医学影像技术体系 · 第 19 卷 / 共 44 卷
基本序列、权重、安全与规范化
本卷导读
讲解 MRI 基本序列与图像权重、2D 与 3D 的差异、场强影响、预扫描、坐标系与方位、相位编码方向,以及安全、质控与规范化扫描的执行要点。
知识结构
- 基本序列与图像权重
- 安全、质控与规范化扫描
- 场强、2D/3D 与系统操作
- T和1.5T磁共振扫描序列有哪些不同
- 磁共振:数学形态、哲学灵魂
- MRI快速成像技术之硬件系统性能影响
- 坐标系、方位与相位编码
- 影像断层扫描中的坐标系讨论
- 磁共振脉冲序列基本结构表示方法
- 特殊体位与增强扫描
基本序列与图像权重
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单激发实际上是一种“极端的”采集方式,指只采用一次射频脉冲激发则可以实现整幅图像的数据采集。
有的公司也把单激发这种技术叫做snapshot,可以理解为快门成像技术或者类似相机一样按一次快门则完成图像成像的技术。
不同公司的单激发技术有不同的简称,但是基本上都是Single Shot。根据是否使用单激发技术,在相应的序列中加上前缀或者后缀。
西门子公司的单激发序列一般会结合半傅里叶技术,该序列叫做HASTE(half Fourier single shot turbo spin echo)序列。
飞利浦公司单激发技术简写为SSh,single-shot。
联影公司中,如果使用单激发技术,则是在序列的名称中(一般都是fse序列)加上后缀ssh,比如fse_ssh。
单激发序列一般都是结合自旋回波序列的吗?梯度回波序列有单激发吗?
单激发序列一般的对比度(或者权重)都是T2吗?T1序列能否也采用单激发?
单激发序列都是2D的吗?有没有3D单激发序列?
回答了这些问题,我们才能知道单激发序列的临床应用。
假设重建一幅完整的图像需要采集256个回波,矩阵256。一次90°射频脉冲后,跟着连续通过180°重聚脉冲采集256个回波,这就是单激发。
①即使相位编码矩阵是256,也不需要采集256个回波。因为还有加速技术,比如并行采集技术,半傅里叶技术等,所以实际上单激发的回波链没有想象的这么长(除非是3D序列)
②一般重聚脉冲角度不会是180°,特别是回波链越长,这个重聚角度一般会降低。
而TSE序列则是不止一次90°射频脉冲。
看到回波链的概念,第一反应就是TSE/FSE序列,肯定是自旋回波啊,梯度回波序列是没有回波链概念的。
实际上看你怎么定义回波链,梯度回波序列也是一个射频脉冲,然后利用连续的的射频脉冲产生信号,所以也可以把梯度回波短TR连续的RF看作是回波链。
在超快速磁化准备梯度回波序列的结构里,如果把磁化准备脉冲之间看做是一个TR,那么连续的射频脉冲就是回波链。而如果一次磁化准备,达到稳态,就能够把一幅图像所需要的回波采集完,也可以说这种磁化准备的梯度回波也是单激发。
由于单激发序列的重聚脉冲一般都是小角度重聚脉冲,而超快速磁化准备梯度回波序列的射频脉冲也一般是小角度射频脉冲。因此从这个宏观的维度来看,单激发快速自旋回波序列和超快速磁化准备脉冲序列在信号采集部分是没有差异的。
此时,哲学上来讲,自旋回波就是梯度回波,梯度回波也是自旋回波,你中有我,我中有你。
所以对于第一个问题,严格意义上来说,单激发序列一般都是指单激发快速自旋回波序列。但是超快速梯度回波序列也可以采用单激发的模式,这就是一次磁化准备,达到稳态后,利用一连串的射频脉冲采集信号。
第二个问题,可能很多老师会说,单激发序列一定是重T2对比,因为回波链长,有效TE肯定长,肯定是T2权重。这个回答逻辑清晰,基本上没有啥错。
如果考虑磁化准备超快速梯度回波序列,则单激发序列是可以进行T1权重成像的。
大家肯定知道MP-RAGE这个序列,这个序列不同公司名称不同,比如飞利浦叫做3D T1 TFE,这个序列是可以在参数里使用单激发single-shot模式的,而且临床应用也常见。
有老师说,单激发的T1WI序列,那不是TR很长,这个权重还是T1吗?实际上还是快速自旋回波序列和磁化准备超快速梯度回波序列结构的不同。如果是自旋回波序列,那么要做到单激发,TR肯定是非常长的。实际上单激发序列是没有TR这个概念的。这里考虑的主要是TE或者有效TE。
这样第二和第三个问题就都回答了,单激发序列实际上是可以做T1权重的,如MP-RAGE相关序列。也可以做3D,如MP-RAGE。
如果是常规的单激发序列,主要是指2D的T2WI或者重T2加权序列。
来讲单激发序列的临床应用,可以把单激发序列分为:2D单激发T2WI序列和3D单激发T1WI序列。
对于2D单激发T2WI序列,其回波链比较长,有效TE长,所以是T2权重或者重T2权重。
这种情况主要是利用单激发序列的快速,快速扫描,冻结运动伪影。
比如胎儿扫描,常规的T2WI都推荐采用单激发来做,就是因为它快,可以冻结胎儿运动。
另外就是老年人,可能屏气不好,利用单激发序列的快速,可以自由呼吸进行扫描,冻结运动伪影。
即使结合呼吸触发,也可以采用单激发序列来做肝脏的T2WI,因为图像更稳定,扫描时间更短。(当然,有条件的情况下,还是推荐使用多激发序列)。
⑵利用单激发序列的重T2效应。
常规的2D单激发序列一般是T2加权或者重T2加权,因此有些水成像技术就可以用单激发序列。
比如,临床常用的MRCP,可以采用单激发厚层放射状扫描的方式。
利用单激发序列的快速和重T2成像,可以快速的显示和水相关的结构和物质。比如,使用单激发序列用于脊椎定位像扫描,快速显示脊髓,方便定位的时候在冠状位打角度。这个有点类似于脊柱水成像,但是扫描得非常快,采用2D厚层单激发序列,扫描一层就可以了。
和水相关的结构很多,可以利用2D厚层单激发序列,进行肾脏快速扫描,可以很快的显示肾脏的集合系统。
⑶利用单激发序列的快速和重T2效应进行一些特殊结构的显示和渲染成像。
我前面文章写过两种序列,SAS和BPAs,都是2D厚层单激发重T2权重序列,利用20~35s的扫描可以快速显示一些特殊结构,进行可视化重现。
BPAS序列全称是Basi-Parallel Anatomical Scanning,简称BPAS,又叫做头颅椎基底动脉系统扫描解剖成像,最早应用于日本,主要是对于颅脑血管成像TOF中,基-椎动脉系统的扫描,也是对MRA TOF的一种补充。
定位像也可以用单激发序列来扫描,这样对于一些需要显示水成像或者相关结构的来说是比较好的,比如IAC内耳成像。
对于3D单激发序列一般就是磁化准备超快速梯度回波序列,比如Turbo FLASH等序列的衍生。临床常用的就是MP-RAGE等。
实际上可能还忘了,最常用的单激发序列是以SE-EPI序列结构为主的DWI。
临床最常用使用的DWI序列就是采用SE-EPI ssh的结构,自旋回波结合EPI采集的单激发序列。EPI和单激发采集结合简直就是天生一对。
安全、质控与规范化扫描
磁共振图像有很多评价的标准,主要的几个客观指标包括信噪比、空间分辨率、扫描时间。但是重点在于如何权衡这几个指标,做到最大化的满足影像诊断需要。
磁共振扫描得到的图像主要是用于临床诊断,所以图像的质量是非常关键的,如何判断一幅图像是否到达了临床使用的标准呢?有哪些评价图像质量的客观指标?
评价磁共振图像质量的指标很多,包括:信噪比、空间分辨率、图像均匀度、图像对比度等。为了保证评价的指标不受主观影响,临床中主要以一些客观的、可以测量的、比较一致的指标对磁共振图像进行评价。
非维修工程师如何做好磁共振质控扫描。MRgRT磁共振的质控及临床应用(一)。信噪比(Signal-to-Noise Ratio, SNR)是磁共振图像中最重要的一个评价指标,它的定义是系统接收到的有效信号振幅和背景噪声的比值,反映在图像中就是图像的信号强度与背景随机噪声强度之比。在磁共振信号采集的过程中,线圈得到的信号中既包括了真正的磁共振信号,也有系统的随机背景噪音。
SNR越高,则图像的质量越好,表现在图像上就是需要成像的组织越清晰;SNR越低,图像质量越差,反映在图像中就是背景噪音大,图像发虚、模糊、不清。为了得到满足诊断要求和临床使用的图片,一般要求图像必须达到某一些规定的信噪比大小。
根据信噪比的定义,它可以简单的表示为:SNR=S÷N。其中,S代表成像组织或者感兴趣区(Region of Interest, ROI)的平均信号强度大小,N代表背景噪声,它主要是值背景区域信号的标准差(Standard Deviation, SD)。
美国电气商制造协会NEMA制定了一个测量磁共振图像信噪比的方法。文章数量:178篇(成功178篇,失败0篇)
技术人员需主动吃透各类权威参考文件,包括国内外磁共振扫描技术规范、各部位检查专家共识、设备原厂操作指南及科室标准化作业流程(SOP),明确不同部位、不同病种、不同设备场强下的扫描标准。
并且,要深刻认知规范化扫描的双重价值:对患者而言,标准扫描可一次性获取合格诊断图像,避免重复扫描、延长检查时长,减少患者不适感;对临床而言,标准化图像具备良好的重复性与可比性,可为疾病随访、疗效评估提供统一参照;对科室而言,规范操作是降低医疗差错、规避医患纠纷、提升影像同质化水平的核心保障。
MRI检查存在特殊的磁场安全风险,术前筛查是规范化操作的第一道防线。技术人员需严格执行全员、全覆盖筛查制度,通过问询、核对病历、查看检查报告等方式,逐一排查患者体内金属植入物、磁性异物、心脏起搏器、人工耳蜗等禁忌物品,同时确认患者有无对比剂过敏史、肾功能异常等增强扫描禁忌,杜绝安全事故发生。
针对体内有金属植入物的特殊患者,需对照最新行业规范评估扫描可行性。目前国内,这些评估一般是由临床医生来确认或者放射科医生。
实际上这个检出前工作还包括,技师在拿到申请单之后,头脑里开始思考的内容?
临床医生开的检出部位?涉及到后面的扫描摆位和使用的线圈。
这些应该很快在技师脑海中有一个初步的判断和认识。
对于技师来讲,得到患者信息之后,为什么要思考下一步扫描的问题,就是因为还要预判一些特殊情况的发生。这样,不仅能够保护好自己,也能够避免一些不必要的纠纷。
如果年龄比较大,身体条件不好,又是做多部位增强,这个时候,就要小心,在交代的时候注意,或者安排家属进去陪同做。
根据病人体重,可以判断扫描过程的反应。体重越重的,越胖的,扫描序列多的,扫描过程中,病人有可能出汗,体温上升,这样耐受性下降,配合检查的意识下降。飞利浦比较人性化,在操作室外面,我们技术老师可以根据扫描序列进度及相对的SAR值或SED的显示,控制扫描孔通风。
四.精准患者宣教及扫描前体位准备。运动伪影是影响MRI和CT图像质量的最常见因素,多数非技术性伪影均可通过术前宣教有效规避。技术人员需根据检查部位、患者年龄及身体状态开展个性化宣教,耐心告知检查流程、扫描时长、设备噪音特点,指导患者保持平静呼吸、身体静止,对腹部、心脏等需呼吸配合的检查,提前完成呼吸训练,确保患者熟练掌握屏气、平稳呼吸技巧。并且,为患者佩戴隔音装备,告知紧急呼叫装置的使用方法,缓解紧张情绪,提升检查配合度。
体位摆放需严格遵循标准化原则,根据检查部位精准定位、规范垫托,利用专用海绵垫、绑带固定患者体位,在保证体位标准的同时提升患者舒适度,从源头减少自主或不自主运动导致的伪影。需依据检查部位精准选择相控阵线圈,规范线圈摆放位置与线缆走向,避免形成导电环路,兼顾成像视野与信号均匀性。
这里说明一下,虽然都依据指南或者扫描共识,但是由于不同医院设备配置不同,可能实际上扫描有差异。
比如,进行腕关节MRI扫描,标准的体位是仰卧位头先进,使用腕关节专业线圈。很多医院都没有配置腕关节专业线圈。这个时候,可能你就不能严格按照指南或者共识的方式,而是需要结合自己医院的设备情况。例如,采用俯卧位,头先进,头过顶的超人体位,用头线圈来进行腕关节扫描。
如果是常规的腕关节线圈,可能的患者体位是脚先进仰卧位(或者头线圈仰卧位);而如果是超人体位,则患者的体位是头先进俯卧位。
这个时候,摆好位置之后,技师还要正确的在MRI系统中录入患者的体位和方位信息。否则出来的图像,前后左右有可能和实际上不同。这些都是需要技师提前思考好的。
另外则是不同年龄患者可能扫描体位也不同。比如,婴幼儿扫描头颅,可能就需要使用不同于成人的线圈或者体位。
关于方位,我还想要多说一下。不同厂家设备,不同的方位设置,可能图像显示不同。比如:对于飞利浦的MRI系统,不管是设置了仰卧位,还是俯卧位,扫描完后的图像,系统会自动给你反转到背部在下方,腹侧在上方;而GE的图像,设置了俯卧位后,图像就是腹侧在下方,背侧在上方。
患者扫描前的准备和摆位是非常重要的,:七分靠摆位。摆位不好,患者体位不舒服,容易运动,不配合,那么图像质量肯定也不可能好。
上机扫描是规范化操作的核心环节,技术人员需严格遵循标准化流程,兼顾流程统一性与个体适配性,精准把控序列选择、参数调试、扫描定位等关键环节,实现“标准不缩水、适配不违规”。
关于上机扫描这部分,本章不想讲太多,因为我整个合集规范化扫描,把每一个扫描部位,推荐扫描的序列及参数,都详细讲过了。
规范化扫描序列实际上反映的是一个医院放射科技术组的管理能力以及和诊断组的协调能力。大部分医院做得非常好,也有极少部分医院,扫描随心所欲。不同技师,扫描序列千差万别。
比如,今天是A技师上班,他自己用他自己的序列包,头颅扫描,矢状位他喜欢扫描T1-FLAIR;明天是B技师上班,她也有自己的序列包,头颅扫描,矢状位她一般用T2WI,并且T2-FLAIR她扫描冠状位。
一般出现这种情况,也不完全是技术组的问题。更多的是医院放射科诊断组的问题。
明天是D老师写报告,她说,头颅扫描,增强我肯定看3D序列啊,但是2D的TSE你也得三个方位给我加,并且和平扫一样。
这样的话,同样一个部位,同样一个检出目的,由于技师不同或者诊断老师不同,可能扫描的序列千变万化。这种情况是很难做好质控的。
医院的扫描序列,首先需要诊断组结合整个医院大家的意见,拿出一个标准的SOP方案。这个方案是常规扫描序列的固定方案,大家固定好了,就提交给技术组。如果有特殊情况,比如某些患者需要加扫特殊序列,或者某个老师做科研,需要加特殊序列。可以在申请单标注或者打电话提。但是常规的序列一定要固定好,否则那就全乱套了!
对于技师来讲,医院大家讨论,把常规的扫描方案固定好,技师就好好执行扫描就可以了。一些特殊情况,比如,患者头颅特别大,常规扫描序列22层不够,此时技师就应该灵活地加扫描几层。
规范化扫描并非机械照搬参数,而是在标准框架内实现个体化精准适配。技术人员需熟练掌握信噪比、空间分辨率、扫描时间三者的平衡关系,根据患者体型、病情、配合度灵活优化参数。
六.规范化扫描实际上是健全管理制度。规范化扫描的高效落地,离不开常态化、闭环式的质量管控。
技术人员需建立“每图必审、每例必核”的工作习惯,扫描结束后从图像清晰度、伪影控制、序列完整性、层面规范性、病变显示有效性五个维度完成自主审核,确认图像满足诊断标准后再结束检查。
同时规范留存扫描参数、体位方式、特殊处理等操作记录,实现操作过程可追溯、可复盘。
因为说穿了,图像扫描完,最后还是需要诊断组医生来对图像进行诊断。完成扫描之后,图像最终交付的是诊断医生。诊断组需要对图像做出评价,这就得扫描前制定好扫描的方案。
磁共振规范化扫描是一项贯穿术前、术中、术后的系统性工作,没有绝对的“经验操作”,只有严谨的“标准执行”。对于磁共振技术人员而言,高效落实规范化扫描,核心是以权威规范为准则,以全流程质控为抓手,以专业能力为支撑,将标准化、精细化、严谨化融入每一次体位摆放、每一组参数调试、每一例图像采集。既要坚守流程底线,杜绝操作随意性,保障扫描同质化、标准化;又要兼顾临床需求,实现规范框架内的个体化精准适配。
磁共振安全问题再怎么强调也不过分,安全是重中之重。
场强、2D/3D 与系统操作
1. T和1.5T磁共振扫描序列有哪些不同
现在很多医院都有了磁共振(MR),有些医院甚至有几台,十几台。现在临床应用比较多的磁共振一般都是超导,高场机(场强大于1.0T即是高场)。
细心的老师可能会发现,自己医院的1.5T和.3.0T扫描一个部位的时候,序列可能会有微小的差异和不同。有些人会疑惑,为什么序列不完全一致,都是一个医院的,都是一个扫描部位。
在开始讲述之前,因为涉及序列名称,很多大医院都有不同制造商(公司,厂家)的机器,为了便于让大家能直观知道,哪些公司的序列叫什么名字,我特意做了一个表格。
本人基本上操作过G(GE),P(Philips),S(Siemens)几大家的设备,对基本的序列名称还是相对比较熟悉。
场强升高并不是单纯的磁场强度高了一倍,带来的都是优势!这种观点是不全面的。场强升高带来了信噪比提高的优势,也引入了一些其他效应。
信噪比明显提高(SNR与B0呈正比,同等条件下,3.0T的SNR是1.5T的两倍)。化学位移效应增加(这里我用的是效应,不是位移,MRS可以提供更高的谱线分辨率和谱线信号-波峰高度)。磁化率效应增加(BOLD能检出更多的激活区,更敏感)。信噪比提高了,可以更容易的做高b值弥散。
SAR值增高(SAR值与B0的平方成正比,3.0T的SAR值是1.5T的4倍,不是2倍)。化学位移伪影增加(这里我用的词是伪影,强度,负面作用)。组织弛豫时间变化(一般情况下,场强升高,组织的T1延长,T2缩短,这样造成组织的对比度被削弱)。利用3.0T比1.5T多的信噪比,可以。保留住多余信噪比,提高图像的质量。用这些多余的信噪比换分辨率,提高图像空间分辨率。不需要这些多余的信噪比,让扫描速度更快(减少激励次数),时间更短,提高速度,增加流通量。
0T血管显示成像明显更亮,显示远端小分支更清楚。
5T,扫描时间3:44min
0T,扫描时间3:40min。可以明显看出,同样的扫描时间,3.0T扫描的血管无论是亮度(信噪比),还是显示小分支(分辨率)都高于1.5T。
0T做T2-FLAIR序列一般都是结合了脂肪抑制序列的。可以明显看到,在头颅T2-FLAIR扫描中,1.5T一般就采用单纯的T2-FLAIR序列;而3.0T大部分厂家的应用培训工程师在调试序列的时候,都会采用T2-FLIAR加上FS脂肪抑制。为什么3.0T做头颅FLAIR序列要特意加上脂肪抑制呢?
0T对运动伪影敏感,特别是FLAIR序列,采用脂肪抑制可以减少一些脂肪可能引入的伪影。在常规头颅扫描中,几乎很少专门做一个脂肪抑制序列,在FLAIR上面加个脂肪抑制序列,也可以多提供一些图像信息。
5T T1W-SE序列 自旋回波序列
0T T1W-IR 反转恢复序列。由于场强升高的,脑组织中,脑灰质、白质的T1时间延长,T2时间下降。
这样,颅内,场强升高后,脑组织的灰白质对比度被冲淡了。要提高对比度,怎么办?
在脊柱图像中,3.0T图像由于信噪比高,体素一般比1.5T小,而且对比度削弱了,在图像上面反映,可能会让人产生脊柱扫描,1.5T反而比3.0T好的错觉。
是由于3.0T信噪比高了,我们用信噪比换分辨率,这样扫描体素大大较小,脊柱椎体分辨率提高了后,椎体反而信号没有这么均匀,让人感觉3.0T扫描的脊柱图像比1.5T难看,其实这是假象。
0T vs 1.5T在腹部上面的序列应用
5T中,在扫描冠状位的时候,非常喜欢一个序列,该序列的全民叫平衡式自由稳态进动序列,也就是说这是个梯度回波序列。
飞利浦中,这个序列叫B-TFE或B-FFE;GE中,这个序列叫FIESTA;西门子中,这个序列叫True-FISP。
它是梯度回波序列,这样的话,对磁敏感及磁化率伪影敏感。该序列的对比度权重既不是T1,也不是T2,而是T2/T1。基于以上,该序列是“三亮”序列,脂肪亮,水亮,血液亮。
由于该序列权重是T2/T1,也就是说,T2/T1值越大,在该序列中,组织就越亮。
水是长T2,所以,T2/T1值大,亮。血液也是长T2,同样,亮。脂肪是短T1,T2/T1值大,也亮。
为什么3.0T上面很少用这个序列做腹部冠状位呢?
原因一:该序列是梯度回波序列,对磁化率伪影敏感,3.0T比1.5T对磁化率更敏感。用该序列做,可能会产生比较大的磁化率伪影。原因而:3.0T中,组织的T1延迟,T2缩短,该序列的权重是T2/T1,这样的话,比值明显缩小,血液及水组织在图像上亮度下降。
这样有的医院要做胎儿心脏,为什么用这个“亮血”序列,在3.0T上面扫描,发现血液没有这么亮的原因。
0T做,腹部冠状位扫描一般以常规T2WI序列居多,不采用平衡式自由稳态进动序列。
0T对运动伪影比1.5T敏感得多,在行腹部T2脂肪抑制序列的时候,如果采用呼吸触发RT。1.5T由于对呼吸运动伪影不太敏感,一般可以采用多激发模式Multi-shot;而3.0T对呼吸运动很敏感,一般采用单激发模式Single-shot。
0T对运动伪影太敏感,可以看到,即使我们的时间设置的非常合理。采集都是在病人的呼吸平台期采集,采用多激发模式后,出来的图像还是有些层面有呼吸运动伪影。
同样的病人,同样的呼吸频率,采用单激发采集模式之后,可以发现,图像每一层几乎没有呼吸运动伪影了。
- 0T由于SNR高,所以,在做高b值弥散方面,远远优于1.5T。特别体现在体部,比如,前列腺高b值。
曾经有人问我,你头颅能扫描高b值吗?他说我要3000。我说没问题,我给你扫个8000的,再给你扫个10000的。
头颅高b值(可以叫超高b值了)扫描,三个b值,0,1000,8000,可以发现,8000上可以见到小病灶。扫描时间3:30min。
头颅超高b值,三个b值,0,1000,10000,扫描时间4:20min。
磁共振中扫描中,我们有时候会使用3D序列或者有的老师叫进行3D扫描。
有部分老师可能对磁共振3D序列比较陌生或者认识不多。在场地培训,经常遇到有些老师犯的一个错误就是单纯地把3D序列(3D扫描)等同于薄层扫描。
还有的老师认为,薄层扫描就是3D扫描,层厚厚一点的就是2D扫描。
这里,我首先要强调一点:3D扫描≠薄层扫描,2D及3D只是磁共振扫描的模式,跟层的厚薄无关!
有的序列是3D序列,可能层厚比2D的序列还厚。
3D序列说层厚是不合适的,严格意义上讲,3D序列是没有层厚这个概念的。
当射频脉冲结束以后,氢质子会回到最初的一个稳态,在这个过程中会,就存在释放能量的过程,把这个过程称为质子的弛豫。在利用线圈检测不同物质的弛豫特征(体现为信号强度的不同),来达到区分不同空间及组织的目的。根据激发或者磁共振扫描的不同,可以把磁共振成像(或者磁共振扫描)分为以下几种模式:
2D模式、3D模式、MS(多层模式)、M2D(多层2D模式)。其中:2D、MS、M2D都是二维(2D)扫描模式;而3D是三维(3D)扫描模式。
这两个扫描模式也就是我们常规口语所说的:2D扫描和3D扫描。它们的本质区别是什么呢?
二维扫描是首先以层为单位,先利用射频脉冲选择性的激发某一层,然后在利用梯度编码进行这一层的空间定位,达到成像的目的。
而要把人体解剖反映到这种二维的断面图像上,需要精确的把人体空间组织和二维图像的空间组织进行对应。
2D扫描,首先通过层面选择梯度的作用,把人体“切”成一个断面一个断面,首先激发某一个需要的特定层面。然后再通过另外两个方向的梯度(频率编码梯度和相位编码梯度),进行空间定位。总结一下,2D扫描的精髓在于先要进行层面选择,然后在进行层面内的分隔。
3D扫描则不同于2D扫描,在进行影像成像的时候,一般有一个检查目的,也就是检查范围,我们不大可能像PET-CT一样做全身扫描(当然,现在磁共振有很多全身扫描的检查项目)。
3D扫描,首先是通过一个硬脉冲(带宽比较大),激发整个成像范围,然后在通过三个方向的梯度,进行空间编码。3D扫描的精髓在于先通过射频脉冲激发所有成像区域,然后在进行层面间和层面内的三维分隔。
3D扫描,不需要先进行选层的这一步。
假设我们要进行头颅的扫描(磁共振检查),我们的检查范围是从颅顶到颅底。
如果采用2D扫描的话,我们按照层厚每层5mm,层间距1mm,扫描24层,可以把整个头颅覆盖完全。扫描另外一层的时候,重复这个过程。
如果采用3D扫描,可以直接发射一个RF射频脉冲,把整个头颅成像范围区给激发。但是激发后我们肯定不能直接成像,因为我们还没有进行空间编码。
虽然是3D扫描,但是最终反映在我们的二维胶片上或者二维的电脑诊断屏幕上的是一个二维图像(当然有人说电脑屏幕也可以显示三维,这点是肯定的)。
是一个2D扫描序列,在三个方向进行空间编码。首先进行层面选择梯度,先把层选好。然后在层面内,通过频率编码梯度和相位编码梯度进行空间编码,最终把人体不同空间上的组织位置和这个二维图像上的不同空间信号强度进行一一对应,形成解剖图像。
3D扫描,则没有经过层面选择这一步。直接通过射频脉冲激发一个三维容积后,再采用三个方向的编码梯度对空间进行编码。
其中,可以注意,3D序列是没有层厚这一说法的,因为我没有进行选层,所以理论上来讲没有层厚的说法。
大家肯定会疑惑,看到的3D序列,也是出的断面(断层)图像啊,图像也是有层数的啊!
这是因为,我们诊断看图是基于断面图像的,一个三维容积有三个方向,X, Y, Z。可以把任何一个方位作为层方位,另外两个方位就自然而然成为层面内的方位了。
3D序列在完成激发后,会对三维空间进行编码。如果以Z方向为层方向,那么另外两个方向Y和X则自然为层面内的方向(即频率编码方向和相位编码方向,这一点和2D序列相同)。而Z方向,由于不是通过选层得来的,而是通过进行空间编码来的,这个方向就不是层选择方向,而是另外一个相位编码方向。
因为很多伪影会出现在这个方向;磁共振的扫描时间,和这个方向有非常大的关系。以最简单SE(自旋回波)序列为例,它的扫描时间为T:
T=TR×相位编码步级×信号平均次数。这个序列的成像时间很大一部分取决于相位编码方向的分辨率(相位编码步级)。而如果是一个3D序列,已知它是没有层面选择方向的,3D序列的层是通过另外一个方向的相位编码梯度给编码的。一个同样的3D SE序列,它的扫描时间T':
通过比较,可以看出,3D序列一般来说扫描时间是比较长的,所以这也是很长一段时间,限制3D序列在临床当中应用的一个关键。现在随着设备硬件性能提升,而且各种新的快速成像技术的发展,3D序列的扫描速度已经大大下降了,越来越多的应用在临床当中。
除此之外,3D序列和2D序列相比,有其特有的特点。
由于3D序列不进行层间编码(选层),而是直接采用第二个相位编码梯度进行编码,所以一般3D序列的层间分辨率是比较高的。翻译成比较通俗的话就是:3D序列一般比较薄(层间分辨率高)。
这也是为什么很多老师错误的以为,层厚薄的就是3D序列,层厚厚的就是2D序列。
理论上3D序列是没有层厚这个概念的,3D序列的层厚实际上是通过选择某一个方向作为“层”方向,通过编码出来的。
我们临床上也偶尔有遇到,3D序列编码的层厚反而比2D序列厚的,所以3D序列不一定层厚比2D序列薄,这个大家一定要注意!
卷褶伪影主要产生在相位编码方向,因为相位编码方向决定扫描时间,这个方向经常有可能会因为范围不够大,导致出现假频。
传统的2D序列,如果出现卷褶伪影,我们非常好识别,就是图像一侧卷到对侧了。
如果是3D序列,则情况要复杂一些。我们前面知道,3D序列是有两个方位作为相位编码方向的。既然相位编码方向由于采样不足可能发生卷褶,3D序列又有两个相位编码方向,那么3D序列就可能在两个方向形成卷褶。
除了传统的层面内相位编码方向形成卷褶,3D序列很可能会在层间方向(另一个相位编码方向,编码分层的)产生卷褶。
如果在层面间发生卷褶的话,则表现为最后的几层图像,卷褶到前面几层图像,形成重叠;这样的话是非常不利于观察的。
为了避免这种情况,我们一般会在3D定位的时候,也考虑层面间方向。层面间是否还有组织。
注意看头颅3D序列,大部分的原始方位采用矢状位。
而如果以传统的横轴位作为3D序列的“层”方向的话,由于脖子以下还有组织,则由产生3D序列层间卷褶的风险。
有些老师说,我就是看不惯矢状位图像,我就想看横轴位图像。
- 采用矢状位扫描,然后用横轴位薄层重建,前提是体素最好要各向同性
通过把这个参数打开,进行合理设置,可以避免这种麻烦。
另外一个重要的问题就是,既然3D序列有两个相位编码方向,那么3D序列可以在两个方向使用并行采集技术。
在飞利浦的系统中,由于使用的是最先进的ds SENSE并行采集技术,可以在相位编码方向使用。3D序列的话,系统会允许你在两个相位编码方向都使用ds SENSE。这样的话,虽然3D序列扫描时间长,但是可以在两个方向开加速,最后的结果是可以保证扫描时间在一个临床可接受范围。
这是一个3D序列,那么可以在P(相位编码)方向和S(3D序列中的层面方向-另一个相位编码方向)方向使用并行采集。
这个例子中,P使用的是3倍加速,S使用的是2倍加速。最终,图像的加速为:3×2=6。
本章旨在讲3D序列和2D序列的区别,以免有些老师误解3D序列。所以并没有详细展开来讲3D序列的特点及临床应用。
控制身材非常难,到了这个岁数,虽然不愿意,但是还是不可能单纯通过运动控制身材的,必要的时候改少食就得少食,特别是晚上的这一顿。
赛后,斯大林非常生气,输给铁托修正主义的南斯拉夫是不能容忍的,于是把球员都给流放了。
1953年斯大林逝世,一些特殊球员得到了赫鲁晓夫的特赦,回国家队,但是大部分球员都不在了。
结果苏联队2:1获胜进入下一轮。
击败了强大的德国队后,苏联第二轮迎来了印度尼西亚队。第一场比赛意外的0:0。择日再赛,苏联4:0获胜,进入半决赛。
半决赛,对手是保加利亚队。常规赛90分钟双方0:0进入加时赛。
加时赛第95分钟,保加利亚队的科列夫进球,0:1。更雪上加霜的是,苏联队的季先科严重受伤,右手锁骨骨折。这个时候,苏联队场下没有人了,如果季先科下场治疗,那么场上苏联队是10打11,而且还落后一球。
季先科于是坚持不下场,继续奔跑。保加利亚人似乎也不准备防守他,一个锁骨骨折的人,忍者剧痛,能跑多远?
第112分钟,天才球员斯特雷佐夫打入扳平的一球,1:1,双方回到同样的起跑线。
第116分钟,加时赛,季先科第一次触球。保加利亚人不准备防守他,而是两人去夹击刚刚进球的斯特雷佐夫。季先科忍者剧痛,慢慢奔跑,带球向前场。60米,50米,过了一个人,40米,30米,又过了一个人。
季先科起脚准备射门,保加利亚防守队员飞出去铲球。球划出一道弧线。当门将已经移动身为了,才发现,不是射门。
是传球,后点包抄的塔图申赶在防守队员前面把球捅进球网。2:1,苏联队进入决赛。
做任何事情,都会遇到难度,挑战。如果非常轻易的就达成了某种成就的话,要么就是你本身天赋极高,百年难遇的人才;要么就是你没有正真的达成你的目标。
磁共振:数学形态、哲学灵魂
磁共振,这里主要指的是医疗(医用)磁共振。磁共振的用途还很多,绝对不仅仅限于医疗。
磁共振广泛应用在植物、石油、工业等领域。磁共振可以对植物休眠进行检测来判断植物是否休眠,还可以对植物在其他环境情况下的变化进行探测(比如对植物冻伤的检测)。除了植物,磁共振还可以应用在石油探测,地质考察等活动及领域中。只不过我们主要搞医疗的,对这个关心得比较少。
这是一次和华东师范大学的汪教授在上海讨论问题的时候,汪教授感触的讲到。
现在医院工作中,除了临床工作(业务能力工作)就是科研工作(科研能力),当然部分医生、教授会有行政上的管理职务。
以及科研方面的,课题不好想,标书无从下笔写,基金拿不到,论文好难发,晋升无望;再或者是医疗管理方面,团队建设,梯队后备人才储蓄,绩效奖金如何做到既保证公平又有竞争力让大家有干劲,人事关系协调,对外交流,科室名誉建设等。
很多非医学专业或者文科专业,喜欢把医科归位工科,或者叫医工类。“工”讲究的是实践、开发及应用。
做科研再难,和产品(不管是软件,还是硬件或者项目)开发比,不要太轻松。
为什么这么说呢?因为,这与科研和开发的目的性不同有关。诚然,我们很多人做科研都有高尚的理由,攻克科学难题,为人类发展做出贡献,但是更多的时候,我们做科研是为了发文章,发论文。目的性:简单而又单纯,直截了当。
发论文,我们每年科研发了这么多论文,都能保证,论文结果真实、可靠?为什么做科研有创新就是成功。因为有创新就代表可能会摩擦出新火花,会有新的惊世骇俗的结果或者结论。但是大家对这个是比较宽容的,科研嘛,科学探索嘛,即使最后结果错了,研究方向错了,浪费了基金一大笔钱,也算对方向有贡献,至少知道这条路走不通。很多年前,有人提议,专门出版一本阴性结果或者叫统计学无显著差异性的杂志。结果阴性也有用啊,谁说结果阳性才有用;统计学无显著差异就代表意义上有差异,代表你这个方法走不通,也对科研有贡献啊。可见,科研再难,文章发了,论文发了,方法错了,结果错了,也很少有人追究(科研造假除外),大家只会在前人基本上,不断重复,不断验证,不断修订。
你开发的是一款产品,不管是软件产品、硬件产品或者是一个项目,比如旅游项目,节目项目等。如果有一定不足,有可能会导致使用者体验差,引起错误的负面反应,那么大家对你就绝不可能像科研一样宽容。不足,有缺陷,失败的产品会被打入冷宫,整个开发团队可能会被fire掉。
磁共振除了用于医疗,还可以用来做很多产品、工业用途。比如,汪教授介绍过,他们曾经开发过一款软件,用磁共振来测量玉米的T2值,来判断玉米是单倍体还是多倍体。而且要流程化、批量化、自动化测量,保证磁共振连续运转20多个小时不错,自动筛查,分拣。这个难度,可能比科研、写标书难得多吧。
磁共振可以用在很多领域,包括推测无机物的化学分子式。
高中我成绩还可以,特别是化学,经常参数化学竞赛,算是我们高中化学奥赛队的。但是我喜欢文科,我喜欢政治,喜欢地理,喜欢历史。要分科了,我自己肯定倾向于文科,而且我当时也分析过:我理科也不差,有的科甚至很强,分科读文科,文科数学高考更简单,数学拿个140,文科其他科我有兴趣,学好了,高考读文科优势更大,更容易出高分。
这里不管他这句话是否正确或者妥当,或者让很多文科生听着不舒服。
班主任这句话,肯定是以偏概全,不正确,有失公正的。但是放在那种情况,劝人作用还真大。
说完这句话,班主任补充了一句。你喜欢文科,读了理科,以后还可以去从事文科,还可以自己的兴趣爱好。但是如果你读了文科,要想转理科,后悔都来不及。
很多东西都是这样,话粗,甚至可能话没道理,但是把你点醒了。
有很多弃医从文,弃理从事文科事业的例子,但是文科转理科就很少。
如果,我当时学了文科,到了我现在这个岁数,快30了,发现在大学当历史老师,工资低,科研成果也不多,又忙又穷,还没成就感,想到转医,可能吗?有人说可以,确实可以,重新参考高考,去考个医科大学,再从头来过!
80后这一代,经历过高考的,都觉得有一句话很傻“人生能有几回搏,今朝不搏何时搏!这句话是傻,但是确实是真理。人生能有几次从头再来。”。搞磁共振的人,首先要学会的是平衡,权衡,大局观。
不该问我如何把图做好,应该换个问法,我反问你:你想把图做成什么样。
只要不是磁共振培训工程师业余表现(参数设置失误),图像能做成什么样子,是固定的。关键取决于你要什么样的图像。你是要在乎分辨率更多的,还是在乎信噪比更多的,还是在乎对比度更好的,还是希望时间稍微快的。
磁共振中,如何调好图,就应该变成我要什么样的图。因为,这些参数是相互制约,相互牵制的。
同样的扫描时间,分辨率做高了,代表体素做小了,信噪比要降低,而且我还得加速,把增加的扫描时间补回来,信噪比又得降低。同样的信噪比,分辨率做高了,体素就小了,要把信噪比补回来,我要增加扫描时间。增加了扫描时间,病人动的概率增大了,可能扫描成功率降低了,可能还会重扫,这样反而时间更长了。
针对不同的目的,不同的部位,我们队图像要求肯定不同。比如,常规头颅扫描,我们不需要太高的分辨率;而如果换成小儿垂体扫描,我们可能要增加分辨率。如果是3.0T,信噪比可能够了,那么用多的信噪比我去换分辨率;如果是1.5T,分辨率不要做得太高,多拉点信噪比。
磁共振修改参数,调节图像都是这种思路。经常做磁共振的人,会有很强的这种权衡意思,有时候我们叫做“大局观”。因为磁共振,你单单改动一个参数后,其他参数可能并不是不变的,而是跟着调整了。你修改了TSE factor回波链后,并不是单单的时间加快了,信噪比下降了,可能体素也跟着调整了,并行采集因子也跟着变了,package也变了。修改磁共振参数,很考验一个人的条理性和哲理性。
曾经有一次和CT的同事吃饭。其他同事打趣说,磁共振老师来了,看还是磁共振忙,这么晚下班,你们CT安逸啊。CT的那个培训师说了一句:磁共振看着难,其实CT参数多,CT变数比MRI大,有时候扫描还不会成功,经常容易失败!
CT参数肯定没有磁共振多,变数肯定没有磁共振大,我想大家搞过放射的,同时操作过CT和磁共振的老师都清楚,我不用解释了。围棋是19*19格,象棋是多少格,自己心里应该有数。
什么叫容错率呢?就是容忍你犯错误的概率,或者叫即使你犯错误了,也不会失败的概率。容错率越高,代表即使你扫描不规范,犯错了,成功率也很高。
有人说是CT,有人说是MRI。CT,有时候确实考验你技术,在什么情况呢?在病人心率高,又只有64排以下,你还要做CTA冠脉的情况下。
比如,原来我们觉得CTA冠脉很难,很难掌握好扫描火候。现在,有了Toshiba 320排,飞利浦iCT 256排,只要病人心率不太高(扫描CTA冠脉的一般会用药物控制),CTA还难吗?64排做冠脉难,256排,你做冠脉还难吗?
同样抓一个肝脏动态增强,是CT好抓期相,还是磁共振好抓?磁共振除了考虑药物到达肝脏的时间,注射速率等,还要考虑K空间填充到中心的时间。
磁共振扫描不同部位,容错率当然是不同的。扫描头颅,头颅增强,容错率就很高。即使你摆位歪着,我磁共振定位,也可以把框拧正。头颅增加,即使打药后,出去上个厕所,回来接着扫描,问题也不大。
如果是心脏扫描,胎儿扫描,容错率就没这么高了。定位找不着,图像就歪了,结构就显示不清楚。
不要求你十全十美,信噪比也高,分辨率也高,对比度又好,扫描时间又快,这不可能。但是要求你在什么情况下,发挥你该拥有的东西。比如,磁共振,做头颅该有速度就有,做心脏该有对比度就有,做血管壁该有高分辨就要有。而并不要求你做血管壁,同时有高分辨率,高信噪比,高对比度,时间还飞快。
同样,做人也是一样,没有人是十全十美的。人生的不同阶段,你该表现出什么特质,该尽什么责任,就应该拥有。该做父亲,就要有父亲的样子;并不要求你,又帅,智商又比陶哲轩高,又有武功,又幽默,又正义,又轻抚但是又坐怀不乱,又理智但是又充满感性,这样的话,人设多了,就分裂了,就崩溃了。这样的人,也只有电视剧里才找得出来,生活中,我自视阅人无数,见多识广,还没有见过这样十全十美的人。
磁共振同时又是各种数学形态的表现集合。已知拉莫尔定律,尼奎斯特采样定律,各种T1值,T2值公式,弥散模型....。磁共振中最重要的一个公式或者定律是傅里叶变换。让时间域函数变换到频率域函数。很多人不理解,问为什么这么麻烦,要变换过去,变换过来。
如果按照数学解释的话,其实可以充满哲理性的解释。
数学中有很多域,同样的公式或者表达,在某一个域中可能很复杂,但是在另外一个域中可能很简单。
把这个表达变换到它在的简单的域的形式,然后在处理,不是很简单了吗?处理完后,再变回复杂的那个域来表示。
数学规律很多时候是公理,是看似真理,不变的。但是有时候也会被打破。公理就是用来被打破的。
比如,磁共振中的两大铁定定律中的尼奎斯特频率就被打破了。
什么叫尼奎斯特采用频率定律呢?简单讲就是:要想把一个模拟信号(连续的)完整的转化为数字信号(不连续)而不失真的话,必须保证信号的采用频率大于原始信号最大频率的两倍。
这个定律被广泛地应用在磁共振采样中,也叫采样定律。要想采集的信号能够完整的重建图像,信号频率之间不混叠,就必须满足尼奎斯特采样定律。
CS,Compressed Sensing,压缩感知。压缩感知出现后,广泛的应用在图像处理,压缩及其他领域。目前也应用在磁共振成像领域,用来大幅度缩短扫描时间。
压缩感知的精髓,首先是稀疏采样。不用考虑尼奎斯特采样定律,采集这么多信号点。
压缩感知能够实现的基础,还依赖于对象的稀疏性(sparsity)和不相关性(incoherent)。
什么是稀疏性呢?就是一个对象,在某一个领域表述,形式比较简单,有很多零值项,只有少量的非零项,满足这样的对象,就代表这个对象在某一个变换域有稀疏性。
比如,磁共振波谱,采集后的信号。在常规的时间域上,显示得非常复杂,无法区别开,很多凌乱的线条组合在一起,随着时间变化,不停的变化,看不出任何趋势。如果采用傅里叶变换,把这个时间域函数,变换到频率域,则有可能发现,在频率域上,这个信号只有3个波峰,而且分辨清晰。这样的话,磁共振波谱信号,在频率域变现出稀疏性,频率域是这个信号的稀疏变换域。
采集一个磁共振波谱信号,在时间域上,无法区分,杂乱无章。而变换到频率域后,信号清晰可以分别出主要的三个频率峰。
压缩感知,除了稀疏采样外,还会经过一个小波变换。有人又晕了,说磁共振有傅里叶变换就够了,怎么又来一个小波变换。
数学上的变换域很多,除了傅里叶变换,还有拉普拉斯变换,拉东Radon变换。
引入小波变换,肯定是为了解决问题。已知,傅里叶变换可以把时间域函数变换为频率域函数。对于频率随着时间变化表现非常平稳的时间域函数,经过这种方法变换,是没问题的。
如果这个时间域函数是不平稳的呢?也就是频率随着时间变化而会变化的,那么经过傅里叶变换后,结果就可能不稳定或者仅仅能够识别频率而无法区分频率出现的先后次序和频度。
为了针对这种情况,有几种解决方法。一种是,分段进行傅里叶变换,就是给这个时间域函数加窗,一段一段进行傅里叶变换,然后把这些变换组合起来。简单来讲就是,将时间域上的函数,分成一小段,一小段,每一段单独做傅里叶变换。这种方法能够解决这种问题,但是存在一个潜在问题,如何分段。
另一种解决方法就是进行小波变换。以小波基来代替傅里叶变换中无限延伸的三角函数基。
在数学上面,我们不过多讨论了,因为我数学也很差。
比如,麦克斯韦方程。比如,欧拉公式。比如,为什么一个对象在某一个变换域表述复杂,在另外一个变换域中则可能很简单。
貌似这些非理性的对称美,讲理性的数学科学和神秘的哲学相结合。
这是我们市场部的才子佳人说的话,集对称美,哲理感,文采性于一体。
因为未知领域太多了,已经的边界越扩大,接触到的未知面越多。
第一种是,刚开始什么都不懂,觉得好难,什么都难,没有方向,物理知识难,数学公式难,这种是第一种境界。第二种是,开始看很多书籍,听课,自己实践操作,扫描磁共振,发现磁共振基本原理都懂了,基本的参数也明白了,突然觉得磁共振简单,这是第二种境界。第三种是,当你研究再深入的时候,发现以前学磁共振时候,用的理想模型,不正确,仔细一想,觉得很多问题能解释,但是总是不那么完美,好多问题虽然实践有用,自己也懂了,但是要穷根问底,还是不明白,发现自己原来懂的,学的什么都不是,这是第三种境界。第四种是,再进一步思考,学习,甚至自己做实验研究。发现有些理论不重要了,有些定律是注定要被打破的,有些公式没必要探求,有些思考是哲学形式的了。还要不要再往前走,这是个问题
- 12.06 珠海 李懋
这是一篇关于磁共振扫描界面和基本操作流程的图文,对于不太熟悉磁共振操作的新用户和放疗科使用磁共振的用户,建议收藏。
打开磁共振系统后,首先映入眼帘的就是这个主界面。
这个主界面分为几个区,上端有几个主菜单:Patient、Examination、Review、Analysis、System、Help。然后分为几个区,Scanlist也就是检查区、计划图像区(就是扫描定位的时候的定位框图像加载区)、扫描卡片列表、左下角的信息区。
分别点击这两个按钮,可以自由切换“计划模式”和“查看模式”。
A. plan按钮,点亮这个,界面即为计划模式。所有扫描定位,加载定位像均在计划模式中进行。也就是说要进行扫描定位做计划,就必须在这个界面下完成。
B. review按钮,点亮这个切换到查看模式。在查看模式下,可以进行图像查看,打片排版,图像后处理等。一般要浏览图像,推荐在这个模式下进行。
图像最左边有两个正方形图标“C”和“D”。分别点击这两个按钮可以切换不同的扫描卡及图像缩略图显示。
C代表列表视图,即当前ExamCard扫描卡显示,点击C后,方形图标下面将显示加载进去的扫描卡及扫描序列。
采用缩略图显示能够一目了然的发现已经扫描完了的图像。如果要进行图像后处理和浏览,采用缩略图显示显然更方便。
E按钮为编辑扫描卡选项,点击E按钮进入扫描卡编辑界面,可以对扫描卡进行编辑,如:先进方向(头先进,脚先进),扫描体位(仰卧位,俯卧位,侧卧位)……。
患者体位可以选择很多。包括最常用的仰卧位Supine、俯卧位Prone、左右侧卧位Decub Right、Decub Left等。
一般大部分扫描都是头先进仰卧位;也有脚先进仰卧位的,比如扫描膝关节、踝关节等;乳腺扫描在飞利浦是采用脚先进俯卧位。
为生理属性窗口,可以选择检测那种生理属性(根据连入的生理门控),信号显示时间(1s,2s,5s,10s),其他的选项一般不需要我们改,蓝牙会自动识别网络信号通道。
一个完整的检查计划(定位)示意图。右边有三个长方形计划视图区域,即图像Plan Scan区域,加载图像分别到A,B,C三个计划视图窗口,可以为下一个扫描序列计划定位。
在左边为扫描卡以列表视图显示,下面一个有黄框的列表即为正在当前计划的序列,左边A,B,C三个视图为准备计划定位的视图。当前计划的序列为“T2W-TSE--TRA”,即颈椎T2WI的横轴位。ABC三个视图计划中,A为主定位像,BC均为副定位像。记住一个原则:你当前计划的是什么位置(横轴位,矢状位,冠状位),A定位像(主定位像)就不要放这个位置(横轴位,矢状位,冠状位)的图像。我们当前计划的是扫描颈椎的横轴位T2WI,所以,我们A定位像放的是一个矢状位的图像,BC定位像分别放冠状位或者横轴位的图像。否则打片后,如果主定位像和定位的图片是一个方位,则不好进行当前定位线的标记。
放大的图为序列的信息图,显示该序列T2W-TSE序列的扫描时间:2:49秒,TE,TR等参数。
计划定好了,接收了,然后就可以点击开始扫描Start Scan。点击红色的按钮Stop Scan停止扫描即可。
磁共振鼠标一般为三键(左键、中键、右键),有些鼠标中间还有一个滚轮,方便滚动浏览。鼠标的简单操作和Windows操作一样。
在Review查看图像中,鼠标是如何控制图像的呢?
还有一种笨办法,就是点击鼠标右键,可以弹出鼠标的功能,然后选择鼠标左键功能。在正常情况下默认鼠标左键功能是滚动浏览图像。
新建一个检查者,即输入一个患者信息,进入磁共振主机,然后根据需要,加载相应的检查项目和扫描序列进行扫描。
②打开New Examination后,进入新检查对话框,显示。如果没有连接RIS系统,则自己手动输入需要录入的项目。
③在输入患者信息的窗口中,打红色※的六个项目是必须输入的,否则系统不会进入Plan界面。这6个项目分别是:患者姓名;患者出生年月及年龄
④完成信息录入后,进入Plan扫描计划界面。进入后的页面自动默认为这样。点击箭头所指的“Add new scan item”增加新扫描项目,打开扫描卡片列表。
⑤在扫描卡片列表找到需要执行的扫描检查卡片或者协议。
此时,完成病人信息的录入,扫描卡片的加载后,下一步就是启动扫描。先进行定位像扫描,此时不需要定位,直接启动扫描。得到定位像图像后,再进行定位计划。
对于放疗科来说,进行磁共振模拟定位主要作用是为了勾画及参考图像,打片的功能可能不会太多使用。而对于放射科来说,打片是一个技师每天的常规工作,也是大家比较头疼和痛苦的一个单纯性重复(内卷)工作。没办法,完成了检查,病人缴了费,肯定要拿片子。虽然以后有云和远程诊断,但是从目前看来,打片(硬拷贝)这种形式还是暂时不会消失,所以大家只能忍受这种痛苦。
在查看界面(Review)里面,选取所要照相的序列,点击右键,选择“Print Setup”选项,进入Print Setup界面。
多序列组合时,分别点击的按钮,可以将2~3个序列分别按“AB”“ABC”纵向排列,也可以选择其右侧黄色方格任意排列照相格式。
在任意一个单元格里,可以点击上面的按钮,可以随意的加减“行”和“列”设置。
改选项主要可以改变所选图像排列顺序,也可以对图像进行层数及类型等选定。
当然很多用户要问,如果每次打片,都亲自设置一遍太麻烦了。的确是这样的,所以我们推荐保存一些常用的打片格式作为模板,以后打片,直接点击调用模板就完了,非常方便。
但是写这些流程操作则不是这么容易的,因为要截取很多图,要重复过程。
写这种流程操作,其实对于熟练使用磁共振的人来说用途不大,但是对于新手或者放疗科的人则有很大的用处。这种活其实是吃力不讨好的。能够对大家有所帮助也不错了。
2. MRI快速成像技术之硬件系统性能影响
在谈到磁共振快速成像技术的时候,其实都说了很多序列的改进,图像重建的新技术及一些软件的新功能。硬件系统的性能提升对于磁共振成像速度来说也是非常重要的。
1978年,达马迪安实验组得到了人体第一幅胸部横断面质子加权图像,成像时间是4小时45分钟,而现在完成一幅磁共振图像最快仅需要几毫秒。磁共振成像的发展、临床应用及推广离不开快速的成像技术。试想一下,如果完成一幅图像还需要几十分钟,今天它也不会越来越广泛的应用于全身各个系统、各个部位的检查。
MRI追求的是更高(图像质量高)、更快(扫描速度快)、更强(功能更强大)。
各种物理程序在扫描的过程中本身也占据着时间窗,尽量缩短其在时间窗上的尺度当然会加快扫描速度,节约成像时间。
不管是什么种类的序列,都离不开射频脉冲、梯度场变化及信号采集时间窗等因素。随着磁共振硬件系统性能的不断提高,能够保证参与序列的各种物理程序在达到同样效率的情况下,尽可能的缩短其占据的时间窗。
射频系统主要的作用是产生能够激发感兴趣区的射频脉冲(Radio Frequency Pulse)。对于一个磁共振序列,射频脉冲是不可或缺的,没有射频脉冲就不能产生磁共振信号。而且射频脉冲的作用不单单只是激发,其主要包括三个作用:激发(excitation)、重聚(refocusing)及储存磁化矢量(store)。
施加射频脉冲后,会产生FID信号,这个主要体现了射频脉冲的激发作用。激发的效果一般用翻转角(Flip Angle)或者激发角度来表示。翻转角的大小取决于射频脉冲的能量,而它的能量又是其射频脉冲强度和持续时间的乘积。如果能够缩短射频脉冲的作用时间,则可以提高扫描速度。要达到这个目的,可以采用两种方法,缩小翻转角,比如采用梯度回波序列。或者在同样的翻转角情况下,提高射频脉冲的能量。
a和b比较,如果射频脉冲能量相同的话,采用30°翻转角的射频脉冲作用时间相比90°的缩短1/3;如果翻转角相同,图中a和c,则提高射频脉冲的能量能够缩短其作用的时间。
射频脉冲的第二个作用是对质子的相位进行重聚产生自旋回波信号,这一点在自旋回波类序列中得以体现。如果要得到自旋回波序列,必须额外增加射频脉冲,增加的射频脉冲也会占据着序列的时间窗口。为了缩短扫描时间,可以采用小角度的射频脉冲对信号进行重聚。或者干脆直接放弃额外射频脉冲,采用梯度回波序列。
如果是非180°的射频脉冲,会将水平方向的磁化矢量部分翻转到纵向上,从而达到储存磁化矢量的作用,等下一个射频脉冲后可以产生受激回波信号。在3D的自旋回波序列中,采用连续的小角度射频脉冲得到信号就利用了这一点。
射频系统功率越高,则射频脉冲的能量越大,达到同样效果需要的作用时间就越短,理论上就能够提高扫描速度。也有很多厂家的磁共振采用双射频系统。这种双射频系统或者多源射频系统主要是为了解决扫描中产生的介电伪影,达到尽量消除由于B1场造成的图像不均匀问题。双射频系统还能在一些高级功能序列中得到应用,比如需要射频脉冲进行持续饱和的APT(酰胺质子转移)序列中,利用两个独立的射频发射器实现射频的切换,可以实现100%的射频占空比,保证射频饱和时间长达2~5秒。
射频系统的性能还会影响图像的质量,已知磁共振中射频的激发作用是通过施加垂直于主磁场B0方向的射频脉冲来实现的,这个射频脉冲作用等效于一个磁场,通常把射频脉冲形成的磁场称为B1场。B1场越均匀,越稳定,产生的激发角度就越精准,得到的图像质量也就越好。对于临床常用的1.5T或3.0T磁共振,B1场的大小一般为5~20μT(1 μT=10-6T),和主磁场相比是非常小的。
除了射频系统,磁共振成像及空间定位也离不开梯度系统,它的重要性同样是无以复加的。
梯度系统的主要作用有两个:其一是进行信号的空间定位;其二是利用梯度磁场的变换得到梯度回波信号。在磁共振序列中,梯度系统也同样是不可或缺的,在层面选择,空间定位会开启梯度系统;在信号的读取阶段也会打开频率编码方向的梯度对信号进行频率编码。梯度系统在一个序列的时序脉冲图中占据了很重要的位置。如果能缩短梯度的作用时间,当然就能提高扫描速。
Amplitude或者Peak Amplitude代表梯度系统输出的最大梯度磁场或者梯度峰值强度,也就是平常所说的梯度场强。它的单位是mT/m,前面的mT代表毫特斯拉,后面的m表示长度单位米。它的计算公式为:梯度场强(mT/m)=梯度场两端的磁场强度之差÷梯度场有效长度。梯度场强越大则形成的梯度场越大,现在很多高性能的磁共振能够达到的梯度场强是80mT/m。
Rise Time爬升时间,表示梯度场从0到达最大峰值所需要的时间。梯度线圈通电后就会产生梯度磁场,理想情况下我们当然希望一逐渐就能达到成像所需要的梯度磁场大小,也就是爬升时间为0,然而这实际上是不可能的。
Slew Rate梯度切换率是用以描述梯度场变化快慢的一个指标,表示单位时间内梯度场强的变化量,它的单位是mT/m/s,也反映了梯度场从0到达最大值的爬升速度。梯度切换率越高,则达到最大梯度场强所需要的爬升时间越短,梯度所占据的时间窗则越小。梯度切换率的计算公式为:梯度切换率=梯度场强(mT/m)÷爬升时间(s)。如果爬升时间为0,梯度示意图就应该变成矩形,表示开启梯度的一瞬间即到达最大峰值,则梯度切换率这个指标就也没有意义了,因为此时的梯度场强不存在变化了。随着磁共振硬件系统的发展,爬升时间越来越短,梯度切换率越来越大,目前最高性能的磁共振梯度切换率可以达到200 mT/m/ms(或者写成200T/m/s)。
这一点对于需要大量使用梯度系统的序列尤为重要,比如EPI序列或者3D序列。通过增大梯度切换率可以显著的缩短扫描时间。
磁共振中最核心的一个硬件系统就是磁体系统,它的主要作用是提供一个稳定而强大的主磁场,或者叫静磁场B0。临床中常用的超导型磁共振的静磁场一般是1.5T或3.0T,静磁场强度大小并不能直接决定成像快慢,但是它和图像的信噪比是成正相关的。
同样参数,同样条件下,3.0T磁共振得到的图像信噪比是1.5T图像的两倍。如果静磁场越大,则得到的图像信噪比越高,更高的信噪比其实代表可以用部分信噪比去换取扫描时间。
举个简单的例子,假设同样的扫描参数,分别采用1.5T和3.0T磁共振进行成像。1.5T得到的图像信噪比为X,3.0T得到的图像信噪比则是其两倍为2X。如果希望1.5T得到的图像信噪比也变为2X,则其他扫描条件不变的话,需要将信号采集次数NSA增加到4倍,则1.5T扫描的时间需要延长到3.0T的4倍才能得到同样的信噪比。
在所有扫描参数相同的情况下,1.5T得到的图像信噪比远远低于3.0T;在其他扫描参数相同的情况下,想要使得两者的图像信噪比相同,则1.5T扫描的信号采集次数NSA必须是3.0T扫描的4倍,也就是1.5T的扫描时间需要延长到3.0T的4倍。
静磁场强度提高了,等于变相的增加了图像的信噪比。如果不需要这么高的信噪比,则可以缩短扫描时间从而达到的提高成像速度的目的。
磁共振基本序列及图像对比度(权重)。磁共振中的弛豫:纵向弛豫和横向弛豫及T1、T2值。相位对比血管成像技术原理及临床应用。MRI基本原理的难点突破--K空间。磁共振前列腺规范化扫描方案及临床应用讲座。除了扫描参数,还有一个大家容易忽略的细节,这个细节像魔鬼一样,无处不在,但是你又看不到它,它像一个无形的手,影响着序列和图像,甚至包括后续的图像质量。这个细节就是--预扫描,Pre-scan。
磁共振进行序列扫描,并不是看见的这么简单和清晰。
实际上在正式进行序列,甚至是定位像扫描前,磁共振系统会进行一些扫描准备工作,这些工作可以统称为扫描预报工作,包括preparation phase和pre-scan。
preparation phase这个阶段是发生在最开始,扫描定位像之前,系统进行一些检测,包括:线圈相关检测(线圈识别及选择)、射频优化、信号接收的优化等。
prep phase这个阶段包含非常多的一些程序运行,大家扫描过MRS磁共振波谱就知道,进行波谱扫描的时候,会显示一些进程运行窗。
prep phase包含哪些步骤呢?实际上除了维修工程师或者搞研发的,一般的临床应用老师可能很少知道,因为缺乏这方面的资料。刚好发现了一些老的工程师培训资料,里面有一些,也好写出来分享一下。
①线圈识别(Coil identification, CI phase),故名意思系统先识别连接上了哪些线圈。
②接收通道直流偏置检测(DC offset determination, DC phase),持续时间小于0.5s。
③线圈调谐和匹配(Tunning and Matching, TM phase),对接入的线圈共振频率进行检测和几何因子(Q factor)的测定。一个线圈大概0.1~0.2s。
④PU线圈能量优化(Pick-up coil power optimization,PU phase),包括计算体线圈的负载因子及决定射频的负载校准。
⑤射频能量优化(RF Power Optimization, PO phase),这个非常关键。都知道,我们很多序列的翻转角,参数是多少,打得准不准,这个进程很关键。
⑥中心频率探测(Spin resonance frequency determination, F0 phase),这一步也非常重要,可能很多人也知道,就是准确地探测水的中心频率。这个本身分两种模式,一个是粗略模式Coarse,一个是精细模式Fine。粗略模式就只是测量及探测水的中心频率,而精细模式则是做脂肪抑制必须的,需要把水和脂肪中的氢质子频率给区分出来。
⑦频率漂移(Frequency Drift, FD phase),主要是用于动态扫描。
⑧患者宽度(左右)测量(Patient width detection, PW phase),对于3T来讲,如果是体部,也就是测量扫描区域宽度超过40cm,可能系统就会要求使用多源模式,避免介电伪影产生。连接了多个线圈,系统探测了宽度,也会智能选择启用哪些线圈。
⑨系统自动匀场(Automatic Shimming, AS phase),这个不用多说,扫描前先对FOV进行一次匀场,保证FOV的磁场均匀度。这里匀场匀的是B0场。
⑩高阶匀场(High-Second-order Shimming)。3T扫描MRS必须有的过程,这样会保持磁场均匀度更好,持续时间相对较长。
⑪接收增益优化(Receiver Gain optimization, RG phase)
⑫接收线圈校正(Receiver Correction, FRC phase)。
⑬噪音水平测定(Noise level determination, NS phase)。
⑭回波相位测定(Echo phase determination, PH phase)。
⑮导航准备(Navigator preparation phase, Nav phase)。如果需要用膈肌导航技术的话。
可能大家很少看到这个,没有专门去看系统日志或者学习工程师的资料很少接触这个,也就是说,还没有进行定位像扫描,系统就会先做这么多预准备阶段的工作。
Preparation phase这些阶段,实际上操作者很少可以进行干预,因为都是在系统后台自动进行。可以通过查看Data Monitoring调出检测窗,来查看进程。
就是预扫描Pre-scan了,既然叫预扫描,就不是正式序列的扫描,是在正式序列之前进行的一些扫描。这个扫描是非常重要而且是不可或缺的。
这是因为,目前大家使用的厂家设备很多都比较新,各大厂家基本上把自己的预扫描序列给内置(镶嵌)在了正式扫描的第一个序列前,就是大家现在已经看不到专门的一条序列,名字叫做预扫描Reference scan,或者叫calibration或者叫prescan normalized的。
早期,飞利浦的R3.2版本前的老设备,比如Achieva和2015年前的Ingenia那种版本,大家在定位像后,正式序列前,可以看到一些预扫描序列的名称。现在要找那些老版本的图片,还真的有点难度。
这个序列扫描完是不出图的,注意。但是你要是跳过它,不扫描,嘿嘿,就麻烦了,你下面就动不了了,系统会英文提示你无法进行下一步扫描因为缺少各种数据。
预扫描的作用有哪些呢?可能很多老师要问,因为既然前面定位像扫描之前都做了那么多步骤的流程,还要做预扫描。预扫描主要有三个作用,也就是有这三个参数是必须进行预扫描的:
③B1场的校正,预扫描进行B1场探测及校正(B1 Calibration)。
一个序列,你只要使用了均匀性校正、并行采集或者多源发射,其中任何一个,都必须进行预扫描。已知现在磁共振基本上每个序列都离不开加速和图像质量,均匀性校正也是必须要做的,所以等于说预扫描Pre-scan是必须的。
当然预扫描是在定位像之后和正式第一个序列之前。如果后续几个序列位置(主要是Z轴方向位置)差异不大,15mm以内,可以不用在进行预扫描,使用第一个序列之前的预扫描信息就够了。
而如果每个序列都在进床或者位置变动大,肯定每个序列扫描之前系统都会自动内置再运行预扫描。这个逻辑大家好理解吧,你位置都变化大了,线圈单元都不同了,当然前面进行的预扫描信息肯定不能用了。
对于全身的扫描,必须全身DWIBS或者全身STIR,可能显示的扫描时间是3min52s。实际扫描完可能8分钟。因为进床会占时间,内置的预扫描会占个5~7s,这些时间实际上在没扫描加载的时候,是没有算进去的。
有些医生只看裸时间,觉得这个心脏扫描12个序列,也就3分钟啊。但是你要想着很多序列是需要屏气的,中途会稍微停一下,另外就是预扫描时间也有差异。
虽然目前看不到预扫描序列了,但是实际上用户可以控制预扫描,而且可以重复。如果你发现一个图像,反复扫描了几次都有伪影,病人也没有动,建议你扫描的时候重复扫一次预扫描,可能伪影就解决了。
在启动下一个序列之前,点击检查里下来菜单,选择repeat pre scan,就可以在扫描序列之前系统再重新运行一次预扫描程序。
由于现在预扫描都被内置进序列了,所以实际上扫描时间非常快,一般是低于5秒的,有些快的甚至1秒就结束了。
B1 calibration扫描同样也是内置在序列中,一般序列2s;而进行心脏扫描的时候,B1 calibration可能需要屏气7~10s。
预扫描为什么重要呢?就是因为,预扫描如果不好,它又不出图,你是不知道的,但是后面的很多序列可能用了预扫描的信息,图像质量就一直不好。用户可能反复重复多次扫描,也不行,找不到原因,急的着急。
实际上假设预扫描就是地,扫描是种子。地都不好,你撒再多种子(重复再多次),结出来的果子也不好。
用户又让患者不动,又扫了两次,FOV已经非常大了,并且直接关了并行采集,都还是有。这个时候用户肯定觉得不对,于是问我。
刚开始用户不知道在哪里设置,后面我远程指导后,在重扫描序列之前系统先重新运行了预扫描。果然,出的图像就没有卷褶伪影了。
我分析就是,在那个预扫描的几秒钟,病人可能刚好动了,也就是预扫描的信息和正式序列的信息不匹配。这个时候肯定就有伪影了。
通过这个案例,已知预扫描Pre-scan的重要性了吧。
预扫描Pre-scan是非常重要的,有时候你看扫描时间5分钟,实际上这是裸时间,还要考虑预准备阶段及预扫描会占时间。
坐标系、方位与相位编码
MR根据其主磁体的方向,可以将其分为纵向MR和横向MR。也就是超导型的MR产生的磁场方向是平行于扫描床的,如果按照人体头先进仰卧位躺在扫描床上,那么超导型MR产生的磁场B0方向是平行于人体长轴,也就是纵轴的。
在MRI的坐标系统中,Z轴(或者z轴)一般定义为平行于主磁场B0方向的方向,而且规定其正向指向检查床的一端。z轴的方向和人体仰卧位长轴一致。
z轴方向确定了以后,x、y就和z轴正交(相垂直)。
X轴(或x轴)规定方向是平行于冠状位的,也就是人体的左右,并且设定左边为正向。
Y轴(或y轴)规定方向是平行于矢状位的,也就是人体的前后,并且设定前方为正向。
已知磁共振的梯度系统是用来进行空间定位的,磁共振系统中有三对梯度线圈,分别可以在三个方向形成梯度,分别是:X、Y、Z。Z轴梯度场和主磁场方向平行,也就是磁体的长轴方向或者人体仰卧位睡在检查床的头足方向;X轴梯度方向和主磁场方向垂直,代表左右方向;Y轴梯度方向也和主磁场方向垂直,是前后方向。
本章为了方便大家理解,讲标准坐标和梯度编码方向一一对应。实际上为了严谨起见,不应该这样。
如果刚好进行一个头颅横断面扫描,不打任何角度,则选择梯度GS=GZ,相位编码方向Gφ=GY,频率编码梯度Gf=GX。但这种情况并不多见,如果定位有角度,则需要两个或者三个梯度组合,方向就不完全是这么规则的。
除了MR的坐标系方向,在进行放疗定位扫描的时候,需要将CT的坐标和外置激光灯的坐标系统对应。
然而,外置激光灯系统的坐标,有时候并不和MR一样。
是外置激光灯的坐标系,遵循的是IEC61217规则。
IEC是International Electrotechnical Commission国际电工委员会,IEC61217标准是放射治疗设备系统坐标系标准。
在这个标准中,可以看出,X、Y、Z就和前面的我们常用的磁共振坐标系是不同的。
其中,IEC61217标准中Z轴是MRI坐标系标准的Y轴;而IEC61217标准中的Y轴则对应于MRI坐标系标准的Z轴。
DICOM3.0中坐标系的定义是以病人为准的。主要是:以病人中心作为原点,病人左手指向的方向为X轴正向;病人背后的方向为Y轴的正向;病人头部的方向为Z轴的正向。DICOM3.0坐标系是以病人为中心的右手坐标系。
还需要注意一点的是,以病人为中心来描述图像,那么这个时候病人的体位和方位是非常关键的。
这也是在进行躺着的影像检查,比如:CT和MR的时候,需要首先确认病人的方位(Patient Orientation)和体位(Patient Position)。
一般以头先进(Head First)和脚先进(Feet First)来表示病人的方位。
以Prone(俯卧位)、Supine(仰卧位)等来表示病人的位置。就可以把病人的方位用几个字母简单表示:
比如,冠状位,对于人体其他结构没问题。如果是手的冠状位,那么这个时候,其实这个位置更类似手的横轴位。这点相信大家脑补一下就能明白。
因为理论上,对于一个单独的物体的方位描述。横断位代表切这个物体的长轴,冠状位代表平行这个物体的长轴。
在描述心脏位置的时候也要注意,由于不同人的心轴,心脏方位不同,所以有的人扫描出来,心脏SA(短轴位)是一个冠状位图像,而有的人扫描出来心脏的SA(短轴位)可能是横断位图像。
心脏磁共振扫描CMR如何定位(一)。心脏磁共振扫描如何手动定位?
如果角度过大,有的人肩关节的冠状位可能是图像的矢状位;肩关节的矢状位可能是图像的冠状位。
在进行MRI扫描的时候,一定要注意扫描角度,因为角度大了可能图像方位会发生变化。
修改扫描方位可以在参数里直接选择,或者定位计划的时候,旋转扫描叠块角度进行调整。在旋转扫描叠块角度的时候,如果角度大于45°,则系统会自动变化方位。举例来说:标准的横轴位是垂直月人体长轴,当旋转角度的时候,横轴位变化为斜横轴位,然而当角度大于45°的时候,则这个方位就变为斜冠状位或者斜矢状位。
对于高速运转的球管来说,如果机架角度过大,则离心力太强,容易造成不稳定。
CT成像有时候也可能直接得到冠状位的图像。这种情况见于进行鼻窦扫描的时候,机架还是轴位,但是人体头颅倾斜去适应机架的角度,最后切成后鼻窦位置形成冠状位的图像。
而MRI图像中,有时候老师会问,我明明扫描的矢状位啊,怎么得到的是冠状位图像。或者我明明扫描的是冠状位,怎么得到的图像矢状位IE。
来举一些例子,大家一看就一目了然了。讲之前,先补充一些基础知识。
人体仰卧,双手内收,我们横切人体,得到的断面图像肯定是横轴位。但是对于手指,你横切的话,这个时候以手指来看得到的其实是矢状位图像。描述不同位置,还要结合本身成像的解剖部位。
这也是为什么描述解剖位置的时候,需要用到标准的解剖姿势,这种姿势是人体仰卧,手掌平放,向上。
这里需要注意出现矢状位定位扫描得到冠状位图像,或者冠状位定位扫描得到矢状位图像,有两种情况。
第一种情况是,打的角度过大了,超过了45°,则斜矢状位会变成斜冠状位。是我们熟悉的,肩关节扫描中斜矢状位和斜冠状位的定位。有些情况,我们明明用的是矢状位的扫描卡片,为什么扫描出来得到的图像是冠状位I。这个位置扫描出来的图像肯定是斜冠状位,这点相信大家没有异议。但是如果这个角度再大一点,超过45°,则斜冠状位变成了斜矢状位。
如果冠状位在定位框长轴和水平方向平行(没有角度),则这个冠状位是正冠状位。
如果冠状位在定位框长轴和水平方向有角度,且这个角度小于45°,系统还是会认为这个位置是斜冠状位,得到的图像是冠状位图像。
如果冠状位在定位框长轴和水平方向有角度,且这个角度大于45°,此时位置已经发生了变化,超过45°之后,系统会认为这个位置是斜矢状位,得到的图像是矢状位位图像。
这个位置扫描出来的图像肯定是斜矢状位。但是如果这个角度再大一点,超过45°,则斜冠状位变成了斜冠状位。
如果你定位的时候,角度过大,超过45°,则方位发生变化,系统会提示用户,此时的扫描方位已经发生了变化。
的肩关节横轴位,如果采用这个来定位斜冠、斜矢,则很可能会出现冠矢反位的情况。
绿色的本来是要定位斜冠状位的,结果角度过大,出来的图像是斜矢状位图。同样,蓝色的本来是定位斜矢状位的,角度过大,出来的图是斜冠状位。
还有一种情况,就是,有时候肩关节冠状位出来的图像,肱骨头在右侧,有时候在左侧。
出现这种情况,其实也和角度有关系。在飞利浦的系统上:默认横轴位图像是从下往上观察;矢状位图像是从左往右观察。
有些斜位置,由于本身倾斜了,观察角度又变了,所以会出现同样是冠状位,有些肱骨头在右侧,有些肱骨头在左侧。
这又引出了第二个问题,那就是心脏扫描的时候。有时候扫描四腔心4CH,心尖是朝右侧的;而有时候心尖又是朝下的。
已知,心脏扫描定位是比较复杂的,和其他部位相比,这是由于不同人体,心尖、心轴变化很大。
有的心脏定位,短轴位得到的图像是斜冠状位(大部分心脏扫描短轴位的图像是斜冠状位)。
一般短轴位是斜冠状位的,那么四腔心大概率是斜横轴位。
如果一个人的心脏四腔心平面是斜横轴位,那么系统默认这个位置是横轴位,就会得到比较标准的图像,心尖朝右上。
如果一个人的心脏四腔心平面是偏斜冠状位,则得到的图像就不是这样的。
同理流入流出道(三腔心3CH)也是这样的。大部分人的3CH平面是斜横轴位,但是也有人的3CH平面是斜冠状位。
同样是3CH平面,但是这个病人的三腔心平面刚好是冠状位。
很多时候我们不希望得到这样的心尖朝左下的图像,有没有办法纠正呢?在飞利浦系统中,可以使用交互式定位心脏,这样无论患者本身心轴是什么位置、朝向,都可以纠正过来,得到标准的冠状位、矢状位图像。
还有一种情况扫描方位容易发生变化,这就是在椎体定位的时候,进行椎间盘横轴位扫描,如果角度过大,有可能斜横轴位变成斜冠状位。
这段时间天天有老师问我书什么时候出来,本来去年10月份就写完了,由于出版社纸张涨价,加上其他情况耽误了。2月推3月,3月推4月,4月推5月,5月校对后,我又自己校对了一遍,现在阶段是在设计封面,估计最晚6月份出来。
关于MRI定位扫描,偶尔出现明明是扫描左侧肩关节冠状位,结果肱骨头出现在图像右侧,这样会让大家感到疑惑。
磁共振基本序列及图像对比度(权重)。磁共振中的弛豫:纵向弛豫和横向弛豫及T1、T2值。相位对比血管成像技术原理及临床应用。MRI基本原理的难点突破--K空间。磁共振前列腺规范化扫描方案及临床应用讲座。心脏MRI扫描技术及高级临床应用。磁共振波谱基本原理、概念、技术及临床应用(讲座)。乳腺磁共振DCE如何科学地、精准地抓动态。MRI对比剂相关知识及临床使用注意事项。关于MRI定位扫描,偶尔出现明明是扫描左侧肩关节冠状位,结果肱骨头出现在图像左侧(图像视角和我们正常方位是反的),这样会让大家感到疑惑。这种现象通常源于扫描协议中解剖显示方位的镜像翻转设置(如 Display Orientation 错误设定为反转投影)。
MRI图像扫描角度和图像方位问题探讨。本章转载一篇文章,对于肩关节的扫描,左侧为什么可能会翻转,而右侧则不会做了详细的解释。文章把图像分为了四个象限,关于哪几个象限超过角度可能出现翻转也做了解析。
磁共振成像的优势之一就是能够进行各种方位的成像,除了常规标准的轴位、矢状位和冠状位之外,在临床应用中为了更清晰显示解剖结构的关系,斜方位的使用也非常频繁。例如在进行椎间盘突出的显示时,会使用多层面多角度msma(Multi Slice Multi Angle)的方式使每个层组与对应的椎间盘平行,而进行关节成像时,为了更好地显示关节中肌腱、韧带、半月板等等的组织结构,成像的平面往往使用斜方位,例如肩关节成像。如何区分和定义在扫描计划过程中的定位是斜矢状位、斜冠状位还是斜轴位呢?在扫描过程中,是否出现不同方位图像的转换而导致扫描及诊断的困惑呢?
根据轴位图像的显示可知是进行左侧肩关节成像,那为什么冠状位则显示为右侧肩关节呢?
则是进行椎间盘轴位成像时不同椎间盘的图像,左侧图像为正常显示的椎间盘轴位图像,而右侧图像则显示为倒置的椎间盘图像。成像参数和定位都是在一个序列中进行的,是什么原因导致这样的现象呢?为了剖析导致图像倒置或翻转的原因,我们必须从医学影像图像的使用习惯开始。标准矢状位图像则相当于受阅者站立于受检者的左侧,视角从左往右看,最终获得的图像表现为受检者的前侧显示在图像的左侧:
标准方位(正矢状位、正冠状位、正轴位)的图像显示在磁共振参数卡中表现为Sag,Cor以及Tra,但是在常规的临床应用中,受制于解剖结构的特殊性、临床检查的复杂性以及受检者摆位的影响,在进行磁共振图像定位时使用标准方位进行成像的概率较少,而根据临床应用需求进行斜方位成像则更为频繁,比如进行肩关节成像时进行斜冠状位和斜矢状位成像,那么由此产生了另外一个问题,斜方位成像时,图像时如何显示的?图像的显示受制于哪些参数?
那如何区分定位框定位的是什么方位呢?此时需要使用右侧的图像加以模拟,将标准轴位图像(正方形)按对角进行分割,获得四个不同的扇区,前后则为矢状位,左右则为冠状位。或者将轴位图像按照坐标系分为冠状位和矢状位,当定位线或者定位框与标准冠状位所成角度小于或等于45°时则为斜冠状位,当定位线或定位框与标准矢状位所成角度小于或等于45°时则为斜矢状位。其他斜方位的特点与此类似,定位线与标准方位的角度小于45°即为该方位的斜方位。
斜方位的图像是如何显示的呢?还有在进行椎间盘轴位成像时,有些椎间盘的图像显示为倒置的图像。
(1)左侧肩关节斜冠状位为什么可能会翻转呢?
所以在进行左侧肩关节斜冠状位定位时,不同的定位角度将出现截然不同的图像表现。右侧肩关节是否存在这样的问题呢?
(2)右侧肩关节斜冠状位为什么不会发生翻转呢?
所以在进行右侧肩关节斜冠状位成像时,无论定位的角度如何,最终显示的肱骨头都在图像的左侧。
(3)椎间盘轴位图像为什么可能出现倒置?
由此又衍生出另外一个问题,就是为什么都是斜方位成像,有些斜方位定位的图像出现倒置或者翻转,而另外一些斜方位定位的图像则没有出现倒置和翻转呢?
(3)在临床应用中迫不得已的定位而出现图像倒置或者翻转时,可以在阅片及打片时将获得的图像进行一定程度的翻转或旋转以符合正常的阅片习惯。
在浏览界面Viewing卡中Image的下拉菜单中寻找到Rotate就可以随意进行设置并进行不同角度的旋转;Horizontally表示水平翻转,即实现图像的左右翻转,例如左侧肩关节肱骨头翻转的情况则可以使用这个方法进行翻转;而Vertically表示垂直翻转,即在图像的上下进行翻转,例如椎间盘扫描时出现个别椎间盘倒置的情况时,可以使用该选项进行图像的倒置。
希望以上的解释能够解答各位老师在临床应用中图像形成的机制以及出现翻转或倒置的原因,并提出相应的解决方案。
磁共振基本序列及图像对比度(权重)。磁共振中的弛豫:纵向弛豫和横向弛豫及T1、T2值。相位对比血管成像技术原理及临床应用。MRI基本原理的难点突破--K空间。磁共振前列腺规范化扫描方案及临床应用讲座。心脏MRI扫描技术及高级临床应用。磁共振波谱基本原理、概念、技术及临床应用(讲座)。相位编码方向(phase encoding direction)是非常重要的一个参数:其一,磁共振序列的扫描时间取决于相位编码步数(也就是相位编码方向的矩阵数目),该参数会影响扫描时间;其二、很多伪影可能产生在相位编码方向。合理地选择相位编码方向对于成像质量是至关重要的。
对于MRI来说,空间定位是非常重要的,不管是3D扫描,还是2D扫描,最后得到的大部分图像都是断层图像,是以二维方式来呈现的。此时对于一个平面,自然就有两个方向。根据MRI图像重建采用的快速傅里叶变换的方式,把一个方向称为频率编码方向,另一个方向自然就是相位编码方向。
传统的MRI序列,由于无法同时在两个方向施加梯度磁场,所以两个方向梯度磁场的施加有一个先后顺序。
先在一个方向施加梯度磁场,经过一定时间累积后,该方向的质子相位有差异形成了差别,这个方向就是相位编码方向。
在信号读出的时候,再在另外一个方向施加梯度磁场,使得读出信号时,质子的进动频率不同,这个方向就是频率编码方向,又叫读出方向。
在MRI信号的采集过程中,相位编码方向好像比频率编码方向重要。其原因是完成一幅图像所需要的全部K空间信息,需要重复相位编码方向编码数。
由于这个原因,就决定了相位编码方向的大小或者编码(步)数会直接影响信号采集时间。
为什么频率编码方向不用重复编码数,而相位编码方向需要重复,这个问题在前面的空间定位里已经详细解释了。
非常自然的能够想到,如果相位编码步数越少,则MRI序列扫描时间(严格说是信号采集时间)就越短。大家肯定希望一个序列扫描速度越快。
减少相位编码步数最简单粗暴的办法就是直接减少,也就是减少相位编码方向矩阵。这样做的后果是相位编码方向空间分辨率下降,采集体素尺寸增大。
其中有一种叫做矩形FOV的办法。这个方法基于的原理是扫描人体的断面大部分并不是一个正方形。比如腹部和盆腔,基本上是正常人都是左右(RL)大于前后(AP)。
所以在设置FOV的时候,就没必要时间正方形,而可以采用矩形FOV。矩形FOV之后,自然有两个边,一个边长一些,另一个边短一些。两个边代表两个方向,一个方向是相位编码方向,另一个方向就是频率编码方向。如何安排两个方向的长短呢?
从节约扫描时间的角度来看,当然是选择短的那个边作为相位编码方向。因为这样的话,自然相位编码步数就会下降。
我们举一个例子,假设FOV是矩形的,FOV=350mm×250mm,采集体素是正方形体素1mm×1mm。
如果把长的边所在方向设置为相位编码方向,则相位编码步数=350mm÷1mm=350。如果把短的边所在的方向设置为相位编码方向,则相位编码步数=250mm÷1mm=250。
350 vs 250,体素是正方形体素,尺寸都是1mm,则把相位编码方向设置为短轴方向可以节约编码步数。节约了编码步数就节约了扫描时间。
是不是我们就把相位编码方向设置为平面的短轴就OK了呢?
可以检查一下自己的MRI设备,不管是哪一个厂家的,看看脊柱矢状位扫描的序列,相位编码方向设置的是哪个方向!
理论上,脊柱矢状位,肯定是前后(AP)短,头足(FH)方向长,应该把相位编码方向设置为前后(AP),这样可以节约扫描时间。
但是实际上并不是,只要不是培训工程师水平有问题,基本上都是把相位编码方向设置为FH。
MRI扫描中伪影是需要考虑的一个主要问题,哪些伪影一般产生在相位编码方向呢?实际上我的专栏合集伪影也详写了。
大部分伪影容易产生在相位编码方向,因为MRI信号采集的时候,相位编码方向步数是要重复的,这个重复的时间间隔实际上是TR。而频率编码方向采集信号之间的时间间隔非常短,实际上是回波间隔ESP。ESP一般是远远小于TR的,因此相位编码方向产生伪影的概率是很大的。
首先是卷褶伪影容易产生在相位编码方向,所以一般根据原则②,设置相位编码方向在短轴上。
一些血管搏动伪影、流动伪影、运动伪影也容易产生在相位编码方向。因为相位编码方向采集信号间隔时间比较长。
说回前面的脊柱矢状位扫描。假设把相位编码方向设置为AP。则脑脊液搏动伪影会在前后方向产生,使得脊髓里信号不干净。
其次一个问题是相位编码方向是AP,则频率编码方向是FH。已知有些伪影也会产生在频率编码方向,比如常规序列的化学位移伪影。
脊柱扫描如果频率编码方向是FH,则椎间盘和椎体之间很容易产生化学位移伪影。椎体是骨质,含有脂肪组织;椎间盘中心髓核含水;满足水脂交界,很容易产生伪影。
为了避免产生这么多伪影。把相位编码方向设置为FH,频率编码方向设置为AP。则脑脊液搏动伪影在FH方向,不会很明显;化学位移伪影在AP方向,对于椎间盘和椎体之间也没有太大影响。唯一牺牲的就是扫描时间,因为相位编码方向在长轴,而且还需要增加过采样,避免前后方向卷褶。但是为了保证诊断,必须这样。
除了这个,在EPI序列中,化学位移伪影和EPI的几何形变也产生在相位编码方向,所以在进行DWI序列的设置时候要注意这一点。
比如,普通序列头颅扫描,相位编码方向选择RL,因为对于大部分中国人来讲,头颅都是前后比左右长,选择把相位编码方向设置为RL。
但是DWI序列采用的是SE-EPI,相位编码设置为AP。因为如果相位编码设置为RL,则容易因为EPI序列的几何distortion,使得左右不对称,非常难看。
头颅DWI,左边相位编码方向设置为RL,可以发现图像在磁敏感区域形变,左右形变;右边相位编码方向设置为AP,在额窦区图像形变,形变发生在前后,对诊断影响相对较小。
同理乳腺DWI横轴位扫描,一般相位编码方向也是设置为AP。
①不产生影响诊断的相关伪影。可以看出这两个原则中,①是优先原则,在满足①的条件下,在考虑原则②。
在不产生影响诊断伪影的基础上,为了节约扫描时间,会尽量缩短相位编码方向的FOV大小,将解剖的短轴作为相位编码方向。比如,腹部横轴位扫描,相位编码方向设置为前后肯定会比左右更短,能够节约扫描时间。
很多伪影会产生在相位编码方向,比如卷折伪影(fold-over artefact)、血管搏动伪影等。
脊柱矢状位扫描一般会将相位编码方向设置为头足方向,这样和前后方向相比扫描时间会延长,但是避免了脑脊液搏动伪影产生在前后方向影响诊断。
原则一:不产生影响诊断的相关伪影。原则二:尽量减少相位编码方向FOV。
大部分情况下都是把扫描短轴设置为相位编码方向,满足的是原则二。
有一些情况例外,比如脊柱矢状位扫描、头颅DWI横轴位扫描,其相位编码方向的设置是避免伪影。
虽然把相位编码方向设置为短轴可以节约时间,但是对于一些单激发序列,比如DWI或者单激发T2WI ssh。不管相位编码方向设置哪个方向,扫描时间都不会变。此时,有时候需要把相位编码方向设置为长轴,这样可以使用更高的并行采集倍数,减少回波链。
比如腹部扫描,常规单激发DWI,可以把相位编码方向设置为RL,并行采集使用4,这样可以减少EPI因子,提高图像质量。
如何描述一个磁共振脉冲序列呢?可以用到两种方法:一种是用脉冲序列图;另一种是用流程公式法。
磁共振基本序列及图像对比度(权重)。磁共振中的弛豫:纵向弛豫和横向弛豫及T1、T2值。相位对比血管成像技术原理及临床应用。MRI基本原理的难点突破--K空间。磁共振前列腺规范化扫描方案及临床应用讲座。磁共振扫描参数决定不同的磁共振序列,而不同的磁共振序列体现不同的图像对比度。学好磁共振可以从各种眼花缭乱的序列里开始,其实序列千变万化,都是扫描参数的变化,而且大部分序列也可以相应的进行归类。
磁共振序列的故事(八)--风车序列(2D抗运动伪影技术)。磁共振序列的故事(十)--T2 FLAIR序列。磁共振序列的故事(十四)--T2WI Drive。磁共振序列的故事(十八)--3D VANE XD。如何描述一个磁共振脉冲序列呢?可以用到两种方法:一种是用脉冲序列图(pulse sequence diagram);另一种是用流程公式法。
脉冲序列图又叫磁共振时序图,它可以非常直观地反映磁共振序列中各个物理程序在时间及空间上的排列。以产生自旋回波信号的自旋回波序列来说明怎么用时序图来描述一个序列。
是一个自旋回波序列(spin echo, SE)的脉冲时序图。排列成五排,分别代表一个序列的主要五个组成部分:射频脉冲、层面选择梯度(Gs)、相位编码梯度(G φ)、频率编码梯度(Gf)以及信号采集部分。
第一排是射频脉冲部分,在自旋回波序列中,其经典的结构是90°-180°-90°。为了说明射频脉冲的作用效果,需要在旁边标注翻转角,由于180°射频脉冲的翻转角是90°的两倍,所以图中显示要宽一些,代表射频脉冲持续的时间更长。射频脉冲是磁共振序列中最重要的一个部分,没有射频脉冲则不可能产生磁共振信号。一般用翻转角度来反映射频脉冲的作用效果,比的90°射频脉冲、180°射频脉冲等。在一个序列中射频脉冲可以位于不同位置,其作用是不同的,根据射频脉冲对信号的作用可以分为激发脉冲、重聚脉冲、反转脉冲等。在90°射频脉冲起到的作用是激发信号、180°射频脉冲的作用是重聚信号产生自旋回波。
第二排是层面选择梯度(Gs),Gs配合射频脉冲可以选择性的激发某一层面,所以射频脉冲工作的时候一般层面选择梯度也会同时开启。
第三排是相位编码梯度(G φ),为了对层面内信号进行空间定位,要先开启相位编码梯度,对质子进行相位编码。
第四排是频率编码梯度(Gf),在180°重聚脉冲后,自旋回波信号产生,采集信号的同时打开频率编码梯度对信号进动频率编码可以得到不同位置质子的频率信息。
第五排是磁共振信号的产生。90°射频脉冲激发后首先会在水平方向产生自由感应衰减FID信号,由于组织的T2弛豫及主磁场的非均匀性,质子会散相导致信号迅速衰减。180°重聚脉冲后,等待同样的时间质子相位重聚产生自旋回波信号。此时开启频率编码梯度同时采集磁共振信号,将得到的数据填充到K空间的一条相位编码线。
每排都有一个“//”符号,将连续的线段隔断,表示一个工作周期结束,下一次又继续重复这种程序。
要完成整副图像的采集,需要反复重复这个过程。TE则是回波时间,表示从FID信号产生到自旋回波信号采集的中点时间间隔。
这个脉冲序列图其实还不够准确,图中以矩形来表示梯度场:矩形的高代表梯度场的大小,宽代表梯度场的作用时间(持续长度)。但是这是理性情况下,梯度场开启,从0到达需要的梯度场强有一个爬升阶段,同理梯度场关闭,恢复到0也有一个下降阶段。用矩形来反映则是不准确的,应该用梯形来表示梯度场,这样能够反映梯度开启后的爬升过程及关闭之后的下降过程。
梯度场的引入除了能够进行空间定位,还会导致主磁场的不均匀增大,加速质子的失相位,让信号衰减得更加迅速。一般开启了梯度场后,都会对其进行补偿,补偿的方法就是改变梯度场的方向。层面选择梯度、频率编码梯度均需要增加其另一叶的补偿梯度。
还有一个问题需要注意,就是相位编码梯度。因为完成一幅图像的采集,需要重复进行多次磁共振信号采集,而每一次信号采集相位编码大小是会变化的。为了描述相位编码梯度每个TR时间都在变化,一般采用多个分层的梯形来表示,这样可以说明相位编码梯度场大小随着周期不同而递增或者递减。
很多时候,我们不需要画出这么精细或者这么复杂的图,大部分情况下采用简化的脉冲序列图就能够说明该序列的特征。简化图一般只需要画出序列的主要构成部分,比如射频脉冲、层面选择梯度、相位编码梯度、频率编码梯度及磁共振信号即可,也不用将它们分列五排,不需要精确的显示各补偿梯度。简化图大大地减少了工作量,也方便临床使用时更快捷地了解序列特点。
黄色的Gs表示层面选择梯度,蓝色的G φ表示相位编码梯度,绿色的Gf表示频率编码梯度,把它们画在一排可以直观的反映其时间顺序的排布。
将磁共振序列的各个部分按照时间顺序从左到右依次写出来,这种方法叫做公式法。用公式法来表示这个自旋回波序列,就应该写作:
90°-FID-τ-180°-τ -SE-waiting time-90°。式中第一个90°代表首个90°射频脉冲,激发之后会产生FID信号;等待一个τ时间,然后采用180°射频脉冲重聚信号;再过一个τ之后产生自旋回波(SE),采集信号。采集完成后等候一段时间(TR-TE)再施加第二个90°射频脉冲,依次重复,直到K空间填充完毕。从上面的公式中可以看出90°射频脉冲到180°射频脉冲的时间间隔为τ;180°射频脉冲到自旋回波产生中心的时间间隔也是τ,回波时间TE=2 ×τ(其实时间τ的定位就是回波时间TE的一半τ=1/2×TE),180°射频脉冲刚好处于90°激发脉冲和自旋回波信号中点的中心,呈一个对称关系。
SE序列也有非对称的,此时τ≠1/2×TE,需要注意。
(90°-FID-τ-180°-τ -SE -waiting time)n。上式中n代表相位编码步数(步级),也就是需要重复多少个TR时间才能把K空间填满。
更简略的表达方式是只写射频脉冲,如:90°-180°…90°-180°或者直接90°-180°。同理,如果是反转恢复序列,采用公式法,简单的表示,可以写作:
180°-TI-90°-180°-IR。或者简写为180°-90°-180°。
公式法虽然书写方便,但是对复杂的序列则不容易描述清楚,也不直观,所以使用频率并不高。
发现河南很多城市都以汉字阳命名:北边的安阳,东北边濮阳,西边洛阳,西南方向的南阳,南边的信阳。都是带阳字的地级市。
CT-sim大部分医院是比较熟悉的,而MR-sim开展的医院不是太多,所以对于MR-sim中的体位固定装置,摆位可能比较陌生。
进行磁共振模拟定位(MR-sim)扫描,为了保证患者和CT模拟定位扫描以及放射治疗状态下位置的一致性,需要采用患者体位固定装置(patient positioning devices,PPDs),比如面罩和矢量固定索(适配条)。为什么要先介绍MR-sim的患者体位固定装置呢?
首要最重要的一点就是,任何模拟定位扫描体位固定器装置必须具备MRI安全性,能够兼容在磁体间里使用并且不会导致图像产生伪影。新的PPDs在正式使用前必须进行安全性和无伪影测试。需要额外注意的是,有的PPDs虽然是由并不具有磁性吸引力材料制成的,但是可能具有导电性(例如一些玻璃纤维材料),这种材料在高射频序列中可能会产生伪影并且扫描过程会产生热量。所以PPDs在使用前一定要经过筛选才能安全使用。
很多PPDs根据模拟定位扫描部位的需要,都做成了一个整体的方案或者整体的套件,方便大家摆位固定的时候使用。
在进行头颅或者头颈部模拟定位扫描的时候,大部分情况下,很多医院都选择采用和的组合方式,最后形成了头颈肩板+头颈热缩膜面罩的头颈部MR-sim扫描固定方式。
由于PPDs很多时候也不是由单一一个装置组成的,大部分是采用的组合方式,所以下面我先介绍一些常用的体位固定装置,再介绍方案。
热塑膜Thermoplastic:热塑膜加热到70℃以上就具有可塑性,治疗师会将加热好的热塑膜贴合到患者的身上来塑造模具。等热塑膜冷却到常温,形态就固定了。热塑膜实际上是一种PVC材料,其特点就是加热了变软,可塑;冷却下来又变硬,固定。
在初次患者体位制作固定装置的过程中,一般是在CT-sim下摆好位,做好标记后,进行体位固定。CT-sim机房里有一个制作热缩膜的大加热水箱。两个技师将热塑膜加热到69℃,此时热缩膜就具有收缩性和可塑性。然后待热塑膜稍微冷却一下,拉着热缩膜贴合到患者身体上。待热塑膜冷却后就成型了。一般大部分患者都可以接受一定程度的发热,因为热缩膜贴合以后需要等待一下其冷却。部分患者对热耐受性差,可能坚持不了,这个时候可以考虑其他体位固定装置。
当然热塑膜不只是用于头颅或者头颈,体部、躯干的固定也是可以的。
注意,无论是头颅、头颈部,还是其他部位。一般根据使用的部位把热塑膜称为头颈肩膜、头膜、体膜(包括胸膜、腹膜、盆腔膜)等。
单纯使用热缩膜还不能固定患者。在热塑膜使用后,还需要一个叫做固定架的,这个固定架保证了热塑膜的张力和固定形态。
真空垫,就是里面抽成真空的一类垫子装置,又叫做真空负压袋。
真空垫里有很多颗粒,患者躺在真空垫上,摆好位置,然后用真空泵抽真空。外界的大气压大于真空垫里面的,颗粒被挤压到一起,形成塑性。
真空垫的一个主要优点是可以反复使用,一般使用次数很多次,因为整个放射治疗流程中,患者会进行很多次放射治疗,很多次模拟定位。体位固定装置如果能够反复使用是非常好的,能够保证质控(在患者身体条件外形不发生明显变化的前提下)。
有优点就有缺点,真空垫目前的主要缺点是可能会漏气,时间长了如果漏气了,其塑性效果就会变差。真空垫的抽气口,注意有没有金属,因为要放入磁共振里扫描。
在体部或者躯干部位的模拟扫描,采用真空垫的还是比较多的,特别是盆腔或者腹部的扫描。
发泡胶外形和真空垫很类似,一般不熟悉放疗模拟扫描的很容易弄错。
蓝色的垫子就是发泡胶。发泡胶一般不会单独使用,会和热塑膜或者体架配合联用,起到固定患者的作用。
发泡胶的优点是不用担心漏气,可以根据人体结构自动填充到人体组织的间隙中,对患者的配合度要求低。
缺点是不能重复使用,原来早期的发泡胶只能使用几次,目前很多医院的发泡胶还是可以简单地重复使用的。
发泡胶的制作比较有意思,我去一个肿瘤医院看过。一般的大型肿瘤医院或者省级肿瘤专科医院都有很多制模(具)室,储存体位固定装置的房间等。发泡胶一般在一个房间制作,患者做模拟扫描前先去房间制作发泡胶。
制作发泡胶需要的材料是一个叫做发泡剂的东西。发泡剂很多,体位固定的使用的是一种叫做人体定位垫的发泡剂或者叫做发泡胶定位垫。
这种发泡剂分为A料(A瓶)和B料(B瓶),需要A料和B料一起,发生化学反应后,产生塑性效果。
发泡胶一般会和热塑膜配合使用,组成一个部位的体位固定联合装置,比如发泡胶+头颈热塑膜。
四.体位固定板+体位固定架(体板+体架)。体位固定架和体位固定板也是模拟定位患者固定中用得最广泛的装置。早期的很多体位固定架(体架)一般只针对单一的部位,比如说头颈、胸腹、盆腔。现在很多厂家都生成了多功能体位固定板架。
一些放疗模拟定位扫描需要采用俯卧位进行,比如直肠放疗或者盆腔的放疗。此时,使用的体位固定装置又不同,根据患者的体位,一般采用的是浮板+热塑膜等。
浮板,这个浮字是漂浮的浮。就是人体俯卧(趴在)板子上面。
很多厂家的浮板中间有一个凹槽,中间的凹槽是为了容纳下腹部,这样在扫描过程中呼吸动度不会传递到后方。的俯卧位浮板还设计了一个头托,这样方便患者俯卧位的时候头部更好摆位,提高了舒适性。
其他一些特殊部位,可能需要特殊的体位,此时体位固定装置也不同。比如乳腺模拟定位扫描。
在CT-sim里,乳腺模拟定位扫描采用的是乳腺托架,为了达到好的固定效果,一方面提高患者舒适度,另一方面提高放疗计划效果。采用的是45°的仰卧,有一定角度,这样患者舒适,并且拉远了乳腺和心脏的位置。
但是对于MR-sim,孔径最大只有70cm,所以打角度倾斜是肯定进不去的。一般还是采用乳腺托架,配合MRI的一些体部或者表面线圈进行成像。
在头部、头颈部等扫描的时候,为了保证患者舒适,一般需要使用头枕。
不同患者头颅或者头颈部角度不同,头枕的尺寸和型号也不同。一般根据字母A、B、C、D、E、F来进行头枕大小、尺寸的标识。
很多体位是需要患者双手上举的,而双手上举比较痛苦,MRI扫描时间长,为了保证患者配合,一般都需要一个手臂支持系统,也就是手臂托架。
这一点特别要说一下,放射诊断其实也应该配这个东西,也就是手臂托架。这样扫描心脏和腹部,患者双手上举,对于图像质量提高很明显。
在固定体板或者体架到扫描平板床的时候,为了保证体架或者体板不会位移,还需要一个叫做卡条或者索条的装置,该装置起到的作用是将体板固定到扫描平板床固定上。不同医院对于这种条状的固定装置名称不同,有些把它叫做索条,有些叫做卡条,其学术名称叫做适配器。
一般目前放疗模拟定位,加速器宽度,CT-sim平板床宽度大部分都是固定的,很多厂家设计的适配器一般都可以用。MR-sim要特别注意,因为目前使用MR-sim的医院还不多,很多医院采用的是平板附在普通MRI诊断床上,这样适配器其实不好安装。
有些公司有专门的MR-sim,扫描床板都是完全替换的,适配器的宽度也是根据床设计好了,此时使用就比较方便。
但是又很重要,因为MR-sim使用的医院不多,大家对于MR-sim的摆位和体位固定可能还有一点陌生。
看看米哈游原神的下载排行就知道了。怎么说了,像我这么自律的人也开始打了。
- 6.6 芒种 周一 于 济南
特殊体位与增强扫描
MRI常用的俯卧位扫描部位包括乳腺、手及腕关节、特殊情况下的脊柱盆腔扫描等。
磁共振基本序列及图像对比度(权重)。磁共振中的弛豫:纵向弛豫和横向弛豫及T1、T2值。相位对比血管成像技术原理及临床应用。MRI基本原理的难点突破--K空间。磁共振前列腺规范化扫描方案及临床应用讲座。无论是CT,还是MRI扫描,被扫描者(被检查者)的方位和体位信息都很重要。方位和体位信息是相对于扫描仪的。比如根据头朝向扫描孔的方向,可以分为头先进和脚先进。而根据患者的体位又可以分为仰卧位和俯卧位。
是乳腺MRI扫描的线圈解决方案。一般采用乳腺专用线圈配合一些体位舒适固定装置,保证患者俯卧位的时候比较舒适,而且使得乳腺能够充分的自然的下垂,完全放置在线圈内。
比如,飞利浦的设备,即使是俯卧位,扫描出来的图像,乳头也是朝上的,这是因为系统自动把图像做了翻转,这样和其他仰卧位的图像方位和朝向是一致的。
虽然是俯卧位扫描,但是出来的图像,乳头还是朝上的。
而有些厂家,俯卧位扫描,则图像保持这种方式,系统不会自动翻转。比如乳腺采用俯卧位扫描,出来的乳腺图像乳头是朝下的。
体位的变换,大家要注意正确的识别图像的左右,一般正确的输入了患者的体位和方位后,系统不会识别错。
除了乳腺,另外一个比较常用俯卧位扫描的是腕关节或者手部扫描。由于腕关节和手比较小,很多医院也没有配置专用线圈,临床中为了保证将腕关节或手放置在磁场的中心,会采用一种叫做超人位的体位。
这种超人体位就是患者躺在扫描床上,头先进,俯卧位,把需要检查的一侧手或者腕关节伸出来(患侧上肢向头上伸直),放在头线圈或者其他表面线圈里。
采用这种头先进俯卧位手前伸的体位做手或腕关节最大的优势就是可以使得被检查的部位尽量位于磁场中心,提高图像质量和脂肪抑制的效果。
但是劣势是患者采用这种姿势,会不舒服,所以采用超人位扫描需要配合一些软垫和辅助固定装置,保证患者的舒适性,这样患者才会更好的配合。
这种手部过头顶的俯卧位,不仅适合采用头线圈,腕关节专用线圈也可以这种做。如果采用头线圈,由于头线圈内部空间比较大,手比较小,放入线圈里,还有很多空间。此时需要加一些固定装置或者沙袋,一方面可以起到固定作用,另外一方面尽量把线圈中的空气挤出去,保证局部磁场均匀度及图像质量。
八,采用的是俯卧位头先进,将手掌全部放置于头线圈中,采用的是不打药的血管成像技术TRANCE,得到的手部血管图,可以发现图像居中,脂肪抑制非常好。
除了乳腺和手部的俯卧位,有时候盆腔也会采用俯卧位扫描,特别是放疗模拟定位的患者。
对于直肠或者前列腺癌的放射治疗,采用俯卧位的治疗体位,配合浮板,可以拉大肿瘤靶区(直肠或者前列腺)和小肠的距离,使得小肠的剂量减少,更好的保护OARs。
俯卧位扫描盆腔,实际上伪影更大,因为呼吸动度在下方,很容易向上传递。
这里大家仔细看,发现俯卧位扫描,图像没有自动调整,这是为什么呢?
因为放疗模拟扫描,MRI图像会和CT图像融合。CT俯卧位扫描的时候,肚子是朝下的,所以MRI扫描也应该得到肚子朝下的图像。此时对于飞利浦系统,如果你输入俯卧位,系统会自动给你调整。解决方案是,虽然是俯卧位扫描,仍然输入仰卧位,这样系统就不会自动调整图像方位。
这样的话,图像的左右是不对的,所以你自己应该做一个标记,左右标记,不看图像里的标记。MRI图像会和CT图像融合,CT图像是主图,因此MRI图像只要知道方位就可以了。
盆腔还有一种情况会采用俯卧位扫描,这种情况是诊断的时候扫描的,那就是排尿动态扫描。
如果病人采用仰卧位扫描,脑脊液很难产生鼻漏,你根本无法通过扫描图像发现这个过程。只有俯卧位扫描,才能反应脑脊液在重力的作用下漏出的过程,才能观察脑脊液鼻漏的过程,判断漏口在哪个位置。
俯卧位扫描还有助于诊断儿童脊髓栓系。成人的脊髓栓系综合征比较好诊断,而儿童脊髓栓系综合征则比较隐匿。俯卧位时,终丝的后移为更明显。
还有一些大家平时觉得都是仰卧位扫描的部位,其实也可以采用俯卧位扫描,而且效果不错。
这样扫描据说患者不容易动,而且这样的话,跟骨是朝上的,不会受压,更能反应其状态。
这样,对于有幽闭恐惧症的患者,很多时候不能顺利完成检出,如何解决这个问题呢?
在我的日常工作中,大约有5%的受检者患有不同程度的幽闭恐惧,在磁共振检查时出现恐惧、焦虑、惊慌、呼吸急促、心跳加快、脸红流汗,严重时会出现窒息、昏眩、有濒死感等,当离开磁体腔时,这些症状就会马上消失,这就是幽闭恐惧症的典型表现。有不少的客人有不同程度的幽闭恐惧,却必须进行磁共振检查,对于技师来说,使用一些技巧来完成高质量的检查是很重要的,现在讲一些在日常工作中总结的方法:
- 选择大孔径的磁共振。目前高场1.5T以上磁共振的孔径在60-70cm,尽量选择70cm进行检查,现在联影医疗有75cm孔径的3T磁共振OMEGA,也是目前世界上高场磁共振中孔径最大的了,对于有幽闭恐惧的受检者还是有很大帮助。
另外西门子的Free.Max是80cm孔径,目前也是孔径最大的超导MRI。如果有幽闭恐惧症的患者,未来可以挪到西门子Free.Max上来做。
使用折射镜。可以将灯光调到最亮,让客人通过折射镜(西门子有两种,一种是放在头线圈上的,一种是单独的支架)来看到磁体外的开阔环境,有条件的还可以在墙上安装显示屏幕,增加受检者的体验,比如飞利浦的逸境系统,从而让客人想象自身并不是处在一个密闭的环境,从而消除幽闭恐惧。
使用BlindFold遮眼布。可以用多层纸巾或毛巾将眼睛遮盖,在鼻子区域稍微透光,还可以在遮盖的布上写一些字或画图案,以转移注意力,也可以提一个问题,比如说检查结束请告诉我你能想到的z姓的明星或歌手都有哪些,或者说让受检者试着默数4秒来吸气然后屏住呼吸2秒,接着心里默数4秒来呼气,再屏住呼吸2秒,一直重复这个动作直到检查结束,对于大部分客人,遮眼布的方法特别有效。
使用一些可以喷洒的精油。很多有幽闭恐惧的客人,在家里入睡时都有点精油助眠的习惯,因此精油的味道可以让他们更加平静,通常选择薰衣草或者柑橘味最有效,但是可能会有其他客人对气味过敏,不过目前没有遇到过。
苯二氮卓类镇静药物。由于检查时间大约在20-40分钟,可以选用起效较快的药物比如劳拉西泮、阿普唑仑,但是这必须要客人与神经内科或精神科医生充分沟通交流并提前将药物准备好带来才行,常规不做推荐。
Patient-Centered care 以患者为中心。是我们每一名医务工作者都必须谨记在心的事,对于幽闭恐惧症患者,需要更多的理解,关爱和耐心。
根据对比剂增强的效果,可以把磁共振对比剂分为:阳性对比剂和阴性对比剂。阳性对比剂:就是指注射对比剂后,强化组织信号得到增强。简单来讲就是,对比剂能够增加组织的信号强度。反映在图像上就是,打药后,强化的组织(对比剂摄取多的组织),图像更白,变亮。阴性对比剂则和阳性对比剂相反,打药后,强化组织(摄取对比剂的组织)信号降低。反映在图像上就是,打药后,强化的组织信号下降,图像变黑,变暗。
临床中,最常用的磁共振对比剂主要是基于钆(Gd)的螯合物的顺磁性对比剂,Gadolinium-based Contrast Agents, GBGAs。这种对比剂主要是一种钆的螯合物。Gd离子带有3个正电荷,含有七个不成对电子,是一种顺磁性很强的金属离子,能显著缩短组织的T1弛豫时间;大剂量注射的话,还能够显著缩短周围组织的T2及T2*弛豫时间,达到增加组织之间对比度的目的。
GBGAs是阳性对比剂,所以一般打药后采用的扫描序列是T1加权像(T1WI)结合脂肪抑制。对比剂强化的效果取决于对比剂的弛豫率r1、对比剂浓度(首过效应)及组织本身的T1值。
神经系统是MRI增强最常用的部位,其相关疾病的检出、诊断及鉴别诊断仅靠平扫是无法获得大部分相关信息的。首例对比剂的使用及MRI增强扫描就是用于头颅。
根据文献整理,一个支气管肺癌的病例,发现颅内小脑处有转移。由于当时CT扫描更薄,下排两个增强分别在不同层面显示了呈环形强化的病灶。上排两个图为MRI,均采用T1WI SE扫描(TR=400ms/TE=30ms):增强前(平扫)发现小脑两处低信号病变;增强扫描病变呈环形强化。
该案例说明增强MRI扫描能够提高颅内转移瘤的检出,并且和CT增强扫描效果一致。
头颅检出发现明显的占位病变需要诊断及鉴别诊断或者有其他原发肿瘤(特别是肺癌和乳腺癌)需要排除颅内是否有转移的,均需要进行MRI增强扫描。头颅MRI增强主要的适应症或者作用是:
③早期诊断感染性病变及脱髓鞘病变。血脑屏障(blood-brain barrier, BBB)完整及没有破坏的情况下,GBCAs是无法通过血脑屏障进入脑内的。而一些肿瘤或者炎症会破坏BBB,使得GBCAs可以通过破坏的血脑屏障进入脑内,产生增强的效果。
虽然MRI增强可以反映肿瘤血供特征,但是图像上发现肿瘤组织均匀强化并不能说明该肿瘤组织是一个富血供肿瘤。比较典型的例子是淋巴瘤,淋巴瘤一般表现为均匀强化,但是打药灌注DSC和ASL大部分表现为低灌注。说明该肿瘤并不是一个富血供肿瘤,那么为什么表现为均匀明显的强化呢?就是因为血脑屏障破坏了,对比剂通过破坏的血脑屏障渗漏,使得肿瘤组织产生了“明显强化”的特征。
在常规的1.5T中,血液的T1值一般是1500ms1800ms,脂肪组织的T1值大约为250ms左右,在T1WI上血液信号并不高。而打药后,由于对比剂缩短组织T1值的效应,可以使得血液组织的T1值下降到50100ms,再结合脂肪抑制技术,在T1WI上血液及血管表现为明显的高信号达到血管成像的目的。
血液T1值的缩短和注射对比剂的浓度及注射速率有关。在注射速率达到0.4ml/s以上,血液的T1值显著缩短,达到1ml/s后,其T1值可下降到50ms。
在进行CE-MRA的时候,尽管可以采用手推注射的方式,但是为了保证稳定的对比剂注射速率还是推荐采用高压注射器来完成。常规浓度的对比剂(0.5M),对比剂的剂量一般推荐0.1mmol/kg,也就是0.2ml/kg。如果要进行大范围的血管扫描,则可以适当地增加对比剂剂量,比如采用双倍剂量,甚至是3倍剂量。
CE-MRA要达到一个好的成像效果和血管显示,一个关键的因素在于时机timing。
注射对比剂后,对比剂首先通过静脉到达动脉,存在于动脉血管中,这个时期被称为血管期,又叫α期。此后,对比剂通过血管渗透分布到细胞外间隙,这一时期称为间质分布期,又叫β期。
CE-MRA要抓住的时机首先是目标靶血管中存在对比剂的时机。磁共振扫描并不是一瞬间完成的,一个序列扫描快则几秒~十多秒,慢则几分钟甚至10分钟。而决定图像对比剂的时间为信号采集时填充K空间中心的时间。
前往链接:MRI基本原理的难点突破--K空间。最好的时机就是保证刚好采集数据K空间中心的时间和对比剂在目标靶血管的时间吻合(重合)。
时机这个词上是:时间(time)+机会,也就是在关键的时间抓住机会。
这两个时间刚好匹配上了,那么就是抓住了最后的时机。
为了保证抓时机准确,文献、指南、专家共识和书籍推荐了很多方法,包括:经验法、小剂量测试法、透视触发监测法等。
一般还是推荐采用透视触发监测法,因为每个人的代谢情况不同,血管到达的时间不同,透视触发可以根据不同人的情况监测。
即使采用透视触发监测法,监测到了对比剂到达血管的时机,什么时间启动,还要考虑K空间的填充。如果是K空间线性填充,那么还需要提前启动,这个就不容易选择启动时期了。而大部分厂家的CE-MRA采用的K空间填充是K空间优先填充或者椭圆形填充。这样在启动扫描的一瞬间,首先填充K空间中心数据,能够保证抓时间的时效性。
相比于非打药的MRA,打药MRA扫描速度快,假阴性低,对于血管形态的显示更准确。
特别是对于需要大范围显示的血管,采用非打药方式,扫描时间比较慢。而CE-MRA可以快速的,多段显示血管,结合拼接技术,做到大范围血管可视化。
CE-MRA结合超快速扫描技术可以进行4D血管成像。也就是超高时间分辨率扫描,显示对比剂从流入到流出的整个过程。
前文链家:4D MRA及Keyhole匙孔技术。这种4D MRA的增强扫描方式实际上是在对比剂注射(后)的一段时间来,利用超高速扫描(时间分辨率高)连续采集图像。这种增强方式也可以理解为动态增强扫描。
说到动态增强扫描,包括一些传统的动态增强扫描和功能性的动态增强扫描。
传统的动态增强扫描包括肝脏动态增强扫描,乳腺动态增强扫描,垂体动态增强扫描等。
传统的肝脏动态增强扫描包括几个经典的期相:蒙片(打药前-平扫)、(肝)动脉期(以动脉晚期为主)、门静脉期、实质期(平衡期),有必要还可以再进行延迟期。根据对比剂在体内的分布,肝细胞特异性对比剂比如钆塞酸二钠(Gd-EOB-DTPA)还有肝胆特异期。
有时候为了保证时相的准确性,避免遗漏某一个重要时相,还可能进行多动脉期扫描。
是一个典型的双动脉期,如何判断其是否准确。左边是动脉早期:可以发现腹主动脉明显强化,肝动脉显影,而门静脉并没有显影;右边是动脉晚期:可以发现腹主动脉,肝动脉及门静脉均显影,而肝静脉并没有显影。
肝脏的动态增强一般相对期相不多,经典的4个,多动脉期根据动脉的分期可能是6~8个。扫描完后,一般有经验的医生无需减影或者勾划时间-信号强度曲线,基本上就能判断病变的强化特征。
而有些部位则需要减影或者以时间-信号强度曲线判断,比如垂体和乳腺。
乳腺动态增强扫描,根据BI-RADS的指南,要求一个动态时间大概在60~120s,DCE扫描持续8分钟以上。大部分医院乳腺动态增强扫描方案一个动态持续时间大约90s,扫描6期(1+5),第一期为蒙片,也就是打药前。
垂体则根据需要,不是所有的垂体病变诊断都必须进行动态增强扫描。如果是垂体大腺瘤则不需要动态增强,而垂体微腺瘤一般推荐采用动态增强扫描的方法。
垂体动态增强扫描,一般对比剂用量是半剂量,这样便于判断正常垂体和微腺瘤的不同强化特征。动态扫描完建议再进行延迟扫描。
动态增强扫描除了能够动态的观察组织或者病变强化特征,还能够绘制时间-信号强度曲线,这一点是一个比较大的优势,可以半定量的进行分析。
时间-信号强度曲线,横坐标为时间(也可以用动态数来表示),纵坐标一般为信号强度(也可以换算为对比剂浓度,这样可以反映血流动力学特征)。通过这种方式可以半定量地分析不同组织的强化特征,也可以直接观察曲线形态,判断不同病灶的强化模式。比如大家熟悉的:流入型、平台型、流出型(快进快出)。
流入型(Type Ⅰ):随着动态或者时间延长,逐渐强化。这种大部分是良性的。
平台型(Type Ⅱ):早期明显强化后,随着动态或者时间延长,信号强度逐渐稳定,变化范围在最大强化峰值的10%以内。这种大部分也是偏良性的。
流出型(Type Ⅲ):早期明显强化后,达到峰值后迅速下降,下降幅度大于峰值的10%。这种一般是恶性肿瘤的表现,比如大家熟悉的肝细胞癌(HCC)的快进快出表现。
心肌首过灌注也是类似的技术,只不过其时间分辨率更高。
不止是首过灌注,打药扫描在心脏磁共振中应用还是比较多的,包括首过灌注、延迟强化以及组织定量测量技术。
MRI打药的动态增强简称DCE,是Dynamic Contrast Enhanced动态对比增强的首字母缩写。讲到这里,大家自然而然想到一个词:灌注。
如果不具体用专业属于描述清除灌注的定义,只说磁共振灌注,则无法准确的传递出要表达的具体技术。
DSC虽然也是用的阳性对比剂GBCAs,但是用到的是对比剂的另外一个效应,就是顺磁性对比剂影响局部磁场。由于有血脑屏障,并且假设血脑屏障完整,则GBCAs无法通过血脑屏障而直接作用于脑组织,这使得血管内和脑组织之间可以建立起磁敏感梯度。这也是DSC这个名称的由来。对比剂通过血管时,顺磁性的对比剂和周围组织形成局部磁场不均匀,产生T2效应,缩短周围组织的T2值和T2值,使得信号下降。
DSC需要大剂量团注,利用对比剂首过(first-pass)效应,采用GRE-EPI序列采集。对比剂通过时,信号下降,可以通过绘制时间-信号强度曲线,计算头颅灌注的血流动力学参数。
需要注意虽然DSC可以得到一些指标参数比如:rCBV、rCBF、MTT、TTP、T0、Tmax等,但是这种灌注还不是真正意义上的定量灌注。得到的这些数值也只是可以用于半定量。这和核医学和CT灌注是完全不同的。
CT灌注(CTP)是一种定量技术,其基本的理论来源于核医学放射性示踪剂稀释原理。CTP可以得到反映组织灌注特征的多种参数,并且这些参数是绝对的定量值,并不是相对的比率或者比值。
通过CTP,可以得到几个反映灌注信息的特征性参数。脑血容量(Cerebral Blood Volume, CBV),单位是ml/100g,每100g脑组织多少毫升、脑血流量(Cerebral Blood Flow, CBF),单位是ml/100g/min,每分钟通过每100g脑组织的容积,多了一个时间、对比剂平均通过时间(Mean Transit Time, MTT),单位是s秒、对比剂达峰时间(Time To Peak, TTP)等参数。
其中,根据中心容积定律,有:CBV=CBF×MTT。
CTP需要使用对比剂,这种对比剂一般是碘剂(比如,碘普罗胺),研究发现,在平均能量为120keV的情况下,每1mg碘,能够使每1ml组织CT值增加25HU。
而MRI的所谓神经灌注DSC的信号强度衰竭和对比剂浓度并不是线性的关系,因此磁共振灌注不能叫做MRP,而是DSC。
MRI也有全定量的灌注,这就是在DCE的基础上,通过提高时间分辨率,计算组织的T1 mapping进行的灌注。
为了和普通的灌注或者前面的半定量灌注相区别,一般把这种定量的灌注叫做渗透性分析或者通透性分析。
这种定量灌注或者渗透性分析可以得到一些反映毛细血管通透性的参数。
Ktrans:transfer constant,又叫容积转移常数,代表物质由血浆(血管内)转移(渗透)到组织间隙的灌注参数(转移常数),单位是(1/min)。这个参数有时候又被叫做渗透分数(Permeability),是组织灌注的一个主要指标。一般血液把能量及物质输入给组织,则物质从血浆传递给组织,反映组织对血管能量物质的摄取,所以这个参数是最重要的一个灌注参数。血浆→组织间隙。
Kep:rate constant,又叫速率常数,代表物质由组织间隙回到血浆的灌注参数(转移常数)。组织间隙→血浆。
Ve:extravascular extracellular volume,V代表体积Volume,extr-前缀外,vascu削刮词根,cell词根细胞。Ve就表示血管外-细胞外体积分数。既然是一个分数,肯定就有分母和分子,这个分数是什么比(占)什么的百分数呢?光看Ve的解释,并不知道是什么分数,其实Ve表示的是The volume fraction of EES per tissue volume。也就是EES占单位体积的分数。由图所示,其实就是代表整个单位体积里,(血管外-细胞外)组织间隙所占的容积分数。反映的是血管外组织细胞分数。
Vp:capillary plasma volume,跟Ve类似。Vp则代表血管内体积分数,它的正确描述应该是The volume fraction of plasma per tissue volume,代表血浆占单位体积的分数。反映的是局部毛细血管密度。
还有一个重要的公式,那就是Kep=Ktrans÷Ve。
可以说MRI增强扫描或者打药MRI扫描用于磁共振检查的各个部位和技术。还有一种组织定量技术会需要打药。
磁共振定量技术一般是采用特殊的磁共振序列或者技术测量一些组织相关的定量信息,包括组织弛豫特征参数(T1 mapping、T2 mapping、T2* mapping...)及其他定量指标(脂肪定量、磁化率定量QSM、铁定量、蛋白定量APT等)。
一般大部分定量技术平扫就可以,不需要打药,比如T2 mapping、脂肪定量、QSM。而另外有一些定量技术需要配合打药,下面就介绍几种:
首先是心脏的T1 mapping。本身T1 mapping技术不需要打药,可以直接通过定量序列测量组织的T1值。但是已知打药后,一般会缩短组织的T1。心脏的T1 mapping不单是为了测量非打药时候的组织T1值(native T1),还需要通过技术测量Extracelluar Volume, ECV细胞外间隙。
磁共振基本序列及图像对比度(权重)。磁共振中的弛豫:纵向弛豫和横向弛豫及T1、T2值。相位对比血管成像技术原理及临床应用。MRI基本原理的难点突破--K空间。磁共振前列腺规范化扫描方案及临床应用讲座。心脏MRI扫描技术及高级临床应用。磁共振波谱基本原理、概念、技术及临床应用(讲座)。除了头颅,可能也有老师发现,垂体的动态增强或者后面的延迟强化序列,有些并没有结合脂肪抑制技术。
是否增加脂肪抑制和医院的习惯及针对的病变有关。如果怀疑病变含有脂肪组织,那肯定需要加脂肪抑制。增加脂肪抑制后,图像对比度会变差,扫描时间可能会延长。不结合脂肪抑制的理由也比较充分,其一是图像对比度更好;其二是扫描时间不会太长;其三是,动态增强扫描DCE会得到时间-信号强度曲线,在后处理过程中,为了得到准确区域的ROI曲线本身会减影。
讲了这么多只想说明一点,MRI扫描的特点是多参数对比,序列灵活多样,大部分情况下很多知识点不是绝对的。比如,一说增强扫描,很多老师下意识反应必须用T1WI序列来做。
实际上即使是采用阳性对比剂做增强,也可以用其他权重的序列扫描,比如:头颅增强除了T1WI,还可以用T2 FLAIR来做增加。
垂体增强扫描,除了采用T1WI,还可以用bSSFP序列来做。
采用T1WI序列做增强后扫描,也不是必须得结合脂肪抑制技术。这些知识点看起来比较简短,但是都值得我们思考。
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