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    磁共振序列的故事(十五)——雙反轉序列
    發布者: Viktor Lee 懋式百科全書
    發布時間: 2021年06月18日
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    磁共振序列的故事(十五)——雙反轉序列

     Viktor Lee 懋式百科全書  

    本文3091個字,11幅圖片,五篇相關文章,建議閱讀時間20分鐘。


    本文主要介紹了雙反轉序列在臨床中的應用,主要包括用于黑血序列及選擇性的抑制某些組織,特別是在神經系統中的腦灰白質成像。


    磁共振掃描參數決定不同的磁共振序列,而不同的磁共振序列體現不同的圖像對比度。學好磁共振可以從各種眼花繚亂的序列里開始,其實序列千變萬化,都是掃描參數的變化,而且大部分序列也可以相應的進行歸類。

    磁共振序列的故事相關文章:

    磁共振序列的故事(一)

    磁共振序列的故事(二)

    磁共振序列的故事(三)

    磁共振序列的故事(四)

    磁共振序列的故事(五)

    磁共振序列的故事(六)多回波序列的應用mFFE

    磁共振序列的故事(七)——TE比TR還長的序列

    磁共振序列的故事(八)——風車序列(2D抗運動偽影技術)

    磁共振序列的故事(九)——單激發序列

    磁共振序列的故事(十)——T2 FLAIR序列

    磁共振序列的故事(十一)——SWI

    磁共振序列的故事(十二)——GRASE序列

    磁共振序列的故事(十三)——磁化準備超快速梯度回波序列

    磁共振序列的故事(十四)——T2WI Drive


    本期要講解的是雙反轉序列,這一類序列臨床使用頻率不算高,但是卻有非常重要的做。

    一.反轉恢復序列

    反轉恢復序列是一類比較特殊的序列,它并不是按照信號產生的機制來分類,而是根據脈沖結構及作用命名的,該類序列名字為Inversion Recovery,簡稱IR序列,Inversion表示第一個射頻脈沖的作用是將磁化矢量反向,反轉到縱軸的反方向。要達到這種效果首先需要一個180°翻轉角的射頻脈沖,根據其效果我們把這個脈沖稱為反轉脈沖。廣義的反轉恢復序列是指在采集信號前首先施加一個反轉脈沖作為磁化準備;狹義的反轉恢復序列就是指一種特殊的反轉脈沖作為磁化準備的自旋回波序列。

    圖1:反轉恢復序列的結構

    反轉恢復序列通過施加一個反轉脈沖進行磁化準備可以達到選擇性抑制某種組織信號或者提高圖像T1對比度的作用。所以該序列的T1對比優于常規的SE序列或TSE序列,這是因為所有組織從負方向開始恢復,拉大了組織之間縱向馳豫的尺度,類似于兩個跑步者速度有差別,跑200米路程兩人之間的差距要大于跑100米。

    圖2:反轉恢復序列的臨床應用

    用上圖來說明IR序列的兩個主要作用:選擇性的抑制某種組織及增加T1對比。


    二.雙反轉序列

    既然可以施加一次反轉脈沖,那么也可以連續施加兩個或者多個反轉脈沖,然后根據各個反轉脈沖之間的間隔時間形成雙反轉或者多反轉序列。

    采用連續兩個反轉脈沖作為準備部分的反轉恢復序列又叫做雙反轉序列(Dual IR)。在雙反轉序列中就存在兩個反轉時間(TI1和TI2),通過合理的設置這兩個時間可以選擇性的抑制兩種組織,比如在頭顱掃描中,可以通過抑制腦脊液和腦白質信號達到腦灰質成像(Grey Matter only image)的目的,或者抑制腦脊液和腦灰質信號來實現腦白質成像(White Matter only image)。

    而雙反轉序列的兩個主要臨床應用就是進行選擇性的組織成像,比如腦灰質成像,腦白質成像以及在心血管中進行黑血成像。


    三.腦灰白質成像


    前面也介紹了腦灰白質成像的專用序列,其實就是采用雙反轉序列,通過兩次反轉選擇性的抑制兩種組織,從而達到只進行某一種組織的成像效果。

    前文鏈接:MR腦灰白質成像


    而關鍵的難點在于如何設置序列的掃描參數,也就是TR、TE以及兩個反轉時間TI。

    在飛利浦中,原始序列里有專門的腦灰質成像Grey Matter only)序列和腦白質成像White Matter only)序列。
    相關參數經過計算已經給大家設置好了。
    理論上,1.5T和3.0T由于組織的T1值不同,這個參數有變化,但是我發現,1.5T和3.0T基本上參數設置是一致的。

    腦灰質成像Grey Matter only序列

    TR=11000ms或者10500ms,大于10000ms,因為有兩個反轉;TE=25ms或者20ms;

    最重要的兩個參數來了。

    第一個反轉時間TI1=3400ms;
    第二個反轉時間TI2=325ms。


    圖3~6:腦灰質成像

    個人感覺,1.5T效果比3.0T好,可能是1.5T腦組織對比度優于3.0T的原因。
    前文鏈接:3.0T和1.5T磁共振掃描序列有哪些不同


    腦白質成像White Matter only)序列
    TR=14489ms或者15000ms,大于14000ms,因為腦白質成像的TI時間不同;TE=25ms或者20ms;
    最重要的兩個參數來了。
    第一個反轉時間TI1=3700ms;
    第二個反轉時間TI2=525ms。
    可以看出,腦白質成像序列的參數中,兩個反轉時間TI1和TI2都比腦灰質的長,所以自然腦白質成像序列的TR很長。

    而且根據經驗,腦白質成像的掃描時間比灰質成像長,而且效果沒有腦灰質好,仔細看會發現有一點勾邊。這是無論如何怎么調都調不下去的。這和要選擇性進行腦白質成像,選擇的兩個TI有關。


    圖7、8:腦白質成像,圖11中的勾邊效應會重一點

    大家記住了這些參數后,自己在自家醫院的MR設備上,都可以調出來。
    細心的老師還發現,雖然這個序列叫雙反轉,其實無論是腦灰質成像,還是腦白質成像,脂肪信號都被抑制掉了,可以先采用SPIR進行脂肪抑制。這樣算下來的話,這個序列其實是一個準三反轉序列(雖然SPIR反轉的不是180°)。

    四.雙反轉黑血序列

    在血管壁或者心臟掃描中,為了徹底的抑制血液信號,也會采用雙反轉序列來達到黑血成像的目的。如果在黑血成像的基礎上再進行脂肪抑制,則還需要提前施加一個反轉脈沖對脂肪組織進行抑制,這樣就組成了三反轉序列。

    圖9:雙反轉及三反轉用于抑制血液信號

    前文鏈接:磁共振黑血成像技術(Black Blood)


    所謂的雙反轉黑血序列,就是在采集信號之前,首先施加了兩個反轉脈沖,將磁化矢量從縱向翻轉到負方向。這個技術一般會和心電同步技術聯用。當檢測到QRS波時,首先施加第一個反轉脈沖,這個反轉脈沖是非層面選擇的180°脈沖,將所有組織的磁化矢量都反轉到-Z。接著一瞬間立馬施加第二個反轉脈沖,這個反轉脈沖是層面選擇的180°反轉脈沖,只有被選擇的層面反轉180°,等于返回原來狀態。也就是說,通過連續兩個反轉脈沖,成像層面的組織磁化矢量是在正方向,而成像層面以外的所有組織磁化矢量是在負方向。被反轉到負方向的組織會進行縱向馳豫,逐漸向正方向恢復。當血液組織的磁化矢量剛好過零點時,這個時間施加90°射頻脈沖,則血液組織信號被抑制,也就是層面外的所有血液組織信號被抑制掉。而層面內的血液由于信號流空也不會產生信號,并且層面外血液信號被抑制,即使流入采集層面也不產生信號,所以整個血液信號被抑制。


    圖10:雙反轉序列抑制血液信號原理示意圖

    這種序列其實就是在快速自旋回波序列之前施加了連續兩個反轉脈沖,兩個反轉脈沖可以看作是為了形成黑血效果而做的準備脈沖階段,而后面的快速自旋回波則是信號采集階段。有了這個雙反轉脈沖,就可以保證無論是層面內,還是層面間的血液信號都被抑制。即使有血液在這個過程中,流出再流入采集層面,也不胡產生信號,保證了黑血效果的穩定性。

    前文鏈接:心臟磁共振技術大全(二)


    雙反轉BB序列一般都是2D成像序列,所以其實這個序列抑制血液的效率不高。因為每次抑制一層,都會進行雙反轉脈沖發射,如果掃描層數多了,掃描時間也會成倍的增加。

    前文鏈接:磁共振2D和3D掃描序列的區別


    雙反轉序列可以結合不同對比度的圖像,比如T1WI、T2WI、PDW等。


    圖11:不同方位的雙反轉黑血圖像

    五.總結

    本文主要介紹了雙反轉序列在臨床中的應用,主要包括用于黑血序列及選擇性的抑制某些組織,特別是在神經系統中的腦灰白質成像。

    當然,除了雙反轉,還有三反轉甚至四反轉序列,其都有專門的作用。

    干貨講完了,我又想起一個故事,大家看過《讓子彈飛》,最后張牧之問黃四郎,你覺得是錢重要呢?還是你對我重要?黃四郎先回答他自己,得到否定答案后,又說難道是錢?

    都不是,張牧之回答,沒有你對我很重要!

    有些工作,恰恰可能是這樣,你在的時候可能體現不了價值value。比如,護林員,護林員防護得好,可能大家永遠都不知道有森林大火這種事。一旦護林員走了,四處起火,可能人們才想起了護林員的重要。

    有些時候,人在反而體現不了價值,只有人走了,才能體現他的value?。?!

    慢工不一定出細活,但是精品一定不能快。打過游戲的人都知道,要出極品裝備,就得忍,就得慢慢花時間打。5分鐘出不了輝耀,出的只是假腿。




    2020.08.24        于    有福之州   福州
           Viktor  Lee    李懋

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