磁共振脈沖序列在中樞神經系統中的應用(一)

作者：戴建平，陳紅艷

來源：《磁共振成像》雜志

原文鏈接：戴建平，陳紅艷. 磁共振脈沖序列在中樞神經系統中的應用(一). 磁共振成像, 2010, 1(3):220-226

戴建平，教授、主任醫師、首都醫科大學博士生導師?，F任《磁共振成像》雜志主編、中華醫學會副會長、美國醫學科學院外籍院士、中華國際醫學交流基金會理事長、國家衛生計生委大型醫用設備管理咨詢專家委員會主任委員、國家重點基礎研究發展計劃(973計劃)專家咨詢組成員、中國現代診療產業技術創新戰略聯盟理事長、中國醫院協會顧問、衛生部國際交流與合作中心理事會理事、亞大放射學會主席、北美放射學會榮譽會員等，歐洲放射學會榮譽會員，以及國內外多家雜志的主編、副主編、編委等職務。曾任北京天壇醫院院長、第29屆奧林匹克運動會組織委員運動會服務部副部長、中國醫院協會副會長、中國醫師協會副會長、中國醫學裝備協會副理事長、中華醫學會放射學分會第九屆、第十屆主任委員、中國醫院協會醫學影像中心分會第一屆主任委員等。先后獲得首都精神文明建設獎章，首都五一勞動獎章，全國五一勞動獎章。是國務院有突出貢獻的專家，有突出貢獻的留學回國人員，享受政府特殊津貼。

從1946年Bloch和Purcell發現磁共振現象以來，磁共振在醫學上的應用獲得了長足的發展。2003年Lauterbur和Mansfiled因在磁共振方面的貢獻而共同獲得了諾貝爾生理和醫學獎。目前的醫學領域中，醫生、病人以及科研人員越來越依賴于磁共振這項技術。

磁共振技術的發展除了依賴于磁場硬件的發展以外，很重要的是依賴于脈沖序列這一軟件技術的不斷開發進步?，F今的脈沖序列種類繁多，功能各異，如何合理地使用現有的脈沖序列，更好地發揮脈沖序列的功能是醫用磁共振技術人員的一個重要任務。我們在這里將以加權成像(表1)的分類角度就脈沖序列在中樞神經系統的一些應用作一討論。

1　T1加權成像

常用的T1加權成像序列主要有自旋回波序列(SE)、快速自旋回波序列(RARE)、反轉恢復序列(IR)、快速反轉恢復自旋回波序列(FIR、TIR、IRFSE/TSE)、單次激發快速反轉恢復序列(IR-SSFSE)、采用Blade技術的快速反轉恢復自旋回波序列、擾相梯度回波序列、反轉恢復快速梯度回波序列等，同一序列在不同公司的設備的名稱不同。

1.1 自旋回波序列(SE)

SE序列是由一個90°射頻脈沖后跟隨一個180°聚焦脈沖組成，90°脈沖產生一個最大的宏觀橫向磁化矢量，再利用180°脈沖產生一個自旋回波。自旋回波序列結構簡單，信號變化易于解釋，并且具有良好的信噪比及組織對比，其缺點是成像時間長。臨床上常用在顱腦、頭頸部、骨關節、軟組織

、脊柱、脊髓等部位(圖1)。

1.2 快速自旋回波序列(RARE)

RARE序列在GE的磁共振掃描儀上稱為FSE，西門子稱其為TSE。RARE序列是一個90°脈沖激發后利用多個180°聚焦脈沖采集多個自旋回波，因此明顯縮短了成像時間。快速自旋回波序列成像速度快于SE，但是其能量沉積也增加，SAR高。該序列在臨床上應用廣泛，可以顯示顱腦、脊柱、大關節、骨與軟組織、盆腔等，適合于要求快速掃描的患者，還可以進行垂體動態增強掃描、體部屏氣掃描等(圖2)。

1.3 反轉恢復序列(IR)

IR序列是在SE序列前施加一個180°反轉預脈沖。反轉恢復序列T1對比最佳，但是掃描時間很長，臨床應用較少，它可以增加腦灰白質的T1對比，主要用于兒童髓鞘發育研究(圖3)。

1.4 快速反轉恢復序列(FIR)

FIR序列是一個180°反轉預脈沖后跟隨一個快速自旋回波序列。FIR序列成像速度快于IR，其T1對比較RARE序列有提高，在不同公司的機器上有不同的名稱：FIR、TIR、IR-FSE、IR-TSE等。臨床上常用于腦實質的T1WI，顯示較好的T1對比(圖4)。

1.5 單次激發快速反轉恢復序列(IR-SS-FSE)

IR-SS-FSE序列是180°反轉預脈沖與單次激發FSE序列相結合，成像速度快，屬于快速成像序列，亞秒采集, 用于不能配合檢查的患者快速掃描或用于 腹部水成像。

1.6 Blade(刀鋒)TSE/TIR T1WI

Blade 技術同時采用放射狀與平行的K空間填充方式，再經過復雜的數據處理，可以得到較高的信噪比并減少運動偽影。臨床上將Blade技術用于TSE/TIR T1WI序列，大大減少圖像運動偽影(圖5)。

1.7 擾相梯度回波序列

該序列采用小于90°的小角度脈沖激發，利用讀出梯度場切換產生回波，并利用梯度或射頻技術擾相，以消除殘留的橫向磁化矢量。擾相梯度回波序列采集速度快，SAR低，對磁場的不均勻性敏感，臨床主要用于顱腦成像，主要有3D擾相GRE、流動相關的血管成像和對比增強的血管成像(圖6)。

1.8 反轉恢復快速梯度回波序列(IR-FGRE)

IR-FGRE序列為準備脈沖180°反轉脈沖后跟隨超快速梯度回波序列，可得到不同的T1對比，選擇性抑制某一特定T1值組織信號。臨床上用于顱腦高分辨三維成像，它的灰白質對比優于沒有IR準備脈沖的GRE序列(圖7)。

2　T2加權成像

常用的T2加權成像序列主要有自旋回波序列(SE)、快速自旋回波序列(RARE、FSE、TSE)、單次激發RARE序列(SS-RARE)等，同一序列在不同的公司仍有不同的名稱。由于SE序列的T2加權成像時間太長，目前已經很少使用。

2.1 快速自旋回波序列(RARE)

快速自旋回波序列是一個90°脈沖激發后利用多個180°聚焦脈沖采集多個自旋回波。GE公司的磁共振儀稱為FSE序列，西門子稱為TSE序列。快速自旋回波序列成像速度快于SE，能量沉積增加，SAR升高?？焖僮孕夭ㄐ蛄惺荰2WI的最常用序列，顯示顱腦、脊柱脊髓、耳鼻喉、骨關節軟組織和腹盆腔等(圖8)。

2.2 FRFSE

FRFSE序列是FSE/TSE的衍生序列，它是在FSE/TSE序列后，利用負90°脈沖加快組織縱向磁化矢量恢復的技術，可以加快成像速度。FRFSE增加了圖像對比，并加快了掃描速度，臨床上用于顱腦、脊髓T2WI成像(圖9)。

2.3 單次激發RARE序列(SS-RARE)

SS-RARE是一次90°射頻脈沖激發后，利用連續的180°脈沖采集所有K空間填充的回波信號。單次激發RARE序列成像速度快，只能用于T2WI成像，其模糊效應明顯，SAR明顯升高，臨床主要用于顱腦超快速成像，用于不能配合的患者，進行腹部屏氣快速掃描和屏氣或呼吸觸發水成像。

2.4 半傅立葉采集單次激發序列

在SS-RARE序列的基礎上加上半K空間采集技術，臨床上用于神經系統超快速成像，適用于不能配合的患者，也可以進行腹部超快速T2WI和腹部水成像(圖10)。

2.5 快速反轉恢復自旋回波序列(FIR、TIR)

該序列是一個180°反轉預脈沖后跟隨一個FSE序列，成像速度快于IR，在不同公司的磁共振儀上它擁有多個名稱：FIR/TIR/IR-FSE/IR-TSE，臨床上主要用于T2WI的脂肪抑制成像(圖11)。

2.6 Propeller FSE/Blade TSE

該序列同時采用放射狀與平行的K空間填充方式，再經過復雜的數據處理。GE磁共振儀稱為Propeller螺旋槳技術，西門子稱為Blade刀鋒技術。它可以得到較高的信噪比，具有增加圖像對比的潛能，明顯減少運動偽影。臨床用于不能控制的自主運動患者的顱腦成像，還可以進行腹部成像(圖12、13)。

2.7 單次激發SE-EPI序列

EPI的準備脈沖為SE序列，成為SE-EPI序列，它主要是單次激發采集所有回波信號，成像速度快，臨床上用于超快速T2WI成像，適用于臨床情況較差或不能配合的患者。

2.8 GRASE

GRASE是梯度回波與自旋回波相結合的序列，一次90°脈沖激發后，利用多個180°聚焦脈沖產生多個自旋回波，在兩個相鄰的180°脈沖間利用讀出梯度連續切換，伴隨一個自旋回波還有多個梯度回波實現梯度回波與自旋回波相的結合。GRASE集合了FSE與GRE的優點和缺點，臨床應用不廣泛，主要用于顱腦的T2WI，在3 T設備上有其獨特的優勢(圖14)。

3　質子加權成像

常用的質子加權成像序列主要有自旋回波序列(SE)、快速自旋回波序列(RARE)、擾相梯度回波序列，用于顯示反映單位體積不同組織間的質子含量差別，目前在中樞神經系統應用很少(圖15)。PDWI顯示灰白質分界清楚，用于診斷灰質異位、髓鞘發育異常等。PDWI還可用來診斷頸動脈斑塊，在關節掃描顯示軟骨、韌帶的應用非常廣泛。

4　T2*加權成像

T2*加權成像主要有擾相梯度回波序列，在GE磁共振儀上稱為SPGR序列，西門子稱為FLASH，飛利浦稱為T1-FFE。T2*加權成像在中樞神經系統中顯示出血灶，例如腦血管病患者顯示顱內微出血、腦內血腫、蛛網膜下腔出血等，頭外傷患者顯示腦挫裂傷出血情況、硬膜下血腫等，臨床應用較多(圖16)。

5　其他

臨床上還有很多實用的序列，例如：液體衰減反轉恢復序列(FLAIR擴散加權成像)、脂肪抑制技術、水激發技術、MR水成像技術、磁共振血管成像技術等。

5.1 液體衰減反轉恢復序列(FLAIR擴散加權成像)

最常使用的是快速反轉恢復自旋回波序列，該序列為一個180°反轉預脈沖后跟隨一個FSE序列。快速反轉恢復自旋回波序列成像速度快于IR，T1對比有所提高，它擁有多個名稱：FIR/TIR/IR-FSE/IRTSE，又有人稱其為T2-FLAIR。臨床主要用來抑制腦脊液的信號，更好地顯示較小且靠近腦脊液(室旁、皮質)的病變(圖17)。

5.2 單次激發快速反轉恢復序列(IR-SS-FSE/TSE)

該序列將180°反轉預脈沖與單次激發FSE相結合，成像速度快。臨床上用于不能配合檢查的患者。

5.3 Propeller/Blade T2-FLAIR

該序列同時采用放射狀與平行的K空間填充方式，再經過復雜的數據處理。這種技術可以得到較高的信噪比，具有增加圖像對比的潛能，可以明顯減少運動偽影，主要用于不能控制的自主運動的患者(圖18)。

5.4 雙反轉快速自旋回波序列(Dual IR-FSE/TSE)

該序列對兩個反轉預脈沖的T1進行調整，根據T1值的不同選擇性的抑致2種組織的信號。主要用來選擇性抑致腦脊液和腦白質的信號來突出腦灰質，或者抑致腦脊液和腦灰質的信號而突出腦白質，從而更清晰的顯示腦灰白質(圖19、20)。

5.5 脂肪抑制技術

(1)頻率選擇飽和法，亦稱化學位移選擇飽和(chemical shift selective saturation，CHESS)：利用水與脂肪中H質子進動頻率不同，施加與脂肪頻率相同的預脈沖激發脂肪組織使之達到飽和，再施加成像脈沖時脂肪不能再接受能量產生信號。常用的序列有SE和FSE的TIWI及T2WI序列，GRE序列以及2D 擾相GRE T1WI。臨床應用在1.0T以上的設備，特異性強，簡便易行。在神經系統用于判斷病變是否含有脂肪，如畸胎瘤(圖21、22)；在頭頸五官用于發現位于較多脂肪組織中的病變；在腹部臟器上用于診斷腎上腺病變、脂肪肝等。

(2)短T1反轉恢復序列(short T1 inversion recovery，STIR)：該序列是基于脂肪組織短T1特性選擇短反轉TI時間(脂肪TI值的69%)，抑制效果明顯。常用序列有FIR或IR、FSE、TSE等。其場強不受限，特異性差(血腫信號受抑)，時間長，不適用增強掃描。主要用于頸部、椎體、關節等大FOV掃描(圖23)。

(3)頻率選擇反轉脈沖(前兩者的結合)。

(4)Dixo技術，用于低場強磁共振掃描儀的脂肪抑制。

5.6 選擇性水激發技術

采用頻率和空間選擇的二項脈沖，此脈沖由多個脈沖方向和角度不同的脈沖組合而成。常用序列有SE、FSE、GRE，有2D及3D兩種采集模式。臨床主要應用于眼眶、神經根、腹部、骨關節的掃描。

5.7 MR水成像技術

水成像技術利用水的長T2特性，采用重T2WI序列使其他組織的信號絕大部分衰減，采集到圖像的信號主要是水樣結構。FSE T2WI及單次激發FSE T2WI主要用于胰膽管及尿路；另外3D Balance-SSFP主要用于內耳及脊髓造影(圖24)。

5.8 磁共振血管成像技術

主要有時間飛躍法(time of flight，TOF)、相位對比法(phase contrast，PC)、對比增強(CE MRA)、黑血法、Balance-SSFP、T2-FGRE等。

(1)TOF：反復激發層面內靜止組織使之飽和信號被抑制，層面外未受激發的血液流入有較高信號。2D擾相GRE T1WI序列主要用于靜脈慢血流、走行較直的頸部或下肢靜脈(圖25)。3D擾相GRE T1WI序列用于動脈快血流、走行紆曲的血管，如腦動脈(圖26)。

(2)PC法：利用流動所致的宏觀橫向磁化矢量的相位變化來抑制背景、突出血管信號的方法。其2D可用于腦脊液或血液流速、流量、流向分析，3D可用于靜脈或靜脈竇的掃描，另外電影可以用來測量腦脊液的流動性(圖27、28)。

(3)CE MRA：用對比劑的縮短血液T1值的特性，采取超快速的權重很重的T1WI序列對血管內血流進行成像。常用序列有3D 擾相GRE T1WI，同時采用CHESS或頻率選擇反轉脈沖進行脂肪抑制，可進行剪影，多段采集及快速連續掃描(4D)。臨床可用來動、靜脈多時相顯影，亦可以發現頭頸血管狹窄/閉塞、動脈瘤、血管畸形和夾層，也可以應用于體部血管(圖29)。

(4)黑血法：基于流空效應或通過空間預飽和帶、反轉脈沖或矢相位等方法使血流呈低信號，同時選擇參數使背景組織呈亮信號。所選擇的序列是IR-FSE，可評價血管壁，如頸動脈或冠脈斑塊。