医学学习课件：MRI化学位移成像技术原理及应用浅学

1、MRI化学位移成像技术原理及应用浅学,化学位移成像（chemical shife imaging）也称同相位（in phase）/反向位（out of phase）成像。 在腹部磁共振扫描中，“同反序列”是很重要的一个序列，或者又叫“双回 波序列”。这个序列是一个2D的梯度回波序列，在一个TR（重复时间里） 采集两个回波（两个TE），所以又叫双回波序列。,一、原理 二、应用 三、临床应用,同反相位成像原理,进动频率差异 人体MR的信号主要来源于两种成分：水和脂肪。 水分子中氢质子的化学键为O-H键，而脂肪分子中氢质子的化学键为C-H键。 由于这两种结构中氢质子周围电子云分布的不同，造成水分子中

2、氢质子所感 受到的磁场强度稍高些，最终导致水分子中氢质子的进动频率要比脂肪分子 中氢质子稍快些，其差别约3.5ppm，ppm代表part per million也就是百万分之 一，相当于150Hz/T。这种进动频率的差异随场强增大而增加。,水和脂肪中的氢质子进动频率差异,In phase & Out of phase,同代表同相位，in phase，指水和脂肪中的氢质子相位处于同一方向； 反代表反相位，out of phase，指水和脂肪中的氢质子相位处于相反方向,In phase,Out of phase,水和脂肪的同相位、反相位示意图,二、应用,化学位移成像技术多采用2D扰相GRE T1W

3、I 序列，利用该序列很容易获得 反相位和同相位图像。 扰相GRE T1WI 序列需要选择不同的TE值可得到同/反相位图像，关键在于 如何选择合适的TE。不同场强的扫描机应该采用不同的TE进行同/反相位成 像，公式如下： 同相位TE=1000ms/150Hz/T*场强 反相位 TE=同相位TE/2 如1.5T扫描机，同相位TE=1000ms/150Hz/T*1.5T=4.4ms，反相TE=2.2ms,Dixon技术(水脂分离成像技术),利用同相位像和反相位像，还可产生单独的“水”或“脂肪”信号的图像。 W：脂肪的信号强度 F：水的信号强度 I同：同相位信号强度 I反：反相位信号强度 I同=W+F

4、 I反=W-F 两式相加和相减可得到 W=(I同+I反)/2 F=(I同-I反)/2,Dixon技术不但可以采用绕向GRET1WI序列，也可采用SE或FSE序列。采 用了SE或FSE序列后，Dixon技术方能在低场强条件下较容易实现脂肪抑制。 在低场强，SE或FSE都可利用Dixon方法进行获得水脂分离图像，应用较多 的是骨关节系统。,反相位图像特点,1、水脂混合组织信号明显衰减 2、纯脂肪组织的信号没有明显衰减。 3、勾边效应,反相位图像特点,1、水脂混合组织信号明显衰减，其衰减程度一般超过频率选择饱和法脂肪抑制技术。 假设某组织的信号30来自脂质，70来自水分。如果利用频率选择饱和 法进行

5、脂肪抑制，即便所有来自脂质的信号完全被抑制，那么还保留70来 自水分子的信号，即信号衰减幅度为30；而在反相位图像上，则不仅30 的脂质信号下消失，同时70来自水分子的信号中，也有30被脂肪质子抵 消，组织仅保留原来信号的40，信号衰减幅度达60。,2、纯脂肪组织的信号没有明显衰减。 几乎接近于纯脂肪的组织如皮下脂肪，所含的水分极少，在反相位图像上，两种质子能够 相互抵消的横向磁化矢量很少，因此组织的信号没有明显的衰减。 3、勾边效应。 反相位图像上，周围富有脂肪组织的脏器边缘会出现一条黑线，把脏器的轮廓勾画出来。 因为一般脏器的信号主要来自水分子，而其周围脂肪组织的信号主要来自脂 肪，所以在

6、反相位图像上，脏器和周围脂肪组织的信号下降都不明显，但在 两者交界面上的各像素中同时夹杂有脏器（水分子）和脂肪，因此在反相位 图像上信号明显降低，从而出现勾边效应。,临床应用,临床应用： （1）脂肪肝的诊断与鉴别诊断。 （2）鉴别肝脏局灶性病变内是否有脂肪变性。 因为肝脏局灶性病变中发生脂肪变性者多为肝细胞腺瘤或高分化肝细胞癌 （3）肾上腺瘤的诊断与鉴别。 因为肾上腺腺瘤中含有脂质，在反相位上图像信号明显减低，利用化学位 移成像技术 判断肾上腺结节是否为腺瘤的敏感性为70-80，特异性高达90-95。,（4）肾脏或者肝脏血管平滑肌脂肪瘤等其他含脂病变的诊断与鉴别诊断。 （5）有助于脊柱单纯性和

7、病理性压缩性骨折的诊断和鉴别诊断 快速梯度回波反相位序列上，病理性压缩性骨折多为高信号，单纯性压 缩椎体则大多表现为低信号 （6）椎体良性病变组反相位变现为低信号，同相位高信号；椎体恶性病变显 示为反相位高信号，同相位低信号。,脂肪抑制技术在MRI中一个重要的应用就是定性显示含脂肪的病变。他能用 来辨认主要含脂肪的组织，但是当组织内脂肪和水的含量接近时，多数组织 的脂肪抑制技术不能很好的抑制脂肪信号，在这种情况下，可用同相位反相 位成像技术抑制组织内的脂肪信号。,只有当体素内的脂肪和水的含量相近时才会发生矢量抵消现象。当一个主要 含脂肪的结构一个含水很多的结构想毗邻时，在反相位图像上信号的丢失只 会出现在它们之间的交界处（勾边效应），因为该处的脂肪