水脂分离

2021-03-30 10:37:30 浏览:1072

名词解释

  • 重复时间(TR):两个激发脉冲的间隔时间即称TR。
  • 回波时间(TE):即90°射频脉冲放射后到采集回波信号之间的时间。
  • 序列:指检查中使用的脉冲程序-组合,简单来说就是发射脉冲的方式。常用的有自旋回波(SE),快速自旋回波(FSE),梯度回波(GE),翻转恢复序列IR),平面回波序列(EPI)。
  • 弛豫:射频脉冲终止后,处于激发状态的氢质子恢复其原始状态,这个过程称为弛豫。
  • 纵向弛豫时间(T1):纵向磁化从零恢复到原平衡的63%大小所需要的时间。
  • 横向弛豫时间(T2):横向磁化从最大值减小到最大值的37%大小所需要的时间。
  • 进动:质子在外加磁场中并非静止的,而是做快速的锥形旋转运动,质子在磁场中的这种自旋就称为进动。

水脂分离是Dixon在1984年首次提出的一种化学位移MRI方法[1]。MRI是对软组织和神经成像具有优势的成像模态,但是脂肪的强信号往往会干扰对病灶的诊断和治疗中的应用,需要通过抑制脂肪信号增强病灶的对比度,其中影响比较大的疾病如炎症、水肿、肿瘤等。在乳房或视神经中都有脂肪组织,其T1很短约230ms@1.5T,在短TR和短TE的T1加权成像上脂肪很容易成为一种干扰源。因此,临床MRI经常需要抑制信号以增加组织水图像的对比度。在T2加权的快自旋回波(SE)图形上,亮的脂肪信号与量的病灶信号容易发生混淆。在平面回波EPI图形上沿相位编码方向,脂肪化学位移伪影特别显著,必须抑制。解决水脂信号的分离,不只是从抑制脂肪信号的一方面考虑,因为有时脂肪信号还有用,例如骨髓病、肾上腺瘤,脂肪肝的诊断都需要脂肪成分的定量信息以及水脂比例信息。

而水脂分离技术,便是基于以上问题在前人研究基础上提出的方法。原始Dixon方法是利用水质子和脂肪质子拉莫尔频率差, 通过调节回波时间TE作两次采集, 第一次采集使得这两种成份的横向磁化强度矢量同相位。得到水和脂肪的加权像;第二次采集使他们的相位相反已得到其差像。对“和”像和“差”像进行减法运算,可分离出单独的水像和脂肪像。这种扫描采集机制写为(0°,180°),俗称为两点式Dixon(2PD)方法[2-4]

第一幅图像采集时,180°RF脉冲位于TE/2时刻,是传统的SE采集。在信号读出的TE时刻,由于自旋回波和梯度回波重合,体元内水、脂质子磁化强度矢量平行,即水、脂信号相加,得到的是水与脂肪的和像:S1=W+F (W表示水像,F表示脂肪像) 如图1 (A) 所示。第二幅图像采集时,把180°RF脉冲的位置调到TE/2-τ时刻,其中τ=1/ (4δν) , (δν是水、脂化学位移频率差)。则在TE-2τ时刻,体元内以不同频率进动的静止自旋的相散都将得到补偿,形成SE回波,此时水、脂质子磁化强度矢量同向,但不采集回波。再经过2τ=1/ (2δν) =T/2 (T为脂肪质子相对于水质子的进动周期) 的时间,即在TE时刻,体元内水、脂质子磁化强度矢量反向,即水、脂信号相减,此时沿梯度方向体元内的所有位置都是水与脂肪的信号差。采集该回波所得图像是水与脂的差像:S2=W-F。如图1(B) 所示。

图1

备注:在A中采集的是水脂同相信号所成的像,是标准的SE图像,即在RF回波TE时刻油和水质子磁化强度矢量平行(同相位准=0);在B中采集的是水脂反相图像,通过把180°再聚焦脉冲移前τ=1/ (4δν) 时间,在(TE-2τ)时间产生水脂同相位的自旋回波,而在TE时间是水脂相差π角的梯度回波,用此回波成的像是水脂反相图像。

参考文献

[1] Dixon WT, Simple proton spectroscopic imaging[J].Radiology, 1984, 153:189.Dixon WT, 直接质子谱成像[J].放射学杂志,1984,153:189
[2] 刘亚涛,俎栋林,包尚联.水、脂分离磁共振成像Dixon方法[J].中国医学物理学杂志,2012,29(06):3759-3768+3792.
[3] 张晶,刁文超,程军营,艾雪强,刘镖水.基于3D区域增长的磁共振水脂分离方法[J].中国医学物理学杂志,2017,34(10):1013-1017.
[4] 邓云翔,李跃华.磁共振成像水脂分离技术在脊柱病变中的应用[J].上海医学,2017,40(09):573-576.

磁共振

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