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磁共振特殊成像技术磁共振血管成像MRA主要特点非介入性、无损伤技术三维信息多画面显示多方位及动态观察（电影）不用造影剂扫描、重建时间越来越短磁共振血管成像技术作为一种无创伤性的检查，与CT及常规放射学相比，具有特殊的优势，不需穿刺插管、不需注入造影剂和无X射线，流体的流动即是MR成像固有的生理造影剂。血流的信号比较复杂，与周围静止组织相比，血流可表现为高信号、等信号或低信号，取决于血流形式、血流方向、血流速度、脉冲序列及其成像参数等。血管内血液流体因质子群发生移动，影响MR信号强弱变化，与周围固体组织相比显示不同的MR信号特征。层流—血流质点与血管长轴呈平行运动，靠血管壁近质点流动速度慢，越向中心流速越快。层流血液使信号减弱。湍流(涡流)—血液在血管内不沿血管直线运动，向其他方向不规则迅速流动，引起质子群去相位移动，产生流空效应使血管呈低信号。血液通过狭窄处后在血流两侧形成旋涡状运动。流动液体的MR信号特征层流和湍流示意图图a为层流示意图，越靠近血管壁的血流速度越慢，越接近血管中心的血流速度越快，这样实际上血管腔中的血流速度表现为一个沿血流方向的抛物线。图b示血管狭窄引起的湍流，表现为狭窄后方的血流变得不规则，不仅有向前的运动，同时产生大小不一的漩涡。血流方向血流方向血管狭窄MRA成像中流体的流动效应流空效应（Flowvoid）─由于信号采集需一定的时间，快速流动的血液不产生或只产生极低信号，与周围组织、结构间形成良好的对比，这种现象就是“流空效应”。2090°脉冲血流方向180°脉冲血流方向层面选择梯度层面选择梯度流空效应：应用SE技术，以一定速度流动的液体产生流空效应，呈无或低信号。产生此效应的原因在于：射频脉冲所激发的质子在接收线圈获取MR信号时，因流动已移出成像层面，而此时成像层面内原部位的质子为新流人的非激发质子，故不产生MRI信号。与流动的液体相比，周围静止组织发出的MRI信号强度不变。流入增强效应（Flowrelatedenhancement）如果血流垂直或基本垂直于扫描层面，同时所选用的TR比较短，这样层面内静止组织的质子群因没有足够的时间发生充分的纵向弛豫，出现饱和现象，因而信号发生衰减。而对于血流来讲，总有未经激发的质子群流入扫描平面，经射频脉冲激发后产生较强的信号，与静止组织相比表现为高信号。流入增强效应常出现在梯度回波序列，也可出现在自旋回波序列。在二维多层面扫描时，血流上游方向第一层内血流的流入效应最强，信号高，而血流方向的其他层面内由于血流中饱和的质子群逐渐增多，信号逐渐减弱流入相关增强当TR较短时，成像体积内静止的质子被饱和，显示低或无信号。流动的质子未被先前的激发脉冲饱和，产生高信号。流动去相位效应─血流动改变相位反映出信号有高有低。运动自旋都会产生相位变化，包括移动、流动及水分子的弥散运动等，这种单个自旋在梯度磁场中的相位改变称为相位漂移效应，是由横向磁化的变化所致。预饱和效应─用额外的RF脉冲在选定区域内饱和全部组织的磁化向量，使该区组织在MR图像上呈黑色低信号。预饱和区通常位于成像容积层厚之外，血流经过即处于饱和状态，进入成像容积时已呈黑色低信号。表现为低信号的血流1、流空效应：血流方向垂直于扫描层面（TE/2越长，流空效应越明显）。2、扫描层面内质子群位置移动造成的信号衰减。3、层流流速差别造成的失相位。4、层流引起的分子旋转造成的失相位。5、湍流。使血流出现方向和速度无规律的运动，因而体素内的质子群将失相位，MR信号明显衰减。湍流容易发生在血管狭窄处的远侧、血管分叉处、血管转弯处、动脉瘤等部位。6、血流的长T1特性。在某些TR和TE很短的超快速T1WI中，流动对血液的信号影响很小，决定血液信号的主要是其T1值。血液的T1值很长，在1.5T场强下约为1200ms，因此呈现相对低信号。表现为高信号的血流1、流入增强效应。2、偶回波效应。SE多回波成像时，奇数回波的图像上血流表现为低信号，偶数回波的图像上表现为高信号。也叫偶回波相位重聚。3、非常缓慢的血流。椎旁静脉丛或盆腔静脉丛等血管内的血流非常缓慢，流动造成的失相位或流空效应表现的不明显，那么这些血管内血流的信号与流动本身关系不大，而主要取决于血液的T1和T2值，由于血液具有较长的T2值，在T2WI可表现为高信号。4、血流在梯度回波序列上表现为高信号。与SE序列不同，GRE序列的回波是利用梯度场的切换产生的，而梯度场的切换不需要进行层面选择，因此受小角度激发产生宏观横向磁化矢量的血流尽管离开了扫描层面，但只要不超出有效梯度场和采集线圈的有效范围，还是可以感受梯度场的切换而产生回波，因而不表现为流空而呈现相对高的信号强度。MRA成像的几种方法TOF（TimeofFlight）时空飞逝法2D—TOF3D—TOFPC（PhaseContrast）相位对比法一、时间飞跃法（TimeofflyTOF）基本原理：GRE短TR短TE饱和效应(静态组织)流动(入)相关增强效应(血液)TOF（TimeofFlight）时空飞逝法通过血液流入流动相关增强效应，静止组织信号弱，相对流动血液信号对比增强而获得TOFMRA的对比主要依赖于血管进入的角度一般要求扫描层面垂直于血管走向2DTOF─是逐层的进行激励和图像数据采集，然后将整个感兴趣区以一连续多层方式进行图像数据重建和处理的方法。2DTOFMRA的层厚限制了投影影像的空间分辨率,这种血管成像不适合细小血管的显示。为了保证一条血管在不同层面始终具有流入效应,不会出现血管衔接不吻合,选择扫描参数时,必须采用最短的TR、TE,及最小的采集次数,以缩短扫描时间。2DTOFSPGR优点：血流/背景对比慢血流的显示成像速度缺点：1、层面方向空间分辨率较低，体素较大，流动失相位较明显，特别是受湍流的影响较大，容易出现相应的假象。2、后处理效果不好。3、容易因原始图像变形引起的层间配准错误而出现血管影扭曲。提高二维TOFMRA质量的方法：1、在时间和信噪比允许的情况下，尽量扫薄；2、保持扫描层面与血流方向垂直；3、尽量把技术用于走向比较直的血管。2DTOFSPGR临床应用：颈动脉成像颅内静脉系统成像作为ceMRA的定位像参数设置和定位：TE=min;TR=min翻转角＝50～60˚层面定位方向逆血流而行以减小饱和效应头部2DTOF血管成像3DTOF─是对整个扫描区进行全容积层块或分成几个层块的数据采集，然后用最大强度投影（MIP）处理这一组三维信息。3DTOF是同时激励一个容积(通常3～8mm厚,其中含有几十个薄层面)的成像技术。它采用短TR梯度回波序列,其最大优点因可采集簿层(可薄于lmm)而产生很高分辨率的影像。3DTOF因对容积内任何方向的血流敏感，在显示迂曲血管，如脑动脉时有一定优势。但对于慢血流，因其反复接受多个脉冲激励，则可能在流出层块远端之前产生饱和而丢失信号，因此,3DTOF不适于慢血流、大范围血管（例如颈部血管）成像。在选择3DTOFMRA扫描参数时为有效抑制静止组织信号,TR应短于静止组织的T1；为削除流动伪影,应利用流动补偿技术；为减少湍流引起的相为弥散,应选取尽量短的TE。优点：1、空间分辨率高，特别是层面方向，原始图像层厚可1mm；2、体素小，流动失相位相对较轻，受湍流的影响小。3、信噪比高。4、后处理效果好。缺点：1、血流的饱和较明显，不利于慢血流的显示；2、为了减轻血流的饱和效应需要缩小激发角度，背景的抑制效果不及二维TOFMRA；3、扫描时间相对较长。三维TOFMRA的血流饱和现象不容忽视，饱和现象主要有两个方面的影响1、慢血流信号明显减弱2、容积内血流远侧的信号明显减弱3DTOFSPGR临床应用：颅内动脉成像参数设置和定位：TE=minoroutphase;翻转角＝20˚采用斜坡脉冲使厚块内血流信号强度均一可加磁化对比转移增加背景抑制多块采集时厚块之间须有至少1/4的层面重叠3DTOFSPGR优点：SNR分辨率对各个方向血流的敏感度一致缺点：背景抑制慢血流饱和成像范围头部3DTOF血管成像3DTOFSPGR—MultiSlab优点：成像范围饱和效应对慢血流和动脉细小分支显示缺点：层块交界处因饱和程度不同而出现分界线2D-TOF与3D-TOFMRA的比较2D-TOF具有较小的流入饱和效应，对慢血流成像较好，对血流方向一致的血管显示良好，便适合大范围大血管、慢血流。3D-TOF流入饱和效应明显，成像容积厚度受到血液流速的制约。2D-TOF因层面较厚、空间分辨率差，对弯曲血管亦产生信号丢失，3D-TOF成像面薄，空间分辨率高，对弯曲血管信号丢失少，更适合小血管、弯曲血管检查。相同容积2D-TOF较3D-TOF成像时间短临床应用1、血管走行。走行方向比较直如颈部和下肢血管----二维，而走行迂曲的血管如脑动脉则三维效果好。2、血流速度。速度快如大多数动脉特别是头颈部动脉多三维，而血流速度慢的静脉多二维。3、目标血管长度。小用三维，长度大的血管如下肢血管用二维。临床：脑动脉----三维；颈动脉---二维或三维；下肢----二维；静脉---二维。二维速度快，腹部血管特别是静脉可多次屏气分段采集。采用TOF技术采集的MRA可同时显示动脉和静脉，但有时会重叠。血流上游加饱和带，选择性显示动脉或静脉。分析TOFMRA注意事项：1、如果光滑整齐，没有狭窄，则正常。2、可出现血管狭窄的假象----湍流造成的失相位，血管转弯处----颈内动脉虹吸段和血管分叉处----颈内外动脉分叉处。3、狭窄程度常被夸大，因狭窄处容易湍流，造成信号丢失。4、动脉瘤有可能被遗漏。因动脉瘤内多有湍流，造成信号丢失。5、应注意观察薄层原始图像。6、当考虑到有假象的时候，增强。基本原理：使用强度相同、持续时间相等的极性相反的两个梯度(流动编码梯度）静止组织，净相位改变为零，无信号流动组织，由于相位漂移，产生一个净相位，有信号减影技术二、相位对比MRA（Phasecontrast，PC）PC序列及作用2D－PC时间短：空间分辨力低，常用于3D－PC的流速预测，可反应血流的流速及方向，进行血流方向和流速定量分析3D－PC分辨力高，对快慢血流均敏感，静止组织抑制效果好缺点：时间长PC与TOF的比较TOFPC时间长2D短，3D长湍流信号好差复合血流信号好差相位移位少多慢血流差好末梢血流差好（平均）短T1伪迹有无夸大狭窄多少背景差好分辨力好差头部2DPC血管成像头部3DPC血管成像腹部血管DCEMRA(动脉和静脉期)颈部2DTOF血管成像颈部3DPCMRA颈部3DDCEMRA胸腰段脊髓血管3DPCMRA成像增强血管造影ceMRAceMRA临床背景血管疾病是常见病、多发病，其诊断极为重要3DTOF血管成像时间长，要求扫描层面与血管垂直，扫描范围小对层面内流动不敏感PC成像与血流速度有关，预测速度不准确会导致血管显示不好，而且成像时间长胸腹部扫描受呼吸和心跳影响，TOF和PC扫描出的图像只具有辅助诊断作用，对患者来说实际是金钱和时间的浪费ceMRA临床背景DSA检查是有创的检查，需要插入导管DSA和CTA都要使患者接受大量的X线照射DSA和CTA都需要大量的碘造影剂，容易引发过敏反应肾病患者及糖尿病患者慎用碘造影剂ceMRA无X线照射，造影剂剂量少，相对于碘造影剂安全性较高ceMRA的后处理要比CTA简单ceMRA原理Gd-DTPA引进快速、屏气扫描三维、高分辨率成像ceMRA原理-Gd-DTPA引进Gd-DTPA可以显著缩短组织的T1时间，在1.5T上血池的T1时间可以缩短至100ms含有高浓度CM的血液在首次通过钯血管时快速成像血管的图像与血流的状态无关，仅与CM有关和扫描参数、CM注射剂量及速度有关ceMRA原理-快速扫描快速扫描，时间在30秒之内消除呼吸运动伪影捕捉CM的首次循环避免静脉污染ceMRA原理-三维成像多角度旋转观察血管薄层重建观察血管的细微结构主动脉夹层胸腹主动脉瘤成像