磁共振弹性成像

2021-03-01 13:13:52 浏览:1491

定义

磁共振弹性成像(MRE: magnetic resonance elastography)是一种非侵入性定量检测软组织弹性及结构的影像检查手段。利用机械波定量地测量组织的剪切模量(或称硬度)。

磁共振弹性成像(Magnetic Resonance Electrography, MRE)可以在普通的 MR 设备中完成, 只需要另外加入一套能够对成像部位施加剪切波,即横波激励的机械装置。该装置产生的周期剪切波从组织表面进入后向内部传播,传播路径上的组织质点会产生周期位移,位移大小与质点的弹性(或硬度) 相关。剪切波在组织内的传播过程可以采用位移相位成像序列得以检测:沿质点位移方向施加与剪切波频率相同的运动敏感梯度 MSG,质点的周期位移会形成相位周期变化,形成质点位移相位图。最后在生物力学模型分析建模的基础上,利用反演拟合算法得出组织的弹性系数的分布图,即弹性图。并以组织或器官的弹性力学参数作为医学诊断的依据[1]

图 1 磁共振弹性成像的系统框图[1]

稳定、精确的磁共振兼容剪切波激励装置是MRE的关键技术之一。激励装置由诸如气动、机电和压电系统的致动器装置对组织表面持续施加简谐振动,振动的频率大小在50-1000Hz之间。在此频率下振动可以有效的传入被测物体内部。在成像区域通过获取足够位移信息来重建弹性分布图。气动系统由于设计简单、造价较低成为常用的激励装置。图2是一种使用气动装置的示意图。

图 2 使用气动致动器系统进行磁共振弹性成像检查的设置[2]

在频率在50Hz-1000Hz内的剪切波作用在被测物体表面,剪切波产生的微小位移使用传统的相移法等方法很难精确捕捉。为了克服这个问题,磁共振弹性成像利用在磁共振成像系统中施加特殊的成像序列对微小位移进行放大。目前最常用于临床肝脏应用的MRE序列(图6)是修改的梯度回波(GRE)序列,该序列在梯度磁场三个方向上施加运动敏感梯度同时并以一定的频率改变梯度方向[3] 。外部激励装置在触发信号的同步下产生与运动敏感梯度一样频率的剪切波。在运动敏感梯度作用下,被测组织产生的周期运动在MR采集的信号中存在一个相位偏移,通过计算该相位偏移可以得出每个质子的位移,从而相可以得到被测物体的二维的剪切波传播图。

图 3 所示为Muthupillai等在1996年率先提出的二维GRE序列[3]

磁共振弹性成像的另一关键技术是弹性系数重建算法,在采集完成后,扫描仪自动处理波形图像,以生成描绘组织硬度的定量图像,即弹性图。这些定量图像通常以千帕(kPa)为单位描绘剪切刚度,并且可以以灰度或伪彩图显示[4]

图 4 健康志愿者肝脏的扫描示意图(a),用MRE序列获得的相位图像(b)和重建后的弹性图(c)[4]

毫无疑问,MRE是一种具有真正前景的新兴技术。

参考文献

[1] 刘茜玮, 谢晟, 王武. 磁共振弹性成像[J]. 中国医疗器械信息, 2011, 17(10):11-18.
[2] Talwalkar J A, Yin M, Fidler J L, et al. Magnetic resonance imaging of hepatic fibrosis: emerging clinical applications[J]. Hepatology, 2008, 47(1): 332-342.
[3] Muthupillai R, Rossman P J, Lomas D J, et al. Magnetic resonance imaging of transverse acoustic strain waves[J]. Magnetic Resonance in Medicine, 1996, 36(2): 266-274.
[4] Manduca, A, Lake, D, Kruse, S, Ehman, R. Spatio‐temporal directional filtering for improved inversion of MR elastography images. Med Image Anal 2003; 7: 465– 473.

磁共振

作          者: 泮桥成像光电商城

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