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【基础小课堂】飞利浦血管成像及临床应用(二)——PCA

 凱風自南zzk 2024-05-12 发布于山东
现在临床常用的非对比增强磁共振血管成像技术,除了上一期我们讲到的时间飞跃法血管成像技术(Time of flight-MRA,TOF-MRA),还有相位对比度血管成像技术(Phase-Contrast Angiography,PCA)。我们本期来看看PCA是如何进行血管成像的。
PCA可分为2D、3D、4D。他们的本质都是T1FFE。我们常用PCA来做出颅内的动静脉成像,但PCA也可以用于大血管及外周血管。

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图1.PCA临床应用



基本原理




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图2.相位差

我们先来看一下相位差的公式,通过该公式,我们可以了解到影响相位差的因素包括了流速、双极梯度施加时间、梯度强度以及核旋比。而梯度强度及核旋比为定量参数,因此影响相位差主要的因素为流速、双极梯度施加时间

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图3.双极梯度

双极梯度是指梯度强度和持续时间完全相同,但方向相反的两个梯度场。PC法采用双极梯度对流动的血液进行编码。

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图4.静止和运动的自旋

  • 静止自旋:第一个梯度场使静止组织的相位发生偏移。接着施加场强相同但方向相反的梯度场,使第一个梯度场造成的相位变化被完全纠正,TE时刻静止组织的相位变化等于零,这将导致无信号。

  • 运动自旋:第一个梯度场使运动组织的相位发生偏移。由于施加梯度场这段时间,物体自身也在运动,运动的物体感受到的梯度场作用会有所不同。接着施加场强相同但方向相反的梯度场,第一个梯度场造成的相位变化就不能被第二个梯度场完全纠正。运动速率越快的物体,相位偏移越多。

改变双极梯度场的强度同时也会影响相位偏移程度,应用更强的双极梯度使相位偏移更大。我们可以通过设置“dyn/ang” > “PC velocity”的大小调整双极梯度场强度。

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图5.PC velocity位于dyn/ang

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图6.血流剖面

血管内中心处的血流速度最大,而血管壁处的血液的速度则慢得多。该速度差异可视为相位离散:信号强度是血管内腔中速度的混合结果。相位离散可导致信号强度降低。 

速度编码(Velocity encoding,Venc)是反映预期的最大流速。Venc不同,血流信号也会有所不同(如图6)。Venc设置太低,会容易出现混叠伪影(在影像中也被称为叠影)。Venc设置太高会产生噪音,无法检查小流量差异。

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图7.叠影

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表1.Venc速度设置

根据目标血管血流速度设置PC velocity 非常重要。


如果血管中的流速超过输入的PC速度值,则图像中有时会出现卷摺伪影。只有范围介于p和- p,或者180°和- 180°之间的相位差才能够准确地被测量。如果使用过高的速度绘制TID,会导致错误。

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图8.卷摺伪影

如果使用小于峰值血液流速的PC速度进行扫描,血管中部的信号将出现伪影(图8)。这将导致血管中心的信号强度降低
  • 如果你输入一个快速的 PC velocity,施加的双极梯度场强小。快速血流即使使用小双极梯度场,也能获得好的相位对比;

  • 如果你输入一个慢的 PC velocity,施加的双极梯度场强大。慢速血流需施加大双极梯度场来获得明显的相位对比;

  • 如果你设置的PC velocity比目标血流速度更慢,施加的双极梯度场强度比真正需要的更大位偏移太大导致相位混淆,结果使错误的血管显示为低信号。

因此根据目标血管血流速度设置PC velocity 非常重要

流速测量Velocity设置为靶目标最大流速的120%

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表2.最高流速

血管成像Velocity设置为靶目标最大流速的50-70%

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图9.不同Venc颅内动脉PCA

图9中有4个不同的Venc值,当Venc过小时(Venc=10、20、40)图像噪音大,外周小血管显示不清。当Venc=80时,图像噪声减少,外周小血管也可以清晰显示。



4D PCA



四维相位对比度血管成像技术(4D Phase-Contrast Angiography,4D PCA),通过在3D PCA上设置多个时相,可以获得电影图像。动态成像可以更好的帮助医生进行诊断。

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图10.多时相成像

视频1.4D PCA

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图11.主动脉夹层

4D PCA也可以应用于主动脉夹层,图11中使用了3种方法显示,4D PCA同样有很好的显示效果。



临床应用



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图12.颅内静脉

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图13.AVM

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图14. Q Flow 流速测定

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如果大家有任何疑问都可以和我们一起讨论喔!同时也欢迎给我们提出宝贵意见,感谢各位!

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