磁共振全身彌散加權(quán)成像及輔助掃描序列應(yīng)用分析匯總

1、磁共振全身彌散加權(quán)成像及輔助掃描序列應(yīng)用分析【摘要】 目的：分析磁共振全身彌散成像及 SPACE序列成像原理和 影響因素，從而得到質(zhì)量更佳的掃描圖像。方法對45例進(jìn)行磁共振全身彌散成像的受檢者成像圖像從掃描技術(shù)角度進(jìn)行分析。結(jié)果45例WB-DW圖像均能滿足診斷要求，但圖像信噪比不及 SPACE序列。其中11例體形較瘦及頸部生 理彎曲較大者DWI圖像頸肩部偽影多;5例體形較胖者DWI圖像雙上肢處偽影 多；15例受檢者胸腹段之間存在一定的信號強度差異。結(jié)論WB-DW臨床應(yīng)用越來越重要，只有充分了解其成像過程中的影響因素并加以克服，再結(jié)合 SPACES像進(jìn)行診斷分析，才能避免假陽性發(fā)生，提高診斷的準(zhǔn)

2、確性?！娟P(guān)鍵詞】 磁共振成像；彌散加權(quán)成像；全身;SPACE序列磁共振彌散加權(quán)成像是當(dāng)前惟一能觀察到活體水分子微觀運動的成像方法1。它從分子水平反映機體組織結(jié)構(gòu)的生理、病理狀態(tài)，是MRI功能成像技術(shù)的一種，可檢測到與組織含水量改變有關(guān)的早期病理改變2。隨著MRI軟、硬件技術(shù)的發(fā)展，特別是全景成像矩陣及并行采集技術(shù)的出現(xiàn)，可在較短時間內(nèi) 一次定位，分段掃描完成從頭至股骨遠(yuǎn)端的成像，即全身彌散成像技術(shù) (whole body diffusion-weighted imaging ，WB-DWI)該技術(shù)由于覆蓋范圍大，對于 發(fā)現(xiàn)有無惡性腫瘤及轉(zhuǎn)移等顯示率較高，因此臨床應(yīng)用日漸廣泛。本文主要從 成像序

3、列技術(shù)角度對全身彌散成像及輔助序列進(jìn)行分析。1資料與方法1.1 一般資料本院自2009年11月至2010年9月共進(jìn)行磁共振全身彌散成像檢查 45 例，男31例，女14例；其中健康體檢24例，肝癌6例，肺癌5例，乳腺癌3 例，前列腺癌2例，鼻咽癌1例，胃癌1例，多發(fā)性骨髓瘤1例，惡性組織細(xì) 胞增生癥1例，血管內(nèi)皮瘤1例。1.2 掃描技術(shù)應(yīng)用西門子1.5T Avanto MR系統(tǒng)。掃描時患者頭先進(jìn)，仰臥位，分別覆蓋 頭矩陣線圈、頸矩陣線圈及四個體表面矩陣線圈，掃描序列選擇SPACE序列及EPI序列。SPACE序列分四段進(jìn)行掃描，第一段參數(shù)： TR 4 000 ms，TE 368ms, ETL 81

4、，BW 1002HZ/PX ES 2.94 ms，TA 112 s;第二段參數(shù)：TR 2 200 ms, TE 328 ms，ETL 81，BW 930 HZ/PX ES 2.62 ms，TA 105 s，第二段主要 進(jìn)行胸腹部成像，故需要使用呼吸導(dǎo)航觸發(fā)技術(shù)，導(dǎo)航條中心置于膈頂平面；第三段參數(shù)：TR 4 000 ms，TE 303 ms，ETL 81，BW 1085HZ/PX ES 2.48 ms， TA 96 s;第四段參數(shù)：TR 4 000 ms，TE 330 ms，ETL 69，BW 651HZ/PX ES 3.08 ms，TA 96 s。四段 SPACE?列共同參數(shù)：FOV500 m

5、m500 mm slice thickness 4 mm ，TI 150 ms，Averages 1 次，并行采集因子 3， Filp angle mode T2 verious，冠狀面成像。EPI 序列參數(shù)：TR 8000 ms, TE 83 ms, slice thickness 4 mm , FOV 500 mm 500 mm 并行采集因子 2, BW 1370HZ/PX ES 0.79 ms , Averages 6 次，b 值選擇0、800兩種，每一段采集時間196 s。從頭至股骨遠(yuǎn)端常規(guī)進(jìn)行 5次無 間隔橫斷面掃描。1.3 圖像后處理技術(shù)四段SPACE?列掃描完成后，采用自動拼接技

6、術(shù)，對四段SPACE?列進(jìn)行拼接成像，可得到一組從頭部至股骨遠(yuǎn)端的T2冠狀面圖像。五組無間隔掃描對接的EPI序列原始圖像，選擇b值為800的圖像傳輸?shù)?D后處理界面，采用多 平面重組(MPR技術(shù)進(jìn)行重組并存儲圖像，再利用黑白反轉(zhuǎn)技術(shù)，達(dá)到類 PET圖 像效果。2結(jié)果45例受檢者全身彌散圖像經(jīng) MPRt組后，均能滿足診斷要求，腦組織呈明 顯高信號，脾臟、腎臟、膀胱、膽囊、性腺、脊髓、胃腸道呈高信號，原發(fā)病 灶、轉(zhuǎn)移灶及淋巴結(jié)表現(xiàn)為較高信號，脂肪、血管、肌肉等正常組織表現(xiàn)為低 信號。11例體形較瘦及頸部生理彎曲較大者 DWI圖像頸肩部偽影多，5例體形 較胖者DWI圖像雙上肢處偽影多，15例受檢者胸

7、腹段之間存在程度不一的信號 強度差異。SPACE?列圖像呈重T2加權(quán)成像效果。SPACES像與DWI圖像相 比，具有高信噪比、高分辨率、部分容積效應(yīng)減小及偽影較少等優(yōu)勢，但對病 灶顯示的敏感性，SPACEH像遜于DWI圖像。3討論3.1彌散加權(quán)成像原理是在常規(guī)掃描序列中加入一對彌散敏感梯度。在自旋回波序列中，兩個極 性和大小均相同的彌散梯度位于180°復(fù)相脈沖的兩側(cè)施加，這對完全一樣的 彌散梯度在中間180°復(fù)相脈沖的作用下就變成極性相反的兩個梯度。而在梯 度回波序列中，兩個大小相同極性相反的彌散梯度位于讀出梯度場之前施加。 彌散敏感梯度所起的作用相當(dāng)于流動補償?shù)淖饔?。對

8、于處在自由擴散中的水分子，經(jīng)過極性相反的兩個梯度后，回波時間內(nèi)相位不能完全重聚，發(fā)生失相 位，因此信號發(fā)生衰減。在 DWI圖像上表現(xiàn)為低信號，并且水分子彌散速度越 快，信號衰減越明顯。而對于病變組織，一種情況是發(fā)生細(xì)胞水腫時，細(xì)胞內(nèi) 水增多，細(xì)胞間液減少，從而引起水分子擴散受限；另一種情況是腫瘤細(xì)胞，其 細(xì)胞核增大，核異型性顯著，胞漿減少，并且腫瘤細(xì)胞增多致細(xì)胞外間隙變 小，引起水分子擴散受限。經(jīng)過極性相反的兩個彌散敏感梯度后，在橫向磁化 上發(fā)生相位分散少，因此在 DWI圖像上表現(xiàn)為高信號。隨著MRI全景成像矩陣Tim(Total imaging matrix)技術(shù)和并行采集技術(shù)iPAT(i

9、ntegrate Parallel Acquisiti on Tech ni ques)的應(yīng)用，彌散加權(quán)成像已從中樞神經(jīng)系統(tǒng)擴展到體部。平面回波成像 (Echo Planar Imaging ， EPI)原理 是在一次射頻激發(fā)脈沖之后，利用讀出梯度場的連續(xù)正反向切換，產(chǎn)生一組梯度回波鏈，信號在K空間內(nèi)填充模式是一種迂回軌跡，因此明顯縮短成像時 間。iPAT技術(shù)與EPI序列聯(lián)合應(yīng)用，可縮短EPI序列回波鏈長度及縮小回波鏈 的回波間隙，減少磁場不均勻性所致的橫向磁化質(zhì)子失相位的影響，提高圖像 信噪比。這樣可使胸腹部在自由呼吸狀態(tài)下完成DWI檢查。3.2磁共振全身彌散成像影響因素分析321受檢者體位

10、擺放要求：由于 EPI序列對磁場均勻性要求非常高，所以受檢者進(jìn)入磁體間之前必須將身體上所有金屬異物清除干凈。受檢者頭先 進(jìn)，仰臥位，用沙袋、海綿墊平四肢，盡量保證人體正中冠狀面在同一平面 上，人體長軸對準(zhǔn)定位中軸線。從頭至股骨遠(yuǎn)端分別覆蓋頭矩陣線圈、頸矩陣 線圈及四個體表面矩陣線圈，線圈之間無間隔，可適當(dāng)重疊。還要考慮到胸腹 部呼吸運動對層面位置選取的影響，因此在受檢者能正常呼吸的狀態(tài)下，用綁 帶將體表面矩陣線圈緊緊固定在胸、腹壁上。同時告訴受檢者在檢查過程中保 持平靜呼吸，配合完成掃描。本組病例中，11例瘦體形或頸部生理彎曲較大的 受檢者DWI圖像頸肩部偽影多，分析原因：頸矩陣線圈與體表面矩

11、陣線圈置 于瘦患者身體表面時，兩線圈上下間隙較大，并且前后也很難做到無縫連接；瘦體形受檢者其組織磁敏感性差異較正常人更大，以上兩種原因造成頸肩部磁 敏感偽影較多。補救措施是檢查此類患者時，擺位盡量減小其頸部生理彎曲的 弧度，用沙袋將線圈墊平，減少縫隙。但結(jié)果是只能盡量減少偽影，很難完全 清除。15例受檢者胸腹段之間存在一定的信號強度差異，形成原因：為了減 小胸腹部的呼吸運動，往往將胸腹部線圈固定過緊，有的受檢者體質(zhì)弱或耐受 力較差，采用腹式呼吸，使線圈發(fā)生松動或偏斜移位，影響圖像效果；由于肺內(nèi)質(zhì)子密度低，還有心臟、大血管搏動的影響，表現(xiàn)為膈面與肺組織交界處及 肝臟與鄰近腸道氣體交界區(qū)圖像質(zhì)量顯

12、示欠佳?？朔k法是擺位盡量使受檢者 舒適，線圈固定松緊適度，囑咐其在整個檢查過程中保持均勻呼吸。同時在參 數(shù)選擇上使用并行采集技術(shù)及寬頻帶寬，最大程度減少磁敏感性偽影及化學(xué)位 移偽影的干擾，避免胸腹段或其它段之間的信號強度差異。3.2.2 b值的選擇：b值即擴散敏感因子。它反映了 MRI成像序列對擴散運動表現(xiàn)的敏感程度，是一個可選擇的參數(shù)。b值增加，擴散敏感性增加，對水分子彌散越敏感。但圖像信噪比降低，磁敏感性增加，幾何變形等偽影更嚴(yán)重，信號衰減越大。因此在實際應(yīng)用中，并不是b值越大越好。若b值設(shè)定過低，就不能有效抑制T2透射效應(yīng)和微血管灌注效應(yīng)，降低病變組織所特有的彌 散對比度。本組病例中，

13、我們參考部分文獻(xiàn)4,5并結(jié)合Avanto MR設(shè)備具體情 況，選擇800 s/mm2作為最佳b值進(jìn)行掃描。這樣既能獲得較為真實的組織擴 散值，又能獲得對比度相對較好的圖像質(zhì)量。3.2.3 FOV的設(shè)定：FOV是指成像區(qū)域的實際大小。視野越大，勻場效果越差。但本組病例所使用設(shè)備具有一種等中心矩陣線圈技術(shù)(IsoCe nterMatrix)。此技術(shù)精確實現(xiàn)了磁體中心、線圈中心和FOV中心三者合一，保證得到最好的圖像質(zhì)量。故本組 DWI圖像FOV選擇為500 mmK 500 mm但有5例體 形較胖的受檢者雙上肢處偽影較多，而在 SPACE?列中FOV同樣為500mm< 500 mm卻不存在偽影

14、。分析原因發(fā)現(xiàn)，EPI序列使用強梯度磁場，因而對 磁場不均勻性非常敏感。FOV®大，磁場周邊均勻性越差。在射頻脈沖激勵 后，磁場周邊質(zhì)子間的相位差逐漸產(chǎn)生并加強，最終導(dǎo)致相位方向上的圖像變 形，磁敏感性偽影增多6,7。解決方法是將傳輸至3D界面的原始數(shù)據(jù)采用 MPR圖像重組后，將偽影較多的雙上肢部位剪切掉，再存儲圖像。查閱文獻(xiàn)發(fā) 現(xiàn)目前國內(nèi)醫(yī)院大多采用360 mmK360 mm的FOV體形較胖的患者均不能包括 或包全雙上肢部位4,8。3.3 全身彌散成像輔助序列一一SPACE序列分析 SPACE(sampling perfect ion with applicati on optim

15、ized con trasts by using differe nt flip angle evolutions)是由TSE序列演化而來的。SPACE序列與TSE序列不同處在于對復(fù)相脈沖翻轉(zhuǎn)角的使用。SPACE?列由于在復(fù)相脈沖中使用了可變 翻轉(zhuǎn)角，克服了 TSE序列T2衰減效應(yīng)，避免了長回波鏈帶來的模糊效應(yīng)，并且 由于復(fù)相脈沖不再是固定的180°, SARfi也明顯降低。因此，SPACE?列的回 波鏈長度可至上百。而且復(fù)相脈沖采用的是硬脈沖，回波間隔更短，相同時間 內(nèi)，可得到更多的數(shù)據(jù)，能滿足高分辨率的三維TSE對比度成像要求?；谏鲜黾夹g(shù)優(yōu)勢，SPACE?列也可稱為三維快速自旋

16、回波成像技術(shù)9。本組病例使 用SPACE?列作為全身彌散成像的輔助序列，就是充分利用了它信噪比高、分 辨率高和采集效率高的成像優(yōu)勢，四段成像時間總和不足8 min，并且還能夠在3D界面進(jìn)行矢狀面、橫斷面重建，更好地發(fā)現(xiàn)病變。本組病例中有1例年輕女性健康體檢者，在DWI圖像顯示脊柱信號高于四肢骨，而在 SPACES像中未 見明顯信號異常?；灲Y(jié)果也證實該體檢者各項檢測指標(biāo)正常。分析原因可能 是年輕女性脊柱骨內(nèi)含有較多的紅骨髓，而四肢骨內(nèi)含有較多的黃骨髓，成分 主要是脂肪細(xì)胞，因此在脂肪抑制的 DWI圖像上，脊柱骨信號高于四肢骨。另 一種原因還可能是該女性脊柱骨內(nèi)骨小梁排列不如其他人有序，導(dǎo)致水分

17、子彌 散受到限制，因此DWI圖像上脊柱信號增高。通過結(jié)合 SPACE?列圖像及必要 的化驗，可減少DWI圖像假陽性的出現(xiàn)?？傊琖B-DW成像范圍大，掃描時間短，費用較低，對健康查體、惡性腫 瘤全身轉(zhuǎn)移的篩查、尋找原發(fā)病灶及造血系統(tǒng)疾病的臨床應(yīng)用越來越重要，但 對病灶的顯示具有敏感性高而特異性較低的特點。因此在檢查過程中要充分注 意到成像的影響因素并加以克服，才能得到質(zhì)量較好的DWI圖像，再結(jié)合SPAC輔助序列圖像一起進(jìn)行分析診斷，才能盡量避免病灶假陽性和假陰性的 發(fā)生，提高診斷的準(zhǔn)確性?！緟⒖嘉墨I(xiàn)】1 Hern eth AM.Diffusio n weighted imagi ng : ha

18、ve we found the “ HolyGrail ” of diagnostic imaging or is it still a game ofnumbers.Eur J Radiol,2003,45: 167-168.2趙斌，蔡世峰，高佩虹，等.MR擴散加權(quán)成像鑒別良惡性病變的研究. 中華放射學(xué)雜志，2005,39 : 497-500.3靳二虎主編.磁共振成像臨床應(yīng)用入門.第1版.北京：人民衛(wèi)生出版 社，2009.57-58.4李長清，陳旺生，邢增寶，等.磁共振全身彌散加權(quán)背景抑制成像技術(shù) 探討海南醫(yī)學(xué)，2010,21: 21-23.5李春媚，陳敏，李颯英，等.前列腺癌的MRI診斷：T2W、DWl MRS及 其綜合應(yīng)用.磁共振成像，2010,1 : 257-263.6 Koh DM Colli ns DJ.Diffusio n-weighted MRI in the Body Applicatio ns and Challe nges in On cology.AJR,2007,188: 1622-1635.7馬曉暉，李石玲，張敏，等.關(guān)節(jié)軟骨和纖維軟骨的MF掃描序列技術(shù)分 析.河北醫(yī)藥，2008,30 : 1898-1899.8胡興榮，李順振，張家權(quán)，等.磁共振全身彌散在淋巴結(jié)腫瘤性病變中 的臨床應(yīng)用.