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“主动脉及周围血管介入治疗学(..)”!
第一节
概述
X线血管造影一直被视为诊断各种血管疾病的金标准,但它属于有创检查,检查费用高,同时存在一定的并发症和危险性。无创血管检查方法中,CT血管造影(putedtomographyangiography,CTA)因技术普及、空间分辨率高、扫描速度快等特点,应用最为广泛。但磁共振血管造影(magneticresonanceangiography,MRA)因无辐射、不用含碘对比剂,甚至不用对比剂、软组织分辨率高等特点,在无创血管成像中,始终占有一席之地。
MRA技术分为两大类,一类为非对比增强MRA,另一类为对比增强MRA(contrastenhancedMRA,CEMRA)。非对比增强MRA最常用的技术为时间飞跃法(timeofflight,TOF)和相位对比法(phase-contrastMRangiography,PC-MRA)。
一、TOF法
TOF血管成像是早期广泛采用的MRA方法,目前,仍然是颅内血管成像的主要方法(图5-1)。
图5-1头颅MRA(TOF法)
正常情况下,人体组织的磁化矢量与MR设备的外磁场方向一致,呈纵向磁化。在一个射频脉冲期间,组织的磁矩向横向倾斜一定角度,这个过程称为激励。射频脉冲越大,翻转角度越大。一旦射频脉冲终止,则磁化矢量会发射与它在横向的成分成比例的信号或“回波”。TOF方法是通过快速地施加射频脉冲抑制或饱和背景静止组织的信号。
组织产生的信号不会永远持续。在数秒钟内,组织的磁矩恢复到它在纵向的平衡。组织由横向磁化恢复到纵向磁化平衡过程称为弛豫。磁化矢量在横向变小称为横向弛豫,同时却以较慢的速度在纵向变长称为纵向弛豫。不同组织横向和纵向弛豫的时间不同,将横向弛豫时间规定为T2值,纵向弛豫时间规定为T1值。
正常人体内肌肉和脑实质的T2值短(≈35ms),脂肪的T2值为中等(≈60ms),脱氧血液的T2值短(≈20ms),含氧血液的T2值长(≈180ms)。这就意味着来自动脉的信号在肌肉信号消失后还要持续一段时间,在相对长的回波时间中,肌肉组织已经呈暗信号,血流仍呈亮信号。血液的T1值很长(≈950ms),肌肉的T1值中等长(≈800ms),脂肪的T1值相对短(≈250ms)。因而,血液的纵向磁化矢量恢复到平衡状态需要很长时间,而脂肪的纵向磁化矢量将很快恢复。这就解释了TOF血管成像中,流动非常缓慢的血液信号可以比周围的脂肪组织暗。
当TR(repetitiontime)值比T1值短很多时,磁化即变为饱和。TR值越短,饱和程度越高。TOF中TR值一般为20~90ms,该TR值短于除了正铁血红蛋白或强化的软组织外任何组织的T1值。当所有的组织均饱和到一定程度后,再施加下一个脉冲时,那些具有相对短的T1值的组织在纵向上恢复的距离将较大。所以他们的信号比具有长T1值的组织亮。翻转角也影响饱和,翻转角度越大,磁化矢量恢复到其平衡位置的纵向距离越长。翻转角和TR值是影响背景组织饱和程度的重要参数。两者的作用是相互关联的。大的翻转角度(90°)在相对长的TR值(≈150ms)时仍使组织饱和,而很小的翻转角度(10°)即使在很短的TR值(≈10ms)也不能使组织饱和。饱和也依赖于组织接受脉冲的次数,尤其是使用小的翻转角度时。
在TOF血管成像中,对人体内的一个薄层面或层块快速连续施加多个短的射频脉冲,使接收脉冲的该容积静止组织被饱和,而该容积外的血流没有接受激励处于平衡状态。当该血流进入这个容积时,它显示为亮信号。成功的TOF血管成像,要求血液以较高的速度进入扫描容积,并在短时间内穿过该容积,从而只接受极少的射频脉冲,这样血液即不被饱和又具有相对于暗的静止背景,组织信号呈非常亮的信号强度。这个对比机制称为“流动相关增强”(flow-relatedenhancement)。如果血液流动相对较慢,那么在它穿过扫描容积时将会接收多个脉冲,就会进行性的被饱和而丢失信号(图5-2)。
图5-2TOF法原理
静止组织受到射频脉冲激励而饱和,无信号;新流入的血液未饱和,呈高信号
二、PC法
PC-MRA是在流动编码梯度上用相位移表示血流信息。选择PCA技术的主要理由是:①通过背景抑制提高对小血管或慢血流血管的显示;②利用PCA的速度-相位固有关系获得血流的生理信息。
PC脉冲序列对比机制主要依赖血流运动。信号相位强度与血液流动速度成比例,而静止背景组织被抑制。根据血流敏感度的需要,流动编码梯度可选择多个方向。PCA也分为2D和3D两种方法。PCA已经用于肾动脉、颈动脉和门静脉评价。PCA的参数选择灵活性较大,使其比TOF成像方式在临床应用上更复杂。PCA另一个重要用途是能测量血流速度,提供血流生理信息和定量测量血流速率,这些对于心血管疾病的评价是有价值的。
三、CEMRA
3DCEMRA是通过顺磁性对比剂缩短血液T1弛豫时间,增加血管与周围背景组织之间的对比度,而获得MR血管图像。正常人体组织中,在1.5T(Tesla)场强下,最短T1值是脂肪组织约为270ms,而血液T1值为1200ms。所以在常规MRI上脂肪呈亮信号,血液呈暗信号。血管内注射适量钆螯合剂将使血液T1值由1200ms缩短到100ms,明显低于短T1值的脂肪,在图像上血液较周围所有背景组织的信号都亮(图5-3)。3DCEMRA不依赖于血流物理状态成像,消除了层面内饱和效应和血流物理状态对成像的影响,并可以在兴趣血管平行的层面采集数据,如冠状位采集,这样能用较少的层面包含较大的血管范围,大大减少扫描时间。
图5-3胸主动脉MRA(CEMRA)
钆螯合剂是细胞外液对比剂,进入血管腔后将迅速向细胞组织间隙弥散。因此,三维容积快速采集是3DCEMRA应用于临床的关键。钆对比剂可增加血管内信号强度,使采用3D脉冲序列采集成为可能,这样可提供比2D脉冲序列更高的空间分辨力。3DCEMRA采用短TR(小于10ms)和短TE(小于3ms)及适宜翻转角(flipangle),使扫描时间明显缩短,一次屏气可完成整个三维数据采集,一般扫描时间为20~45秒。近年开发的超快速脉冲序列获取一组三维容积数据仅用3秒,这可进行实时动态MRA检查。另外,缩短TR和TE不仅缩短扫描时间,而且可提高增强对比噪声和抑制背景信号,从而进一步提高图像质量。由于采用快速3D采集,所有数据都可在对比剂首次通过期间获得,这样减少了再循环的稀释效应,减少了静脉强化和重叠,减少对比剂用量。最后,应用屏气采集可以消除胸部、腹部等运动伪影,将大大改善胸腹部3DCEMRA的图像质量。
要获得最佳的MR血管图像就必须对团注对比剂计时,过早或延迟扫描都将影响3DCEMRA的图像结果。3DMRA数据采集必须与对比剂在兴趣血管内循环保持一致。由于MRI数据采集的傅立叶特性不需要在整个扫描时间内均注射对比剂。在成像时,整个3D或K-空间(K-space)数据是在层面图像重建前获取。K-空间内每一点代表一个固定的空间频率,而不是空间数据。它储存着所采集的MR信号,内含MR图像潜影,经过傅立叶转换产生MR图像。K-空间不同部位决定图像不同特征。例如K-空间的边缘高空间频率线决定图像空间分辨力,而中心低空间频率线决定图像对比度。3DCEMRA的血管图像主要获取中心部的低空间频率线数据,当动脉内对比剂达到峰值时间时,恰处于中心K-空间采集,这样钆对比剂团注维持12~23的扫描时间即可。这样降低了所需对比剂的总剂量,但团注时间缩短后,把握团注峰值时间与中心K-空间采集时间的吻合显得更为重要。
四、适应证和禁忌证
1.适应证
主动脉瘤、主动脉狭窄、肺动脉病变、周围动脉狭窄或闭塞、周围动脉瘤、冠状动脉病变、血管炎性病变、静脉系统病变。
2.禁忌证
体内金属植入物、幽闭恐怖症。
3.优势
无辐射、无含碘对比剂、软组织分辨率高。
4.不足
扫描时间相对长、空间分辨率略低。
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