同位置 所以第二部分结束时相位不回到零 流动的剩余相位与移动距离成正比 即与速度成正比 一 基本原理 流动组织的相位偏移与速度成正比 与梯度的幅值和周期成正比 通过改变梯度的幅值和周期 使某种速度的血流产生的相位差最大 该速度的血流在图像上信号最高 采集前根据要观察的血流的速度 选择一个速度编码值 即选定了梯度的幅值和周期 则在图像上能突出显示该速度的血流 快血流速度编码值约80cm s 中等速度编码值约40cm s 慢血流度编码值约10cm s 一 基本原理 PCA过程 先采集两组或几组不同相位的运动质子群的影像数据 然后选取一种适宜的演算方法对采集的相位进行减影 静态组织减影后相位为零 流动组织根据不同速度具有不同的相位差值 最后将相位差转变成像素强度显示 只有沿编码方向的自旋运动才会产生相位变化 如果血管垂直于编码方向 在PCA上看不到 操作者可选择编码梯度沿任意轴 例如层面选择方向 频率编码方向 相位编码方向或所有三个方向 流动在每个方向都有时 采集需沿三轴加流动编码梯度 二 常用的PCA方法 1 3DPC2 2DPC3 电影PC PCMRA的优点 1 产生幅度图像与相位图像的能力2 较高的背景抑制3 对内部散相或不饱和效应不敏感 PCMRA的缺点 1 需要较长时间完成序列2 对复杂血管的紊乱和散相引起的信号损失比较敏感3 需要假定最大流速来选择最佳流速编码 MRA 原理 TOF当流速较慢或TE较短时 层面内有充分驰豫的质子代替部分饱和的质子 故在下一个90 RF时较周围结构的信号要强 用MIP技术即成PC沿梯度场运动的质子群因有位置改变而在第二个相反Gr作用时相位改变不能反转 形成了流动相位决定的净流速 全身MRA DSA 三 对比增强MRA 对比增强MRA contrastenhancedMRA CE MRA 用极短TR 5ms 与极短TE 2ms 的快速梯度回波序列 在短TR与TE的情况下 各种组织的MZ都很小 信号强度也很小 如果在血管内团注MR顺磁对比剂 血液的T1弛豫时间会极度缩短 血管T1弛豫时间远短于背景组织的T1弛豫时间 血液呈高信号 在血管与背景间形成强烈对比 三 对比增强MRA 根据对比剂到达各级血管的首过时间 可以设定最佳数据采集时间 有目的地选择动脉或静脉成像 用于这种动态CE MRA的脉冲序列的扫描时间非常短 才能与各级血管的首过时间同步 扫描时间一般为10ms 20ms 对于胸 腹部应该行屏气扫描 三 对比增强MRA 四 MRA的图像后处理 上述各个方法的血管图像采集后 得到的只是层面内的血管节段影像 必须用最大信号投影 maximumintensityprojection MIP 重建技术获得整个成像范围的血管影像 MIP是将三维空间的高强度信号投影于一个平面内形成连续的血管立体影像 3D空间的数据投影可以沿着左右方向 前后方向 头尾方向投影 也可采用多角度旋转投影 即先选定某一轴 然后设定投影平面沿着该轴旋转某一角度 最后再投影 MR水成像 MR水成像 1 水成像 即液体成像 是采用长的TE技术 获得重T2WI 突出水的信号 合并脂肪抑制技术 含液态水的器官清晰显影 2 特点 无创伤性 无痛苦 方