(完整版)磁共振血管成像

1、磁共振血管成像一、磁共振成像磁共振成像(Magneticresonanceimaging,MRI)是近年來應(yīng)用于臨床的先進(jìn)影像學(xué)檢查技術(shù)之一。1946年美國哈佛大學(xué)的Percell及斯坦福大學(xué)的Bloch分別獨(dú)立地發(fā)現(xiàn)磁共振現(xiàn)象并接收到核子自旋的電信號，同時將該原理最早用于生物實(shí)驗(yàn)。1971年發(fā)現(xiàn)了組織的良、惡性細(xì)胞的MR信號有所不同。1972年P(guān).C.Lauterbur用共軛攝影法產(chǎn)生一幅試管的MR圖像。1974年出現(xiàn)第一幅動物的肝臟圖像。隨后MRI技術(shù)在此基礎(chǔ)上飛速發(fā)展，繼而廣泛地應(yīng)用于臨床。磁共振成像的基本原理是將受檢物體置于強(qiáng)磁場中，某些質(zhì)子的磁矩沿磁場排列并以一定的頻率圍繞磁場方向運(yùn)

2、動。在此基礎(chǔ)上使用與質(zhì)子運(yùn)動頻率相同的射頻脈沖激發(fā)質(zhì)子磁矩，使其發(fā)生能級轉(zhuǎn)換，在質(zhì)子的馳豫過程中釋放能量并產(chǎn)生信號。MRI的接受線圈獲取上述信號后通過放大器進(jìn)行放大，并輸入計算機(jī)進(jìn)行圖像重建，從而獲得我們需要的磁共振影像。磁共振成像的優(yōu)勢在于無輻射、無創(chuàng)傷；多方位、任意角度成像；成像參數(shù)多，對病變部位和性質(zhì)有較強(qiáng)的診斷意義；軟組織分辨率高等，日益受到臨床的關(guān)注與歡迎。二、磁共振血管成像磁共振血管成像(MagneticResonanceAngiography，MRA)是顯示血管和血流信號特征的一種技術(shù)。MRA不但可以對血管解剖腔簡單描繪，而且可以反應(yīng)血流方式和速度等血管功能方面的信息。近幾年來該

3、技術(shù)發(fā)展迅速，可供選擇的磁共振血管成像技術(shù)有多種：（一）時間飛越法時間飛越法（TimeofFlight，TOF）血管成像的基本原理是采用了“流動相關(guān)增強(qiáng)機(jī)制，是目前較廣泛采用的MRA方法。TOF血管成像用具有非常短TR的梯度回波序列。由于TR短，靜態(tài)組織在沒有充分弛豫時就接受到下一個脈沖的激勵，在脈沖的反復(fù)作用下，其縱向磁化矢量越來越小而達(dá)到飽和，信號被衰減，對于成像容積以外的血流，因?yàn)殚_始沒有接受脈沖激勵而處于完全弛豫狀態(tài)，當(dāng)該血流進(jìn)入成像容積內(nèi)時被激勵而產(chǎn)生較強(qiáng)的信號。TOFMRA極大地依賴于血管進(jìn)入掃描層面的角度，所以在用TOF法進(jìn)行血管成像時掃描層面一般要垂直于血管走向。另外，在TOF

4、血管成像中，通過在成像區(qū)域遠(yuǎn)端或近端放置預(yù)飽和帶，去除來自某一個方向的血流信號，因而可以選擇性地對動脈或靜脈成像。.三維（3D）單容積采集TOF法MRA3DTOF法MRA采用同時激勵一個容積，這種容積通常38mm厚，含有幾十個薄層面。3DTOF的最大優(yōu)點(diǎn)是可以薄層采集，可薄于lmm，最終產(chǎn)生很高分辨率的投影。另外，3DTOF對容積內(nèi)任何方向的血流均敏感，所以對于迂曲多變的血管，如腦動脈的顯示有一定優(yōu)勢。但是對于慢血流，因其在成像容積內(nèi)停留時間較長，反復(fù)接受多個脈沖的激勵，可能在流出層塊遠(yuǎn)端之前產(chǎn)生飽和而丟失信號，所以3DTOF不適于慢血流的顯示，也因此不能對大范圍血管（例如頸部血管）成像，這是

5、3DTOF的主要缺陷。3DTOF一般不用于靜脈以及具有嚴(yán)重狹窄和流速較低的動脈。.二維（2D）單層面重疊TOF法MRA2DTOF是依次采集一組薄的二維層面，在一個TR周期只采集一個層面，因?yàn)樵赥R之間血流只需要穿行一個層面的短距離，所以血流被飽和的程度較小，即使慢血流也能形成良好的信號對比，因此2DTOF主要用于慢血流的顯示，2DTOF對慢血流比3DTOF要敏感得多，可較好地描述顯著狹窄區(qū)的真正管徑，2DTOF可用于腦部靜脈血管成像。另外，由于2DTOF的飽和效應(yīng)較小，故可以對大范圍的血管成像，例如，在頸部血管和肢體血管成像中宜選用2DTOF方法。在搏動性強(qiáng)的血管區(qū)域（例如肢體血管），還可以采

6、用心電門控2DTOF方法成像，降低運(yùn)動偽影，心電觸發(fā)2DTOFMRA在檢測血管阻塞性疾病方面具有較高的敏感性和特異性。由于2DTOF的分辨力不如3DTOF，所以實(shí)際掃描中層面之間要有一定重疊；這樣既提高了2DTOFMRA的分辨力，又降低了層面間的黑線偽影，使血管投影均勻。.多個重疊薄層塊采集MRA多個重疊薄層塊采集（MultipleOverlappedThinSlabAcquisition，MOTSA）MRA結(jié)合上述2種方法，連續(xù)采集多個重疊的薄的3D層塊，因?yàn)檫@些層塊薄，所以當(dāng)血液穿過它時幾乎沒有飽和。典型的乂。1$人層塊大約1648mm厚，層塊越薄，穿過層塊的飽和越少，流動信號越強(qiáng)。MOT

7、SA的優(yōu)點(diǎn)是可在大的血管成像范圍內(nèi)提供高對比和高分辨率的圖像。MOTSA的缺陷是存在層塊邊緣偽影（SlabBoundaryArtifact，SBA）和血管截斷現(xiàn)象。SBA偽影表現(xiàn)為層塊的相接處的一條穿過血管的暗線，這是由于層塊邊緣的信號比中間的要暗。層塊之間互相重疊，可以減少SBA偽影，重疊越多，SBA偽影越小，但造成MOTSA的成像時間較長。（二）相位對比法相位對比（PhaseContrast，PC）法MRA技術(shù)是另一種有價值的評價血管疾病的方法。PCA與TOFMRA的重要區(qū)別是像素強(qiáng)度代表的是磁化矢量的相位或相位差，而不是組織磁化強(qiáng)度。相位對比血管成像最常用的方法是用雙極梯度對流動編碼，即

8、在梯度回波序列的層面選擇與讀出梯度之間施加一個雙極的編碼梯度，該梯度由兩部分組成，這兩部分梯度脈沖的幅度和間期相同而方向相反。第一部分過程中，沿梯度方向場強(qiáng)不同，因而進(jìn)動頻率不同，最后造成相位不同；第二部分開始后，靜止組織自旋反轉(zhuǎn)過來進(jìn)動，最終正相期獲得的相位與負(fù)相期丟失的相位相等，靜息組織相位最終為零而流動組織的自旋還要運(yùn)動一段距離到不同位置，所以第二部分結(jié)束時相位不回到零，流動的剩余相位與移動距離成正比，即與速度成正比。PCMRA過程基本上由三步構(gòu)成，首先，采集兩組或幾組不同相位的運(yùn)動質(zhì)子群的影像數(shù)據(jù)；然后，選取一種適宜的演算方法對采集的相位進(jìn)行減影；靜態(tài)組織減影后相位為零，流動組織根據(jù)不

9、同速度具有不同的相位差值最后，將相位差轉(zhuǎn)變成像素強(qiáng)度顯示在影像上。流動組織的相位偏移不僅與速度成正比；而且與梯度的幅值和間期成正比。采集前可根據(jù)所要觀察的血流的速度，選擇一個速度編碼值，即選定了梯度的幅值和間期，在圖像上能突出顯示該速度的血流。另外，只有沿編碼方向的自旋運(yùn)動才會產(chǎn)生相位變化。如果血管垂直于編碼方向，它在PCMRA上會看不到。操作者可選擇編碼梯度沿任意軸，例如層面選擇方向、頻率編碼方向、相位編碼方向或所有三個方向。當(dāng)流動在每個方向都有時，采集需沿三軸加流動編碼梯度，這樣掃描時間是沿一個方向時的23倍。PCMRA的參數(shù)選擇靈活性較大，使之比TOF成像方式更為復(fù)雜。常用的PC方法有：

10、1.3DPC3DPC是最基本的PC方法，其優(yōu)點(diǎn)是能用很小體素采集，以減少體素內(nèi)失相位并提高對復(fù)雜流動和湍流的顯示。另外，3DPC可在多個視角對血管進(jìn)行投影。2.2DPC2DPC是對一個或多個單層面成像；每次只激發(fā)一個層面。2DPC成像時間短，但空間分辨力低，常用于3DPC的流速預(yù)測成像。3.電影PC電影PC是以2DPC為基礎(chǔ)，其圖像是在心動周期的不同時刻（時相）獲得的，這種采集需要心電或脈搏門控。電影PC在評價搏動血流和各種病理流動狀態(tài)方面很有用。與TOF法相比，PCMRA有更好的背景抑制，具有較高的血管對比；能區(qū)分高信號組織（例如脂肪和增強(qiáng)的腫瘤組織）與真實(shí)血管，能提高小血管或慢血流的檢測敏

11、感度，而TOF可用于觀察血管與周圍結(jié)構(gòu)的關(guān)系。目前，常用PC法進(jìn)行腦靜脈竇的成像。（三）三維對比劑動態(tài)增強(qiáng)血管成像近年來隨著磁共振成像設(shè)備軟件和硬件的發(fā)展，尤其是梯度磁場技術(shù)的發(fā)展，乂區(qū)掃描速度越來越快，一種新的MRA方法一對比增強(qiáng)MRA（ContrastEnhancedMRA，CEMRA）應(yīng)運(yùn)而生。CEMRA適用范圍廣，實(shí)用性強(qiáng)，尤其對生理運(yùn)動區(qū)的胸部血管（包括心臟大血管、肺血管）、腹部血管以及搏動性強(qiáng)的四肢血管顯示極佳。例如，在肢體血管成像中，CE-MRA能夠克服普通TOF和PCA技術(shù)成像時間較長、過高評價血管狹窄、搏動偽影明顯的缺點(diǎn)，并具有高空間分辨力。CE-MRA使用極短TR與極短TE的快速梯度回波序列，在如此短TR與TE的情況下，各種組織的縱向磁化都很小，其信號強(qiáng)度也很小。如果在血管內(nèi)團(tuán)注順磁對比劑，血液的T1弛豫時間會極度縮短，血管T1弛豫時間遠(yuǎn)短于背景組織的T1弛豫時間，血液呈高信號，在血管與背景間形成強(qiáng)烈對比。另外，根據(jù)對比劑到達(dá)各級血管的首過時間，可以設(shè)定最佳數(shù)據(jù)采集時間，有目的性選擇動脈或靜脈成像。用于這種動態(tài)CE-MRA的脈