逆血流采集结合坡度脉冲技术在颅脑3D TOF法MRA中的应用
【摘要】 目的 评价磁共振逆血流采集技术结合坡度脉冲技术在颅脑3D TOF法MRA检查中的应用价值。方法 分析使用与不使用上述两种检查技术的颅脑MRA图像资料。结果 逆血流采集技术与坡度脉冲技术均可减少血流的饱和效应，增强血流远端的信号，从而有利于远端小血管的显示，而且坡度脉冲技术能平衡整个颅脑血管信号，使脑血管信号均匀一致。结论 两者结合使用可明显提高MRA的图像质量。
发表教育教学论文
【关键词】 逆血流采集；坡度脉冲；磁共振血管成像
磁共振血管成像（magnetic resonance angiography,MRA）以其无创性和图像的直观清晰性，越来越受到临床的青睐。时间飞越法（time of flight，TOF）血管成像采用“流动相关增强”原理，是目前临床上最广泛应用的MRA检查方法。现将采用逆血流采集技术与坡度脉冲技术的3D TOF图像资料与不使用两种技术的3D TOF图像资料进行比较，从而评价上述两种技术在颅脑3D TOF法MRA检查中的应用价值。
1 资料与方法
１．1 一般资料
随机抽取临床申请颅脑3D TOF法MRA检查的患者10例，男女各5例，平均年龄46岁。先使用坡度脉冲技术，每位患者用逆血流和顺血流方向各扫描一次；再用逆血流方向采集，不使用坡度脉冲技术扫描1次，即每位患者各扫描3次。
１．2 成像方法
采用美国GE公司SIGNA EXCITE 3．0T超导核磁共振成像仪， 8通道正交头颅线圈，多个重叠薄层块采集（multiple overlapped thin slab acquisition, MOTSA）MRA。常规使用三个层块采集，每个层块厚32mm，两相邻层块重叠8mm，每层块间重叠1/4。快速扰相梯度回波（FSPGR）序列：TR /TE:18ms·3．2ms-1;视野（FOV）20cm×20cm;矩阵288×224;激励次数（NEX）：1；层厚1．4～1．6mm；射频翻转角（flip angle）15°；扫描块上方加空间预饱和脉冲, 用以饱和静脉血流，阻断静脉显影；采用坡度脉冲技术时要选择血流方向(I-S),也就是由下向上，总成像时间均为3min 59s。血管重建采用最大信号强度投影(maximum intensity projection ,MIP)进行后处理，重建的血管图像以左右轴和头足轴旋转进行观察。
2 结果发表教育教学论文
比较同时使用坡度脉冲技术进行逆血流与顺血流采集的患者MRA图像发现，两组图像中大血管及其1～2级分支均可清晰显示，大部分3级分支也可显示，但逆血流采集技术因为血流饱和效应减轻，3级分支小血管的显示率略有增加；在均采用逆血流方向采集时，使用坡度脉冲技术可明显减少血流饱和效应，使得3级分支小血管的显示率明显增加，而且能平衡整个颅脑血管信号，使流入端与流出端的血管信号均匀一致。逆血流采集、坡度脉冲两项技术结合使用可明显提高3D TOF法MRA的图像质量。
3 讨论
TOF法MRA是利用血流通过梯度磁场所产生自旋饱和度的变化，使血管和周围静止组织之间产生对比而成像。TOF法MRA扫描完毕即得到含高信号血管影的原始图像,采用MIP后处理技术,将每一层面中的高信号影用数学方法形成一幅叠加的图像,最后将图像用一定的空间投影角度进行再投影重建,从而可以获得三维空间观察的血管影像［1-2］。3D TOF血管成像使用非常短TR的梯度回波序列，由于TR短，静态组织在没有充分弛豫时就接受下一个脉冲激励，在脉冲的反复激励下，其纵向磁化矢量越来越小而达到饱和，信号被衰减；但对于成像容积以外的血流，因为开始没有接受脉冲激励而处于完全弛豫状态，当该血流进入成像容积内时就会被激励而产生较强的信号，与周围静止组织之间可形成良好的对比。在血流从血管近端向远端走行过程中也会不断接受射频脉冲激励，从而导致血液刚进入扫描块时,处于完全弛豫状态，信号较强，而通过一段距离之后，因受到多次重复射频脉冲激励，纵向磁化减低，导致信号减弱,致使血流信号越来越弱，常会造成远端血管显示不佳，大大降低图像质量。
逆血流采集技术是指先采集血流远端的信号，再向血流近侧端逐渐采集，将MRA三维容积的层面顺序倒置过来，这样就可有效减少血流的饱和效应，有利于远端小血管的显示。本组病例使用逆血流技术进行采集时， 3级分支小血管的显示率会有增加，因此建议作为常规使用。
坡度脉冲（Ramp pulse）技术也称之为倾斜优化非饱和激励（tilt optimized nonsaturation excitation,TONE）技术，是专门针对3D TOF MRA检查而设计的特殊脉冲技术。其原理是常规3D TOF法射频脉冲激发的翻转角是固定不变的，也就是说对所有被检查组织进行反复激励的射频脉冲的能量一致。当采集流入端血管时，容积外未经激励的血流较多，此时血流无明显饱和效应，信号强度较高；而当对流出端的血流进行采集时，因为这些血流已经在前端被反复激励，饱和效应明显，信号强度则明显减弱。此时就会发现近端血管很亮而远端血管较暗的不均匀现象，这常常不利于重建窗口技术的选择和远端小血管的显示。坡度脉冲技术则改变了原先对全部容积范围进行采集时射频脉冲的能量一致的状况，通过改变射频脉冲的翻转角度而将射频脉冲的能量由血流流入端到流出端呈坡度变化，即流入端相应减小射频脉冲的翻转角度而用能量较低的射频脉冲进行激励，使流入端血流信号有所降低；而在流出端则相应增加射频脉冲的翻转角度而用能量较高的射频脉冲进行激励，使流出端部分饱和的血液信号相应增加。这样通过不同偏转角度脉冲的变化，就会使流入端与流出端信号更加接近，从而保证了血流信号的均匀一致性,使远端的小血管也有较好的对比度，尤其有利于流出端血管的显示。依据血流速度不同,扫描块厚度、倾斜的最佳角度也不相同。在我们的设备中，采用平均偏转角度为15°，系统自动设定起始偏转角为平均偏转角的2/3（即10°），最大偏转角设定为平均偏转角的4/3（即20°）。另外需要注意的是选择坡度脉冲时一定要选择血流方向,也就是由下向上。这样倾斜优化非饱和激励射频脉冲的翻转角度沿着血流方向由下而上逐渐加大，随着翻转角度的增大，增加了对血流的敏感性和周围组织的抑制，使血流逐渐被饱和的现象得以改善。但采用层块间不同的翻转角度,也会夸大了层块间连接缝隙，使得投影图像中层块间的不连续现象更加明显, 在层块交接处血管粗细欠均匀，而且会造成背景组织抑制的不一致。因此有作者建议在采用多层块采集时，可以不用TONE技术［3］。但据我们观察，使用坡度脉冲技术可使3级分支小血管的显示增加明显，而且能平衡整个颅脑血管信号，使流入端与流出端的血管信号更加均匀。通常可以通过增加层块间重叠厚度来改善背景组织不均匀和血管欠连续的状况，我们常规使用三个层块进行采集，每个层块厚32mm，两相邻层块重叠8mm，每层块间重叠1／4，这样层块之间黑条带伪影基本消除，图像质量明显改善。
发表教育教学论文
逆血流采集技术与坡度脉冲技术均可减少血流的饱和效应，增强血流远端的信号，有利于远端小血管的显示，而且坡度脉冲技术能平衡整个颅脑血管信号，使脑血管信号均匀一致，两者结合使用可明显提高3D TOF法MRA的图像质量，因此应作为常规使用。
【参考文献】
［1］Melhem ER , Poon EK,Weinreich DM,et al. Comparison of 2D - and 3DTOF multiple overlapping thin -slab acquisition TOF MR angiography in carotid disease［J ］ . Neuroimaging ,1998,8:3.
［2］Sbosam F, Stolpen AH , Lef J , et al. Extracranial atherosclerotic carotid artery disease ;Evaluation of non -breath - hold three - dimensional gadoinium - enhanced MR angiography［J ］ . AJR , 1998 , 170 :489.
［3］杨正汉，冯逢，王霄英. 磁共振成像技术指南-检查规范、临床策略及新技术应用［M］.北京：人民军医出版社，2007：233-237.
发表教育教学论文
【关键词】 逆血流采集；坡度脉冲；磁共振血管成像
磁共振血管成像（magnetic resonance angiography,MRA）以其无创性和图像的直观清晰性，越来越受到临床的青睐。时间飞越法（time of flight，TOF）血管成像采用“流动相关增强”原理，是目前临床上最广泛应用的MRA检查方法。现将采用逆血流采集技术与坡度脉冲技术的3D TOF图像资料与不使用两种技术的3D TOF图像资料进行比较，从而评价上述两种技术在颅脑3D TOF法MRA检查中的应用价值。
1 资料与方法
１．1 一般资料
随机抽取临床申请颅脑3D TOF法MRA检查的患者10例，男女各5例，平均年龄46岁。先使用坡度脉冲技术，每位患者用逆血流和顺血流方向各扫描一次；再用逆血流方向采集，不使用坡度脉冲技术扫描1次，即每位患者各扫描3次。
１．2 成像方法
采用美国GE公司SIGNA EXCITE 3．0T超导核磁共振成像仪， 8通道正交头颅线圈，多个重叠薄层块采集（multiple overlapped thin slab acquisition, MOTSA）MRA。常规使用三个层块采集，每个层块厚32mm，两相邻层块重叠8mm，每层块间重叠1/4。快速扰相梯度回波（FSPGR）序列：TR /TE:18ms·3．2ms-1;视野（FOV）20cm×20cm;矩阵288×224;激励次数（NEX）：1；层厚1．4～1．6mm；射频翻转角（flip angle）15°；扫描块上方加空间预饱和脉冲, 用以饱和静脉血流，阻断静脉显影；采用坡度脉冲技术时要选择血流方向(I-S),也就是由下向上，总成像时间均为3min 59s。血管重建采用最大信号强度投影(maximum intensity projection ,MIP)进行后处理，重建的血管图像以左右轴和头足轴旋转进行观察。
2 结果发表教育教学论文
比较同时使用坡度脉冲技术进行逆血流与顺血流采集的患者MRA图像发现，两组图像中大血管及其1～2级分支均可清晰显示，大部分3级分支也可显示，但逆血流采集技术因为血流饱和效应减轻，3级分支小血管的显示率略有增加；在均采用逆血流方向采集时，使用坡度脉冲技术可明显减少血流饱和效应，使得3级分支小血管的显示率明显增加，而且能平衡整个颅脑血管信号，使流入端与流出端的血管信号均匀一致。逆血流采集、坡度脉冲两项技术结合使用可明显提高3D TOF法MRA的图像质量。
3 讨论
TOF法MRA是利用血流通过梯度磁场所产生自旋饱和度的变化，使血管和周围静止组织之间产生对比而成像。TOF法MRA扫描完毕即得到含高信号血管影的原始图像,采用MIP后处理技术,将每一层面中的高信号影用数学方法形成一幅叠加的图像,最后将图像用一定的空间投影角度进行再投影重建,从而可以获得三维空间观察的血管影像［1-2］。3D TOF血管成像使用非常短TR的梯度回波序列，由于TR短，静态组织在没有充分弛豫时就接受下一个脉冲激励，在脉冲的反复激励下，其纵向磁化矢量越来越小而达到饱和，信号被衰减；但对于成像容积以外的血流，因为开始没有接受脉冲激励而处于完全弛豫状态，当该血流进入成像容积内时就会被激励而产生较强的信号，与周围静止组织之间可形成良好的对比。在血流从血管近端向远端走行过程中也会不断接受射频脉冲激励，从而导致血液刚进入扫描块时,处于完全弛豫状态，信号较强，而通过一段距离之后，因受到多次重复射频脉冲激励，纵向磁化减低，导致信号减弱,致使血流信号越来越弱，常会造成远端血管显示不佳，大大降低图像质量。
逆血流采集技术是指先采集血流远端的信号，再向血流近侧端逐渐采集，将MRA三维容积的层面顺序倒置过来，这样就可有效减少血流的饱和效应，有利于远端小血管的显示。本组病例使用逆血流技术进行采集时， 3级分支小血管的显示率会有增加，因此建议作为常规使用。
坡度脉冲（Ramp pulse）技术也称之为倾斜优化非饱和激励（tilt optimized nonsaturation excitation,TONE）技术，是专门针对3D TOF MRA检查而设计的特殊脉冲技术。其原理是常规3D TOF法射频脉冲激发的翻转角是固定不变的，也就是说对所有被检查组织进行反复激励的射频脉冲的能量一致。当采集流入端血管时，容积外未经激励的血流较多，此时血流无明显饱和效应，信号强度较高；而当对流出端的血流进行采集时，因为这些血流已经在前端被反复激励，饱和效应明显，信号强度则明显减弱。此时就会发现近端血管很亮而远端血管较暗的不均匀现象，这常常不利于重建窗口技术的选择和远端小血管的显示。坡度脉冲技术则改变了原先对全部容积范围进行采集时射频脉冲的能量一致的状况，通过改变射频脉冲的翻转角度而将射频脉冲的能量由血流流入端到流出端呈坡度变化，即流入端相应减小射频脉冲的翻转角度而用能量较低的射频脉冲进行激励，使流入端血流信号有所降低；而在流出端则相应增加射频脉冲的翻转角度而用能量较高的射频脉冲进行激励，使流出端部分饱和的血液信号相应增加。这样通过不同偏转角度脉冲的变化，就会使流入端与流出端信号更加接近，从而保证了血流信号的均匀一致性,使远端的小血管也有较好的对比度，尤其有利于流出端血管的显示。依据血流速度不同,扫描块厚度、倾斜的最佳角度也不相同。在我们的设备中，采用平均偏转角度为15°，系统自动设定起始偏转角为平均偏转角的2/3（即10°），最大偏转角设定为平均偏转角的4/3（即20°）。另外需要注意的是选择坡度脉冲时一定要选择血流方向,也就是由下向上。这样倾斜优化非饱和激励射频脉冲的翻转角度沿着血流方向由下而上逐渐加大，随着翻转角度的增大，增加了对血流的敏感性和周围组织的抑制，使血流逐渐被饱和的现象得以改善。但采用层块间不同的翻转角度,也会夸大了层块间连接缝隙，使得投影图像中层块间的不连续现象更加明显, 在层块交接处血管粗细欠均匀，而且会造成背景组织抑制的不一致。因此有作者建议在采用多层块采集时，可以不用TONE技术［3］。但据我们观察，使用坡度脉冲技术可使3级分支小血管的显示增加明显，而且能平衡整个颅脑血管信号，使流入端与流出端的血管信号更加均匀。通常可以通过增加层块间重叠厚度来改善背景组织不均匀和血管欠连续的状况，我们常规使用三个层块进行采集，每个层块厚32mm，两相邻层块重叠8mm，每层块间重叠1／4，这样层块之间黑条带伪影基本消除，图像质量明显改善。
发表教育教学论文
逆血流采集技术与坡度脉冲技术均可减少血流的饱和效应，增强血流远端的信号，有利于远端小血管的显示，而且坡度脉冲技术能平衡整个颅脑血管信号，使脑血管信号均匀一致，两者结合使用可明显提高3D TOF法MRA的图像质量，因此应作为常规使用。
【参考文献】
［1］Melhem ER , Poon EK,Weinreich DM,et al. Comparison of 2D - and 3DTOF multiple overlapping thin -slab acquisition TOF MR angiography in carotid disease［J ］ . Neuroimaging ,1998,8:3.
［2］Sbosam F, Stolpen AH , Lef J , et al. Extracranial atherosclerotic carotid artery disease ;Evaluation of non -breath - hold three - dimensional gadoinium - enhanced MR angiography［J ］ . AJR , 1998 , 170 :489.
［3］杨正汉，冯逢，王霄英. 磁共振成像技术指南-检查规范、临床策略及新技术应用［M］.北京：人民军医出版社，2007：233-237.
