脂肪抑制技術(shù)課件

1、MRI脂肪抑制技術(shù)的那些事兒,楊祺 2017-10-20,脂肪的特性,脂肪組織不僅質(zhì)子密度較高，且T1值很短（1.5T場(chǎng)強(qiáng)下約為200 ? 250ms），T2值較長(zhǎng)，因此在T1WI上呈現(xiàn)很高信號(hào)，在T2WI呈現(xiàn)較高信號(hào)，在目前普遍采用的FSE T2WI圖像上，其信號(hào)強(qiáng)度將進(jìn)一步增高脂肪組織的這些特性在一方面可能為病變的檢出提供了很好的天然對(duì)比，如在上腹部核磁檢查中觀看腎上腺是增大變型，周?chē)捎谟兄窘M織的襯托可以很好地顯示。,

2、,,,另一方面脂肪組織的這些特性也可能會(huì)降低MR圖像的質(zhì)量，從而影響病變的檢出。,。具體表現(xiàn)在：（1）脂肪組織引起的運(yùn)動(dòng)偽影。 MRI掃描過(guò)程中，如果被檢組織出現(xiàn)宏觀運(yùn)動(dòng)，則圖像上將出現(xiàn)不同程度的運(yùn)動(dòng)偽影，而且組織的信號(hào)強(qiáng)度越高，運(yùn)動(dòng)偽影將越明顯。如腹部部檢查時(shí)，無(wú)論在T1WI還是在T2WI上，皮下脂肪均呈現(xiàn)高信號(hào)，由于病人不能憋住氣，皮下脂肪將出現(xiàn)嚴(yán)重的運(yùn)動(dòng)偽影，明顯降低圖像的質(zhì)量。（2）水脂肪界面上的化學(xué)位移偽影

3、。（3）脂肪組織的存在降低了圖像的對(duì)比。（4）脂肪組織的存在降低增強(qiáng)掃描的效果。在T1WI上脂肪組織呈現(xiàn)高信號(hào)，而注射對(duì)比劑后被增強(qiáng)的組織或病變也呈現(xiàn)高信號(hào)，兩者之間對(duì)比降低，脂肪組織將可能掩蓋病變。,；,出現(xiàn)化學(xué)位移偽影,脂肪組織引起的運(yùn)動(dòng)偽影。,腹部未做成的,MRI中脂肪抑制的主要意義在于：,（1）減少運(yùn)動(dòng)偽影、化學(xué)位移偽影（2）抑制脂肪組織信號(hào)，增加圖像的組織對(duì)比；（3）增加增強(qiáng)掃描的效果；（4）鑒別病灶內(nèi)是否含有脂肪

4、，因?yàn)樵赥1WI上除脂肪外，含蛋白的液體、出血均可表現(xiàn)為高信號(hào)，脂肪抑制技術(shù)可以判斷是否含脂，為鑒別診斷提供信息。。,抑制脂肪組織信號(hào)，增加圖像的組織對(duì)比,鑒別病灶內(nèi)是否含有脂肪,垂體微腺瘤 T1高信號(hào)需壓脂,,,提高增強(qiáng)掃描的效果,,脂肪抑制成像技術(shù),指在MR成像中通過(guò)調(diào)整采集參數(shù)而選擇性的抑制脂肪信號(hào)，使其失去亮的信號(hào)特征變?yōu)榘敌盘?hào)，以區(qū)分同樣為亮信號(hào)的不同結(jié)構(gòu)，在臨床診斷上具有重要的意義。,一、頻率選擇飽和法：,最常用的脂肪抑制技

5、術(shù)之一。由于化學(xué)位移，脂肪和水分子中質(zhì)子的進(jìn)動(dòng)頻率存在差別，在成像序列的RF施加前，先連續(xù)施加數(shù)個(gè)預(yù)脈沖，如果預(yù)脈沖的頻率與脂肪中質(zhì)子進(jìn)動(dòng)頻率一致，脂肪組織的將被連續(xù)激發(fā)而發(fā)生飽和現(xiàn)象，而水分子中的質(zhì)子由于進(jìn)動(dòng)頻率不同不被激發(fā)。這時(shí)再施加RF，脂肪組織因?yàn)轱柡筒荒茉俳邮苣芰?，因而不產(chǎn)生信號(hào)，從而達(dá)到脂肪抑制的目的,特點(diǎn)：（1）高選擇性。主要抑制脂肪組織信號(hào)，對(duì)其他組織的信號(hào)影響較小。（2）可用于多種序列。（3）預(yù)脈沖將占據(jù)TR間

6、期的一個(gè)時(shí)段，因此會(huì)延長(zhǎng)掃描時(shí)間，并有可能影響圖像的對(duì)比度。（4）對(duì)磁場(chǎng)的均勻度要求很高。（5）進(jìn)行大FOV掃描時(shí)，因梯度場(chǎng)存在，視野周邊區(qū)域脂肪抑制效果較差。（6）場(chǎng)強(qiáng)依賴(lài)性較大，在中高場(chǎng)強(qiáng)下使用可取得好的脂肪抑制效果。（7）運(yùn)動(dòng)區(qū)域脂肪抑制效果差。,大FOV掃描時(shí)視野周邊區(qū)域脂肪抑制效果較差,,,,二、 (Short TI Inversion-Recovery) STIR技術(shù),1. 基本原理反轉(zhuǎn)恢復(fù)(IR)序列是在每個(gè)脈沖

7、序列周期開(kāi)始時(shí)，首先對(duì)成像層面施加180°反相射頻脈沖，使成像層面的宏觀磁化矢量翻轉(zhuǎn)至主磁場(chǎng)的反方向，當(dāng)180°脈沖停止，縱向弛豫過(guò)程立即開(kāi)始，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間后再進(jìn)行信號(hào)讀取，信號(hào)讀取部分可以是自旋回波（IR-SE），也可以是梯度回波（IR-GR），甚至可以是快速自旋回波（IR-FSE）。180°翻轉(zhuǎn)脈沖和信號(hào)讀取部分的第一個(gè)激發(fā)脈沖之間的間隔時(shí)間稱(chēng)為反轉(zhuǎn)時(shí)間（Inversion Time，TI），TI是IR

8、序列的重要參數(shù)，在脂肪抑制技術(shù)中所用的序列為短TI反轉(zhuǎn)恢復(fù)(STIR)序列。,180?反轉(zhuǎn)預(yù)脈沖后與90?脈沖后組織縱向弛豫的比較 圖中縱坐標(biāo)為縱向磁化矢量（Mz）的大小（以％表示），橫坐標(biāo)為時(shí)間（以ms表示）；細(xì)曲線(xiàn)為甲組織的縱向弛豫曲線(xiàn)，粗曲線(xiàn)為乙組織的縱向弛豫曲線(xiàn)，甲組織的縱向弛豫速度快于乙組織。圖a示90?脈沖后兩種組織開(kāi)始縱向弛豫，經(jīng)過(guò)TR后兩種組織的縱向磁化矢量的差別即T1對(duì)比。圖b示180?脈沖使縱向磁化矢量偏轉(zhuǎn)到反方向

9、，180?脈沖結(jié)束后，兩種組織開(kāi)始縱向弛豫，縱向磁化矢量從反向最大逐漸縮小到零，又從零逐漸增大到正向最大，同時(shí)由于縱向弛豫過(guò)程延長(zhǎng)，甲組織和乙組織的T1對(duì)比加大，約為90?脈沖激發(fā)后的2倍。,由于人體組織中脂肪的T1值最短，因此180?脈沖后其縱向磁化矢量從反向最大到過(guò)零點(diǎn)所需的時(shí)間很短，因此如果選擇短TI則可有效抑制脂肪組織的信號(hào)。抑制脂肪組織信號(hào)的TI等于脂肪組織T1值的69%。由于在不同的場(chǎng)強(qiáng)下，脂肪組織的T1值將發(fā)生改變，因此抑

10、制脂肪組織的TI值也應(yīng)作相應(yīng)調(diào)整。在1.5 T的掃描機(jī)中，脂肪組織的T1值約為200 ~ 250 ms，則TI =130 ~ 175 ms時(shí)可有效抑制脂肪組織的信號(hào)。,,,STIR特點(diǎn)：(1)場(chǎng)強(qiáng)依賴(lài)性低。低場(chǎng)環(huán)境也能取得較好的脂肪抑制效果。(2)與頻率選擇飽和法相比，磁場(chǎng)的均勻度要求較低。(3)大FOV掃描能取得較好的脂肪抑制效果。(4)信號(hào)抑制的選擇性較低。如果某種組織的T1值接近于脂肪，其信號(hào)將被抑制。(5)在對(duì)比增強(qiáng)掃

11、描中，由于順磁性造影劑可顯著縮短血供豐富組織的T1值，而脂肪因少血管，T1值幾乎不受影響，STIR序列反而使病變組織與脂肪組織的對(duì)比變差，甚至使病灶信號(hào)完全丟失，因此在增強(qiáng)掃描時(shí)不適宜用STIR序列(6)由于TR延長(zhǎng)，掃描時(shí)間較長(zhǎng)。,考慮左側(cè)頸5-胸1椎管內(nèi)神經(jīng)根節(jié)前根撕裂,,,,三、頻率選擇反轉(zhuǎn)脈沖脂肪抑制技術(shù)（SPIR),一種新的脂肪抑制技術(shù)，實(shí)際是上述兩種脂肪抑制技術(shù)的組合，該技術(shù)既考慮了脂肪的進(jìn)動(dòng)頻率，又考慮了脂肪組織的短T1

12、值特性。 。在真正RF激發(fā)前，先對(duì)被檢區(qū)進(jìn)行預(yù)脈沖激發(fā)，這種預(yù)脈沖的帶寬很窄，中心頻率為脂肪中質(zhì)子的進(jìn)動(dòng)頻率，僅有脂肪組織被激發(fā)，且這一脈沖略大于90°，脂肪組織會(huì)出現(xiàn)一個(gè)較小的反方向縱向磁化矢量，預(yù)脈沖結(jié)束后，脂肪組織發(fā)生縱向弛豫，其縱向磁化矢量將發(fā)生從反向到零，然后逐漸恢復(fù)到正向直至平衡狀態(tài)。預(yù)脈沖僅略大于90°，因此從反向到零需要的時(shí)間很短，選擇很短的TI（10～20ms），僅需要一次預(yù)脈沖激發(fā)就能對(duì)三維掃描

13、容積內(nèi)的脂肪組織進(jìn)行很好的抑制，因此采集時(shí)間也僅略有延長(zhǎng)。該抑制技術(shù)一般用于三維快速GRE序列(體部三維屏氣擾相GRE T1WI或CE-MRA）,特點(diǎn)：（1）僅少量增加掃描時(shí)間。（2）一次預(yù)脈沖激發(fā)即完成三維容積內(nèi)的脂肪抑制。（3）幾乎不增加人體射頻的能量吸收。（4）對(duì)場(chǎng)強(qiáng)的強(qiáng)度和均勻度要求較高。,四、選擇性水或脂肪激發(fā)技術(shù)（ Water Excit ）,選擇性激發(fā)技術(shù)可以選用水激發(fā)（抑制脂肪信號(hào)而獲得水信號(hào)）或脂肪激發(fā)（抑制水

14、信號(hào)而獲得脂肪信號(hào)）。選擇性激發(fā)技術(shù)通常選用頻率和空間選擇的二項(xiàng)脈沖，這種脈沖實(shí)際上是偏轉(zhuǎn)角和偏轉(zhuǎn)方向不同的多個(gè)脈沖的組合。如一個(gè)90°的二脈脈沖可以由一個(gè)22.5°、一個(gè)45°和一個(gè)22.5°脈沖組合而成。,,這是 1-2-1組合脈沖，90°脈沖由一個(gè)22.5°、一個(gè)45°和一個(gè)22.5°脈沖組合而成。圖中白箭代表水質(zhì)子的宏觀磁化矢量（M），灰箭代表脂質(zhì)子

15、的M。第一個(gè)22.5°脈沖激發(fā)后水和脂肪的M處于同相位，過(guò)了一定時(shí)間后兩者將處于反相位，這時(shí)施加45°脈沖，這樣這兩種M又在同一平面且處于同相位，但他們與主磁場(chǎng)（B。）的交角不同，脂肪的M為22.5°，水的M位67.5°，再過(guò)了一段時(shí)間后，這兩種宏觀磁化矢量又處于反相位，這是給予第2個(gè)22.5°脈沖，這個(gè)脈沖把脂肪的M打回到B。方向，脂肪沒(méi)有信號(hào)，而把水的M打到XY平面，因此只有水的信號(hào)

16、可以采集到。,頭血管MRA,臂叢神經(jīng),,腹部增強(qiáng)（FLASH T1WI）,,五、化學(xué)位移成像和Dixon技術(shù),化學(xué)位移成像技術(shù)也成同相位/反相位成像，是根據(jù)水和脂肪在外磁場(chǎng)的作用下，共振頻率不一樣，質(zhì)子間的相位不一致，在不同的回波時(shí)間可獲得不同相位差的影像這一基本原理而開(kāi)發(fā)的脂肪抑制序列。所謂相位是指在橫向平面磁化矢量的相位角。當(dāng)脂肪質(zhì)子和水質(zhì)子處于同一體素中時(shí)，由于它們有不同的共振頻率，在初始激發(fā)后，這些質(zhì)子間隨著時(shí)間變化相位亦發(fā)

17、生變化，在激勵(lì)開(kāi)始的瞬間，脂肪質(zhì)子和水質(zhì)子處在同一相位，即它們之間的相位差為零，而水質(zhì)子比脂肪質(zhì)子進(jìn)動(dòng)頻率快3.5ppm，相當(dāng)于150Hz/T。經(jīng)過(guò)數(shù)毫秒后，兩者之間的相位差變?yōu)?80°，它們處于反相位；再經(jīng)過(guò)數(shù)毫秒后，相對(duì)于脂肪質(zhì)子，水質(zhì)子完成360°的旋轉(zhuǎn)，它們又處于同相位，因此通過(guò)選擇適當(dāng)?shù)幕夭〞r(shí)間，可在水和脂肪質(zhì)子宏觀磁化矢量相位一致或相位反向時(shí)采集回波信號(hào)分別得到這兩種成分信號(hào)相減的差值或相加的和，即反相位

18、圖像或同相位圖像。,化學(xué)位移成像多用于2D擾相GRE T1WI序列。得到同相位和反相位圖像的關(guān)鍵在于選擇合適的TE。計(jì)算公式同相位TE=1000ms/（ 150Hz/T X場(chǎng)強(qiáng)T）反相位TE=同相位TE/2,懷疑左側(cè)腎上腺腺瘤,,,Dixon法是由Dixon提出，其基本原理與Opposed-phase法相似，分別采集水和脂肪質(zhì)子的In Phase和Opposed-phase兩種回波信號(hào)，兩種不同相位的信號(hào)通過(guò)運(yùn)算，去除脂肪信號(hào)，