磁共振血管成像技术

MOTSA
SLINKY
SLINKY的采集方式： SLINKY是在MOTSA的基础上发展而来，也使用多
个薄层块3D采集 S位LI方NK向Y沿以Z-间轴以隔连的续部kz的分方的式采kY集方，式但采在层集面，内相在
Nz×Ny/n×TR的时间间隔沿Z-轴以一个层厚的空间 步幅移动采集 M中O在TNSzA×是N以y×连T续R的kz时和间连间续隔ky的，方沿式Z-采轴集以，大层约块一采个集层 块的空间步幅移动采集
slab acquisition, MOTSA） – 滑动间隔ky采集（sliding interleaved ky，SLINKY）
3D TOF
3D TOF的采集方式：同时采集1个层块（slab) 或1个容积(volume)
3D TOF
3D TOF的优点：
- 具有很高的分辨率、较高的信噪比和对比噪声比 - TE值较短，可减少失相位，能较准确地评价血管狭
磁共振血管成像技术
天津第一中心医院放射科 倪红艳 祁 吉
Outline
目前常用的几种磁共振血管成像技术： • 时间飞越法（Time of Flight, TOF）MRA • 相位对比法（Phase Contrast, PC）MRA • 对比剂增强法（Contrast Enhanced MRA,
CE-MRA）
- MOTSA层块很薄，血液穿过它时很少饱和 - 可在大的血管成像范围内提供高对比和高分辨率
MOTSA
MOTSA的缺点
MOTSA的层块相接处有一条穿过血管的暗线，即 层块边缘伪影（SBA）
层块需要重叠，以减少SBA，因此成像时间较长 MOTSA采用TONE射频激励以补偿层块边缘处的
流动信号饱和，但是仅能部分校正层块边缘伪影
– 利用屏气扫描可对生理运动区血管成像 – 可以在动脉期采集数据，形成动脉对比影
肾动脉成像 动静脉动静脉畸形 颅内血管成像，如果需要可提供血流方向
3D PC
CE-MRA
CE-MRA的机理：
CE-MRA使用极短TR与极短TE的快速梯度回波 序列，使各种组织饱和，因此信号强度很低。
在血管内团注磁共振顺磁对比剂，血液的T1弛 豫时间会极度缩短，血液呈高信号，在血管与 背景间形成强烈对比。
CE MRA
CE MRA
结合检查床的移动可以 获得大范围的血管影像
一次团注对比剂，然后 由心脏近端到远端分阶 段逐段扫描
团注对比剂之前也应该 逐段扫描，以便与团注 对比剂之后的数据相减 获得较好对比的影像
CE MRA
优点
– 利用减少了层面内的饱和，允许冠状面或 矢状面成像，增大了解剖覆盖范围
PC
PC成像的缺陷： 但是较长的TE值使PC对湍流伪影较敏感 不正确venc的选择 体素内失相位
PC
PC不同的重建血管影像
- 速度影像(speed image)
- 复合差值影像(complex difference, CD) - 相位差值影像(phase difference,PD)
PC
PC血管成像的方法： – 二维单层面采集（2D PC ） – 二维电影采集（cine PC ） – 三维单层块采集（3D PC）
2D PC
2D PC的采集方式：对一个或多个单层面成 像， 每次只激发一个层面
2D PC的特点：2D PC成像时间短，但空间 分辨力低
2D PC
2D PC的主要应用
TOF
当 流动血液保持在 同一层块（或层面） 的时间较长时，被多 次射频激发也会产生 饱和效应
TOF血管的信号强度 与层块（或层面）厚 度、血管流速以及脉 冲序列的TR有关
当 v=THK/TR 时信号 最强，或者说当血流 流至d=v TR成像厚度 时信号最强
Partially Saturated Spins
可以进行大范围的血管成像
SLINKY
SLINKY
几种TOF方法的比较
SLINKY 图 像 具 有 较 高 的 SNR 和 C/Ns ， 且 均 高于其他3种图像
MOTSA图像具有较高的SNR和中等的C/Ns 3D单容积图像具有较高的SNR和较低的C/Ns 2D图像具有较低的SNR和较高的C/Ns
Saturated Static Tissue
Slab
THK
•
Fresh Inflow
d=v TR
TOF
▪ 血流速度越快，其信号越强 ▪ 层块（或层面）越薄，穿越层块时的饱和越
少，血管信号越强 ▪ 脉冲序列的TR越短，静态组织被抑制得越好
TOF
TOF血管成像的辅助技术：
– 流动补偿技术（Flow Compensation, FC) – 预饱和技术 (Pre-saturation) – 磁化传递技术(Magnetization Transfer,MT) – 对比剂 – 脂肪抑制
施加一个双极的编码梯度，该梯度由幅度和间期相 同，而方向相反的两部分组成
静止组织自旋在正相期获得的相位与负相期丢失的 相位相等，净相位最终为零
流动组织的自旋的剩余相位与移动距离成正比，即 与速度成正比
对采集的两组数据进行减影增加对比
PC
血流相位与其速度相关: = vTA PC图像能够反映血流的速度和方向信息 速度编码值（Venc）：扫描前可根据所要观察的血
TOF
TOF 血 管 成 像 的 机 理 ： 采 用 “ 流 动 相 关 增 强”
（flow-related enhancement) 机制
– 静态组织在短TR脉冲序列的连续多次激发下， 达到很大程度的饱和，信号非常低。
– 来自被激发层面以外的流动自旋，未经受过射 频脉冲的激发，保持完整的纵向磁化，产生很 强的信号，与静态组织形成强烈对比。
流的速度选择一个Venc值，使某种速度的血流产生 的相位差最大，则该速度的血流在图像上信号最高。 快血流速Venc约为80cm／s，中等速度Venc约40cm ／s，慢血流Venc约10cm／s。
PC
PC图像的优点： 与TOF法相比，PC MRA有更好的背景抑制，具有
较高的血管对比，能区分高信号组织与真实血管， 能提高小血管或慢血流的检测敏感度；而TOF可用 于观察血管与周围结构的关系 利用PC的速度-相位固有关系可以获得血流的生理 信息，有利于血流定量和方向研究。
提供颅内、颅外血管的方向和速度 利用不同的速度编码检测动静脉畸形和动脉瘤内的慢
血流状态 显示门静脉和肝静脉 常用于3D PC的流速预测成像
电影PC
电影（cine）PC 利用心电门控或脉博门控， 获得心动周期不同时刻（时相）的图像
电影2D PC能够用于流动定量分析 电影PC在评价搏动血流和各种病理流动状
拟为病变 - 由于采集的层面较薄且采用流动补偿技术，2D TOF
的最小TE值较长，因此对层面内的快速血流和紊流 不敏感，并可能过高估计血管狭窄
2D TOF
心电门控2D TOF
利用心电门控按心动周期的规律采集数据。 一般在心脏收缩期血流速度最快时采集填充K-空间中
央的数据，在其它时刻采集K-空间外围的数据。 用于搏动血流（主动脉分叉、髂动脉等）的伪影。
TOF
2D TOF和3D TOF的比较:
- 对慢血流的敏感性 - 对血流方向的敏感性 - 分辨力和信噪比 - 湍流信号丢失 - 对病人运动的敏感性 - 对血管壁的描述
MOTSA
MOTSA的采集方式：MOTSA结合2D TOF和3D
TOF两种方法，连续采集多个重叠的薄3D层块
MOTSA的优点：
SLINKY
SLINKY的特点：
因此穿过整个层块的层面之间的血流依赖性信号强 度均一化了，就去除了血管内的信号强度波动
最终解决了MOTSA的SBA伪影和血管截断问题 SLINKY图像具有较高的信噪比、分辨力和对比噪
声比
SLINKY
SLINKY多个薄层块3D采集，但其采集特点 是沿Z-轴连续采集，沿ky轴以间隔方式采集
几种TOF方法的比较
3D Acq. Flow Signal SNR CNR Resolution Imaging Time Volume Coverage SAR Artifact Application Credit
2D TOF no 5 1 3 1 5 5 5 2 27
3D TOF yes 1 5 1 5 4 1 1 3 21
MOSTA
SLINKY
SLINKY
SLINKY将沿z方向的层块内信号强度波动转化为ky方向， 从而去除了SBA伪影
MOSTA
SLINKY
SLINKY
SLINKY的主要应用：
SLINKY技术是目前头、颈部非增强MR血管成像， 特别是动脉成像的首选序列方法
SLINKY技术减少了MRA图像伪影，有较好的小血管 显示，并且有利于复杂血流的显示
窄以及迂曲多变的血管
3D TOF的缺点：
血流不够快时，可在流出层块远端之前产生饱和， 因此不适合慢血流成像，也不适于大范围血管成像
3D TOF
TONE技术：
TONE(Tilted optimized nonselective excitation)技 术也称“ramp pulse’技术，在血流穿过成像容积 过程中逐渐增大序列的翻转角
CE-MRA
CE-MRA的特性：
根据对比剂到达各级血管的首过时间，设定 最佳数据采集时间，选择动脉或静脉成像。
可利用团注前、后采集减影提高图像对比
CE-MRA
CE-MRA的主要应用： 生理运动区血管（屏气扫描） 搏动、迂曲等复杂血流 小血管 区分动、静脉
CE MRA
CE MRA
MAPS yes 4 3 3 4 2 5 4 2 27
MOTSA yes 3 4 2 4 1 5 2 3 24
SLINKY yes 4 3 4 4 3 5 4 5 32
几种TOF方法的比较
SLINKY
3D
几种TOF方法的比较
MOSTA
SLINKY
PC
PC MRA的机理：磁化矢量的相位或相位差 代表像素强度
TONE技术用以减少在3D TOF成像中血流信号源自 成像容积进入端到出口端逐渐降低的现象
但TONE不能去除慢血流最终被饱和的趋势，而且 只能对一个方向的血流起作用
3D TOF
3D TOF的主要应用：
脑部AVM，Willis环以及动脉瘤 颅内颈部血管
不能应用慢血流，及血管与背景之间对比差的区域
TOF
影响TOF血管对比的成像参数：
– 重复时间TR – 翻转角FA – 回波时间TE – 成像容积大小 – 像素大小 – 层面方向 (当血流垂直于层面时，血流与静态组织
之间的对比最大）
TOF
TOF血管成像的方法：
– 三维单层块采集（3D TOF） – 二维单层面采集（2D TOF ） – 多个重叠薄层块采集（multiple verlapped thin
2D TOF
2D TOF的采集方式：以连续（sequential)方 式，依次采集薄的二维层面（single slice)
2D TOF的优点：
- 在TR之间血流只穿行1个层面的短距离，血流不
易饱和 - 对慢血流和中等流速血流相对敏感 - 可以对大范围血管成像
2D TOF
2D TOF的缺点： - 对层面内的血流不敏感，可能会把层面内的血流模
态方面很有用
3D PC
3D PC的采集方式：是对一个三维容积 块进行的采集
3D PC的特点： - 对层面内流动敏感 - 与2D PC相比体素较小，可减少体素内失相位 - 具有较高的信噪比和分辨率 - 与TOF相比减少了湍流的信号丢失，提 高对复杂流动和湍流的显示
3D PC
3D PC的主要应用
2D TOF
2D TOF的主要应用：
慢速血流，及血管与背景之间对比差的区域 特别适用于盆腔和下肢血管 脑部静脉 颈动脉分叉、颈部静脉以及基底动脉 2D TOF在有运动伪影的区域比较成功，每层
2~5秒，在腹部可行屏气扫描
2D TOF
2D TOF
2D TOF
Gated 2D TOF
CE MRA
可以获 得不同 期相阶 段的血 管对比 影像
CE MRA
CE-MRA
最佳扫描时间（ scan delay time）和团注 时间（inject delay time）的设置方法：
– 应用特定软件（iPass、iDrive等）进行测定 – 一般方法进行测定（不应用特定软件） – 不提前测定