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磁共振上如何看骨皮质——“类CT”技术在骨皮质成像的应用

 忘仔忘仔 2023-11-11 发布于山西
    我们大家都知道X线以及CT是骨关节影像学成像的常规检查手段,但是CT扫描存在电离辐射,而且软组织对比度显示不如磁共振。磁共振成像没有电离辐射,软组织对比度更好,如果能够弥补在骨组织显示不足的缺点,将成为一个不错的CT替代方案,尤其是对于在儿童中的应用。
    然而由于组织的特点,骨皮质、骨小梁、韧带等属于短T2弛豫组织,比如骨皮质的T2弛豫才0.5ms,常规的磁共振检查根本探测不到信号变化,于是许多研究人员尝试用UTE或者ZTE来显示骨皮质和骨小梁的组织结构。

一、UTE与ZTE的区别

    回波时间(TE)是指施加射频脉冲到产生回波信号的时间间隔。临床常用的脉冲序列的TE一般在2~200ms。在人体组织中,骨皮质、肌腱、韧带等T2*/T2 的时间均比常规序列的TE 短,表现为在射频激励后,其横向磁化矢量迅速衰减至零,因此常规序列上骨皮质在信号采集时已读取不到任何信号,在图像上表现为低信号

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为了直接显示这些组织的信号,必须选择更短TE 的序列进行采集。目前,TE 在2ms 以下的超短回波(ultra-short echo time,UTE)与零回波时间(zero echo time,ZTE)可以成像,实际回波时间TE不会完全为零,但也远小于常规成像序列,TE值近似为零,比UTE的时间更加短,TE值为0.0几毫秒。ZTE与UTE序列已经开始进入临床磁共振设备。这类序列的出现丰富了图像对比,拓宽了影像视野,削弱了不想看见的,看到了难以看见的,为临床提供更多的信息。下面的图像来自西门子零TE技术PETRA序列扫描

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二、ZTE成像技术原理

    ZTE成像是UTE技术的扩展,是一种三维径向K空间填充、各向同性采集技术,用梯度的缓慢攀升来代替其两极切换,结合径向K空间填充,能有效提高组织信号的采集效率,也可对具有超短横向弛豫时间的组织进行成像。ZTE技术先于射频激励前将投影梯度打开,考虑到射频脉冲、硬件收发切换以及数字滤波等有一定的持续时间,在射频脉冲结束后经历一段几微秒的死区时间后可进行自由感应衰减信号的采集,因此实际回波时间TE不会完全为零,但也远小于常规成像序列,TE值近似为零。从磁共振图像对比度产生原理可知,TE和图像的T2权重息息相关,当其接近零时,各组织的T2值之间没有明显差异,也就消除了T2权重,因此ZTE获取的图像初始对比度以T1加权和质子密度加权为主。根据这一特点,结合抑制长T2组织,可以实现对超短T2组织诸如骨皮质、韧带、软骨、肺部等的成像。

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【ZTE成像序列:成像过程中先进行梯度G的爬升,紧跟着施加短促的RF射频脉冲,然后立即进行信号采集(AQ),因而实现了ZTE采集。Tenc即信号采集时间,TG为下次信号采集前梯度切换的时间,TR=Tenc+TG。Δ是指系统从发射到接受之间的转换时间】

三、PETRA技术原理

PETRA(Pointwise Encoding Time reduction with Radial Acquisition)是三维半径向采集T1权重序列,西门子的PETRA序列回波时间趋近于零,PETRA是基于UTE技术的三维径向投影,为保证图像的对比度,PETRA使用单独的笛卡尔逐点获取来填充k空间中心数据。因此PETRA优于其他 ZTE、UTE序列,不仅对Tx/Rx切换时间没有特殊要求,可用于任何线圈,而且可保证高图像质量。下面上西门子PETRA序列的原理图示:ImageImageImage

序列特点:
TE=0.07ms,读出梯度场启动爬升→射频激发→立即读取信号
特殊K空间填充方式,为笛卡尔填充+放射状填充(Cartesian+Radial),k空间中心数据由笛卡尔式填充逐点获取,k空间周围数据:放射状填充
静音序列,读出梯度场微调即进入下一重复时间TR的信号采集,没有剧烈的梯度场切换达到了降噪目的,因为磁共振噪音来源就是梯度场切换时梯度线圈的震动,PETRA序列扫描时声音分贝数为50-60分贝,也就是正常说话交流的声音大小

、“类CT”图像与CT图像

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【MR图像为1、3图】

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