常用脂肪抑制技术解读（一）

当以氢原子核作为探测对象来进行磁共振成像时，水分子中的氢质子和脂肪中的氢质子便成为磁共振信号的两大主要来源。脂肪分子的分子结构远远较水分子更复杂，所以脂肪中的氢质子核周围的环境也更复杂。因为水和脂肪中氢质子核的化学环境不同，导致二者间产生了化学位移现象，这种化学位移现象既可能是产生伪影的原因，也可以成为成像技术的切入点。由于脂肪中氢质子的运动较水分子慢，这使得脂肪中氢质子具有相对短T1弛豫属性；而脂肪中氢质子核之间相对更“稳定”，这导致它们具有较自由水相对更短的T2弛豫属性。但在FSE序列采集过程中，因为脂肪中氢质子核之间的J耦合效应减弱，导致在FSE序列中脂肪组织具有较高的信号。很多时候因为脂肪组织呈现出来的高信号会在一定程度上降低病变与背景组织之间的对比，如水肿、病变本身等都可能因为脂肪组织的高信号导致它们与正常组织之间的对比变差，因此，在磁共振成像过程中很多时候需要把脂肪信号抑制或剔除，这样才能更好的突出病变所导致的直接或间接征象的改变。当然，在一些部位的检查如盆腔检查时，有时也会保留脂肪信号，这样能更好地突出直肠或子宫等病变对周围的侵犯以及所引起的淋巴结转移。

图片说明：脂肪抑制技术能更好地反映病变范围。骨关节磁共振成像脂肪抑制技术对于显示病变范围及骨折分期都具有重要的临床价值。因为通常情况下骨髓内的脂肪会导致T1及T2上的高信号改变，特别是T2像上的高信号会掩盖病变的范围。

临床实际工作中对于脂肪信号的处理可以采用几种不同的解决方案，可以将脂肪信号抑制，也可以将脂肪信号剔除，当然也可能会保留脂肪信号。常用的脂肪信号抑制技术解决方案有如下几种不同的方式。

● STIR脂肪抑制技术

基于组织T1弛豫时间的短时反转STIR脂肪抑制技术： 短时反转脂肪抑制技术（STIR）是较早用于磁共振成像的磁共振脂肪抑制技术，特别在低场磁共振成像中，它也是最主要的脂肪抑制技术。STIR序列利用的成像原理是基于脂肪的T1弛豫属性，它根据脂肪组织在特定场强下的T1弛豫时间来确定成像参数中的纵向弛豫回零时间，从而实现脂肪信号抑制的目的。该技术可以实现大范围、更均匀的脂肪抑制，因此在临床磁共振成像过程中常用于那些偏中心区域如肢端关节、乳腺，或者在那些因为组织本身解剖结构复杂而可能导致主磁场均匀度被破坏的区域如颈部等成像中的脂肪信号抑制。在这些区域的成像过程中，STIR脂肪抑制是一种非常有效的脂肪抑制技术。在反转恢复脉冲序列的讨论中，我们提及当知道一种组织的T1弛豫时间后就可以通过公式计算出反转后的纵向弛豫回零时间。有一点需要强调的是，因为在不同场强下组织的T1弛豫时间也不同，场强越高，组织的T1弛豫时间就越长，这就意味着在不同场强的磁共振成像设备中，施加反转脉冲后脂肪组织的纵向弛豫回零时间也不同。场强越高，这个回零时间就越长。

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STIR脂肪抑制方法的临床优点

概括起来，STIR脂肪抑制序列具有以下几个临床优点：

1）对主磁场磁场强度要求低：STIR脂肪抑制一个突出的优点就是不过分依赖于主磁场的磁场强度，这使得在低场磁共振设备中可以通过STIR序列达到脂肪抑制的目的。相比于高场磁共振而言，水和脂肪之间的化学位移效应在低场磁共振所导致的共振频率差异从量化的Hz维度而言相差很小，因此在低场强磁共振成像设备中无法采用化学位移法脂肪抑制。

2）对主磁场均匀度要求低：STIR序列的另一个优点是对磁场均匀度依赖性也低。STIR序列的成像基础是基于组织的T1弛豫时间，而T1弛豫时间相对受磁场均匀度影响较小。对于大范围、偏中心区域的脂肪抑制而言，STIR序列成像能获得比较均匀的脂肪抑制效果。STIR序列的这一特点使得它更适合用于大范围全身成像时的脂肪抑制，如全身大范围成像，全身大范围背景抑制扩散加权成像等。全身大范围背景抑制扩散加权成像也就是通常所说的类PET成像。在这种大范围背景抑制扩散加权成像时，STIR可以在一定程度上抑制肌肉、软组织信号，这对于突出肿瘤等异常信号改变具有一定的临床意义。

图片说明 ：STIR脂肪抑制有助于明确椎体病变的分期和椎管内占位的成分性质。对于椎体压缩骨折而言，在STIR序列上明确没有高信号，提示为陈旧病变。对于椎管内长T2、短T1的占位病变，STIR序列呈低信号，提示病灶内可能含有脂肪成分。

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STIR脂肪抑制方法的局限性

除了上面所谈及的STIR脂肪抑制技术的临床优点，STIR脂肪抑制技术也存在着一定的问题：

1）STIR序列具有非特异性脂肪抑制的特点：STIR脂肪抑制的成像原理是基于组织的T1弛豫时间，是根据理想状态下在特定场强时脂肪组织的T1时间来计算出其纵向弛豫回零时间。这个纵向弛豫回零时间其实就是STIR反转恢复序列中所使用的TI时间。在实际应用中面临的一个突出的问题是：如果某种组织成分的T1弛豫时间和脂肪组织的T1弛豫时间接近，那么这种组织成分在STIR序列中也会被抑制成低信号。比如卵巢病变中可能有陈旧出血成分或者蛋白含量比较高的囊性病变，这些成分的T1时间可能接近脂肪组织的T1弛豫时间，因此在STIR脂肪抑制技术上呈现低信号。这种非特异性脂肪抑制会导致我们解读图像时的错误判断。从这个意义上说希望大家牢记：在STIR序列不是只有脂肪成分才回到零点。

2）STIR脂肪抑制是一个具体的序列，不是一个广适性的技术：因为TI时间的选择是基于脂肪组织的平均T1时间计算出来的，而事实上在特定的扫描序列这个TI时间能不能让所有的脂肪组织都回到零点呢？显然也不能。因为在计算回零时间时有个假设是TR时间无限长，这在实际成像过程中显然是不现实的。当TR达不到足够长时就会影响到组织的饱和程度。脂肪纵向弛豫回零时间也就是成像参数中的反转时间对于TR时间的依赖性会带来两个实际问题：一个问题是通常在给定的TI回零时间不是全部脂肪都能回到零点，而另一个问题是在STIR序列也不能采用过短的TR时间，这一方面导致STIR序列通常的成像时间比较长，另一方面STIR序列在实际成像过程中所获得的对比度只能是质子密度或T2对比，而不能获得T1加权对比。这也是STIR脂肪抑制无法用于增强扫描的原因。

3）STIR脂肪抑制技术固有信噪比偏低：STIR脂肪抑制技术在实现脂肪信号抑制的同时，非脂肪组织中的水分子中的信号也被部分抑制。事实上通过运算可以得知，以1.5T磁共振设备上肝脏为例，以肝实质在1.5T上平均T1时间500ms来计算，如果选择的TI时间是150ms，那么根据反转恢复序列的纵向磁化矢量Mz(t)的计算公式得知，只有约45%的肝实质中的氢质子恢复到纵向，这就意味着对于很多实质脏器而言，在STIR脂肪抑制技术会面临很大的信号损失，这是导致STIR序列固有信噪比比较低的一个主要原因。

STIR脂肪抑制技术所存在的这些问题使得它在临床实际应用中会面临很多挑战，譬如对于肿瘤病变特别是成分比较复杂的肿瘤病变的鉴别诊断方面，单纯根据STIR上的表现会有一定的错误解读，STIR本身的固有信噪比低和无法进行T1加权对比成像等特点也会导致扫描时间过长，而同时又无法用于T1增强扫描等。这就在客观上需求更多的脂肪抑制解决方案。

图片说明：STIR非特异性脂肪抑制无法判断出血成分。该病例为卵巢占位病变，在常规T1加权像上左侧卵巢区域可见一类圆形高信号病灶，该病灶在STIR序列上呈现为低信号改变，似乎提示病变属于含脂类病灶。但在IDEAL水像上该病灶呈高信号，而在IDEAL脂像上病变呈低信号，这说明该病灶并非含脂类病灶。病灶内应该为陈旧出血或高蛋白含量的囊肿。

在磁共振成像技术学习过程中，大家会发现没有一个技术是绝对完美的，而作为使用者正是要认真学习和掌握每种技术的突出优势和它的自身局限性。了解这些才能更好的把这些技术用于解决实际临床问题。在我们选择一个具体的成像技术时要取其所长、避其所短，清晰了解所要解决的核心问题，这样才能把一个技术的临床优势发挥得淋淋尽致。

图片说明：STIR对主磁场均匀度要求低，这使得它能完成大范围、偏中心更均匀的脂肪信号抑制。图示对比说明在腰椎脂肪抑制中与化学位移法的常规化学位移法脂肪抑制及SPECIAL脂肪抑制相比，STIR能有效抑制骶尾水平的皮下脂肪信号。但与基于化学位移的IDEAL水脂分离技术相比，其信噪比和脂肪信号被抑制的程度均不如IDEAL成像。