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1、MRA技术及其应用进展,山东省医学影像学研究所王翠艳,血流的常见形式,平流：血流质点的运动方向都与血管长轴平行，流速相同。理想化,血流的常见形式,层流：血流质点的运动方向都与血管长轴平行，但运动速度存在差异，越靠近血管壁流速越慢，越靠近血管中心流速越快。抛物线分布,血流的常见形式,湍流：也称涡流，沿血管长轴方向流动外，血流质点还在其他方向进行迅速不规则的运动，形成大小不一的漩涡,血管狭窄,血流的常见形式,血管里的血流通常是层流和湍流同时存在或交替出现的，影响因素有：粘滞度、管径大小、狭窄、管壁粗糙、分叉、转弯或迂曲等,表现为低信号的血流,流空效应,表现为低信号的血流,扫描层面内质子群位置移动造
2、成的信号衰减层流流速差别造成的失相位层流引起的分子旋转造成的失相位湍流血流的长T1特性：TR、TE很短的超快速T1WI序列中，流动对血液信号影响很小，决定血液信号的主要是其T1值（1.5T：1200 ms）,表现为高信号的血流,流入增强效应血流垂直于或基本垂直于扫描层面，TR比较短，层面内静止组织的质子群出现饱和现象，信号衰减，而血流中总有未经激发的质子群流入扫描层面内，经RF激发后产生较强的信号，与静止组织相比为高信号。常出现在梯度回波序列TOF法MRA的成像基础,表现为高信号的血流,舒张期假门控现象动脉血流在舒张期流速逐渐减慢，中末期变得很慢 若心电门控在中末期激发和采集MR信号，受流动影
3、响很小，主要受T1和T2值影响，可表现为高信号；TR与心动周期吻合，且激发和采集刚好落在舒张中末期，则血液可表现为高信号,表现为高信号的血流,表现为高信号的血流,偶回波效应SE序列多回波成像时（TE=20ms，40ms，60ms，80ms），奇数回波时血流表现为低信号（TE=20ms，60ms，），偶数回波时血流表现为高信号（TE=40ms，80ms）偶数次线性变化的梯度磁场可使相位已经离散的质子群又发生相位重聚，出现高信号FSE序列,表现为高信号的血流,非常缓慢的血流及平行于扫描层面的血流流空效应不明显椎旁静脉丛、盆腔静脉丛血流在梯度回波序列上表现为高信号利用梯度场的切换产生回波，不需要进行
4、层面选择，因此只要不离开有效梯度场和采集线圈的有效范围，就可以感受梯度场的切换而产生回波颈椎间盘横轴位T2*WI,表现为高信号的血流,表现为高信号的血流,利用超短TR和TE的B-TFE序列血流表现为高信号TR5ms，TE2ms信号强度取决于T2/T1利用对比剂可使血流呈现高信号CE-MRA,表现为高信号的血流,MRA定义,广义：磁共振血管成像技术：Magnetic Resonance Angiography，MRA狭义：磁共振动脉成像：Magnetic Resonance Arteriography，MRA 磁共振静脉成像：Magnetic Resonance Venography,MRV,M
5、RA技术类型及发展,不用对比剂：时间飞越法（time of flight，TOF）相位对比法（phase contrast，PC）应用对比剂：对比增强MRA（contrast enhancement MRA，CE-MRA)其他方法：黑血法；B-TFE（Balance-SSFP，3D FIEASTA）；磁敏感成像（ESWAN）；,MRA技术类型及发展,不用对比剂：时间飞越法（time of flight，TOF）相位对比法（phase contrast，PC）应用对比剂：对比增强MRA（contrast enhancement MRA，CE-MRA其他方法：黑血法；B-TFE（Balance-S
6、SFP，3D FIEASTA）；磁敏感成像（ESWAN）；,TOF MRA,快速扰相GRE T1WI，TR较短流入增强效应成像层面或容积内的静止组织反复被激发而处于饱和状态外面的血液没受到RF的饱和，流入成像层面或容积内时就具有较高的信号,TOF MRA,2D TOF3D TOF多个重叠薄层块采集(Multiple Overlapped Thin Slab acquisition，MOTSA）滑动间隔Ky采集(Sliding Interleaved Ky，SLINKY),2D TOF,利用TOF技术进行连续的薄层采集扰相GRE T1WI序列：1.5T TR2030ms，TE(shortest)
7、,FA 40 60,2D TOF,采用较短TR和较大反转角，背景组织信号抑制好单层采集，层面内饱和效应较小，有利于静脉慢血流显示，适用于脑部静脉血管成像扫描速度快，故可以对大范围的血管成像，如：颈部血管和肢体血管的成像2D TOF法常用于大范围血管的定位相扫描,优点,2D TOF,层面内空间分辨力相对低，体素较大，流动失相位较明显，受湍流影响大，易出现假象后处理重建的效果不如三维成像容易出现层间配准错误,缺点,2D TOF,尽量减小层厚尽量保持扫描层面与血流方向垂直尽量用于走行较直的血管可采用心电门控或指脉门控技术,注意事项,3D TOF,对整个容积进行激发和采集扰相GRE序列1.5T TR2
8、545ms，TE6.9ms，FA 2535,3D TOF,空间分辨力高，可以采集薄层(l mm)体素小，流动失相位较轻，受湍流影响较小，对容积内任何方向的血流均敏感，所以对于迂曲多变的血管，如脑动脉的显示有一定优势信噪比优于2D TOF后处理重建的图像质量较好,优点,3D TOF MRA,3D TOF MRA,脑血管畸形（AVM）,3D TOF,容积内血流饱和效应明显，不适于慢血流的显示为了减轻血流的饱和效应要缩小FA，则背景组织抑制效果差扫描时间长，不能对大范围血管（例如颈部血管）成像一般不用于静脉以及具有严重狭窄和流速较低的动脉血管成像,缺点,3D-TOF MRA,容积内血流饱和效应,3D
9、 TOF,减少血流饱和效应缩小FA采用TONE或RAMP技术（FA在血流流入侧较小，流出侧较大）采用重叠多个薄层块采集（MOTSA）采用滑动间隔Ky采集（SLINKY）逆血流采集,注意事项,重叠多个薄层块采集(MOTSA),连续采集多个重叠的3D层块，因为这些层块很薄，所以当血液经过时几乎没有饱和效应产生可在大范围内提供高对比和高分辨力的图像,重叠多个薄层块采集(MOTSA),缺陷是存在层块边缘伪影（Slab Boundary Artifact，SBA）和血管截断现象。SBA表现为层块的相接处的一条穿过血管的暗线，这是由于层块边缘的信号比中间的要暗层块之间互相重叠（层块厚度的1/51/4），可
10、以减少SBA伪影，重叠越多，SBA伪影越小，但成像时间延长,滑动间隔Ky采集（SLINKY）,在MOTSA基础上发展而来也使用多个薄层块3D采集，但采集方式做了重大改进：SLINKY沿层面方向（Z-轴）以连续Kz的方式采集，在层面内相位方向以间隔Ky的方式采集。而MOTSA是以连续Kz和连续Ky的方式采集。,SLINKY采集的特点：大大减少了血管饱和效应，有利于显示慢血流和小血管；整个层块内的层面之间的血流依赖性信号强度均一化，没有血管内信号强度波动，从而解决了MOTSA的SBA伪影和血管截断问题；改善了对血流方向和速度的敏感性，对不同方向和速度的血管具有相同的信号均一性，改善了血管狭窄和其他
11、血管异常的显示率，有利于显示复杂血流；缺点是对原始数据相位不一致敏感，易引起相位方向的幻影伪影。,TOF MRA临床应用,2D与3D的选择血管走行：直or迂曲血流速度：慢or快目标血管长度：大or小动脉与静脉的选择饱和带的放置,PC MRA,利用流动所致的宏观横向磁化矢量（Mxy）的相位变化来抑制背景、突出血流信号的一种方法 两个大小和持续时间完全相同，方向相反的梯度场，静止组织质子群作用消失，Mxy相位变化等于零，流动质子群由于位置变化，Mxy相位变化被保留 只有沿流速编码方向的自旋运动才会产生相位变化；如果血管垂直于编码方向则看不到；可在任意方向选择编码梯度,PC MRA,像素强度代表的是
12、磁化矢量的相位变化，而不是组织磁化强度 相位变化与质子群的流速有关，流动越快则相位变化越明显能反映的最大相位变化是180，要选择一个速度编码值（velocity encoding，Venc）：快血流速Venc约为80200cms中等速度Venc约4080cms慢血流Venc约10cms,Venc,PC MRA,图像分为幅度图像和相位图像幅度图像的信号强度仅与流速有关，不具有方向信息相位图像中血流信号强度不仅与流速有关，还可定量，并具有血流的方向信息，正向-高信号，反向-低信号采用减影技术，背景静止组织 由于没有相位变化，几乎无信号为了反映血管内血流的真实情况，需要在层面方向、相位编码方向和频率
13、编码方向都施加流速编码梯度场,PC MRA,与TOF MRA相比背景组织抑制好，有助于小血管显示有利于慢血流的显示：静脉、CSF有利于血管狭窄和动脉瘤的显示可进行血流定量分析成像时间比较长图像处理相对比较复杂需要实现确定编码流速,2D PCA：对一个或多个单层面成像；每次只激发一个层面。成像时间短，但空间分辨力低，常用于3D PCA的流速预测成像3D PCA：以相位编码梯度取代层面选择梯度，3D采集方式，能用很小体素采集（空间分辨力高），减少体素内失相位，提高对复杂流动和湍流的显示，并可在多个视角对血管进行投影 电影PCA：以2D PC法为基础，单一层面连续扫描，在心动周期的不同时相获得图像，
14、需要心电或脉搏门控。在评价搏动血流和各种病理流动状态方面很有用。,PC MRA,临床应用静脉病变 心脏及大血管的血流分析脑脊液流速分析,PC MRA,T2加权像,T1加权像,2D-PC MRA,T2加权像,T1加权像,3D-TOF MRA,MOYAMOYA,AVF,颈内动脉瘤,MRA技术类型及发展,不用对比剂：时间飞越法（time of flight，TOF）相位对比法（phase contrast，PC）应用对比剂：对比增强MRA（contrast enhancement MRA，CE-MRA其他方法：黑血法；B-TFE（Balance-SSFP，3D FIEASTA）；磁敏感成像（ESWA
15、N）；,3D CE-MRA原理,在静脉血管内快速注射（团注）顺磁性对比剂（如GD-DTPA)，将血液的T1驰豫时间从1200ms缩短至100ms以下，明显提高血液信号，使血管与周围组织对比强烈，产生明亮的血管影像。,3D CE-MRA的特点,血液T1变化持续时间比较短暂，需要超快速序列进行采集对比剂流经不同的血管可造成相应血管内血液T1值变化，因此可多期扫描显示不同的血管需要很重很重的T1WI序列进行采集，常用3D扰相GRE T1WI序列,3D CE-MRA序列,极短的TR、TETR:36msTE:12msFA：2560极快的扫描速度6-25秒采集15-50层，可进行屏气扫描可采用减影技术减低
16、背景信号,（FLASH-3D、FSPGR）,3D CE-MRA,对比剂应用高压注射器、GD-DTPA注射部位：肘前静脉或手背静脉；足背静脉剂量：单部位（颈动脉、肾动脉）：单倍剂量（0.1mmol/kg）或1.5倍剂量，1.53ml/s；多部位（主动脉、下肢动脉）：23倍剂量，1.52ml/s静脉：23倍剂量，35ml/s,3D CE-MRA,扫描时机的把握原则：在目标血管中对比剂浓度最高时刻采集填充K空间中心区域的MR信号循环时间采集时间K空间填充方式：循序对称填充、K空间中心优先填充,3D CE-MRA,扫描时机的把握循环时间计算法：经验估算法、小剂量试验法循序对称填充：延迟时间TD=循环时
17、间-1/4TAK空间中心优先填充：TD=循环时间,3D CE-MRA,扫描时机的把握透视触发法：K空间中心优先填充自动触发法：K空间中心优先填充4D CE-MRA,3D CE-MRA,图像后处理技术最大强度投影（MIP）多平面重建（MPR）VR、SSD、VE等,3D CE-MRA,优缺点对血管腔的显示更可靠狭窄的假象少，狭窄程度比较真实一次注射对比剂可完成多部位动脉和静脉成像动脉瘤不容易遗漏成像速度快缺点：需要对比剂；不能提供血液流动信息,双侧颈动脉狭窄,双侧颈动脉狭窄,双侧颈动脉、右侧椎动脉狭窄,左侧椎动脉狭窄,椎基底动脉瘤1,椎基底动脉瘤2,左侧椎动脉瘤,右侧椎动脉缺如,左侧椎动脉颈内静脉
18、瘘并瘤样扩张,颈动脉体瘤,颈内动脉瘤,主动脉3D CE-MRA,主动脉3D CE-MRA,升主动脉扩张,主动脉夹层,动脉期,静脉期,主动脉夹层,主动脉夹层DebakeyIII型,主动脉夹层合并假腔血栓形成,rapture,主动脉缩窄并侧枝形成,主动脉弓动脉瘤,腹主动脉,腹主动脉、肾动脉,腹主动脉瘤,右肾动脉起始段狭窄,左肾动脉狭窄,双侧肾动脉狭窄,双侧肾动脉狭窄并侧枝循环形成,胸腹主动脉硬化,肺动脉,肾移植后,下肢动脉,双下肢动脉多发闭塞,左侧下肢AVM,全身动脉,右上肢动脉成像,正常手CE-MRA,雷诺氏病,手动脉,MRA技术类型及发展,不用对比剂：时间飞越法（time of flight，
19、TOF）相位对比法（phase contrast，PC）应用对比剂：对比增强MRA（contrast enhancement MRA，CE-MRA其他方法：黑血法；B-TFE（Balance-SSFP，3D FIEASTA）；磁敏感成像（ESWAN）；,黑血法,主要基于流空效应预饱和、反转脉冲、失相位梯度等方法不必担心湍流所致的信号降低而高估狭窄主要用于血管壁的显示,3D FIEASTA,无需对比剂脉搏门控，呼吸门控，自由呼吸肾动脉、冠状动脉,高血压肾动脉狭窄,磁敏感成像：ESWAN,多回波采集的重度T2*加权的三维梯度回波序列 一次扫描可获得多个回波的幅值图及相位图，不同回波的图像之间可以自由组合从而得到不同T2*权重的加权像 前几个回波用于流入增强动脉像采集，后几个回波用于磁敏感加权静脉像采集,3D-TOF,ESWAN-MRA,ESWAN-MRV,
