MRI成像方式和成像质量

出处：按学科分类—医药、卫生 河南科学技术出版社《医学影像临床应用手册》第30页（3002字）

(1)MRI诊断疾病的基础 MRI与X线CT一样，是人体剖面的数字影像。所不同的是MRI为多参数成像，每一个体素的亮度灰阶值与T₁、T_，、质子密度以及流动液体等参数有关，而在CT只与组织的X线衰减系数有关。因此MR比CT可获得的信息丰富。人体内不同组织，都有其各自不同的T₁、T₂及质子密度值，这即是MRI可以区分人体各类正常与异常组织而诊断疾病的基础。

(2)MR基本序列成像方式 MR最常用和基本序列成像方式是自旋回波脉冲序列(SE)技术成像方式。此外，对在某些特定的部位或某些器官的成像时，由于人体自身生理运动影响MR成像质量，为清除这些影响常采用一些有针对性或特殊技术，如RF脉冲序列：部分饱和(PSR)、反转恢复(IR)、快速自旋回波(FSE)；梯度回波脉冲序列(GRE)：小角度激发成像(FLASH)、稳态进动快速成像(FISP)和稳态自由进动成像(SSFP)；平面回波成像(EPI)；流体成像：如自旋回波成像的流体效应、脑脊液的流动效应、梯度回波中的流动效应、MR流体测定技术；MRA：时间飞越法(TOF)、相位对比法(PC)以及“黑血”技术等；特殊成像技术：如心电门控技术、呼吸门控技术、脂肪抑制技术、化学位移成像(CSI)和MR波谱分析(MRS)技术等。以上充分说明MR成像方式多、获得的影像质量高、反映信息丰富，展示着其临床应用及研究前景广阔。本书不一一介绍，请参阅专业书刊。现仅述及最常用和基本的自旋回波脉冲序列(SE)成像方式。SE成像方式，是人们通过调节重复时间TR、回波时间TE，以得到某个特征参数的图像，称为加权图像(WI)。因此，把分别主要反映组织T₁、T₂弛豫时间和质子密度N(H)特征的图像，相应地称为T₁加权、T₂加权和质子密度N(H)加权像。分述如下：

1)质子密度加权像。此加权像是每种组织图像的信号强度由该组织被激活的质子密度或浓度决定的一种图像。若选比受检组织T₁显着长的TR(1．5～2．5s)，那么质子磁化在下一个周期的90°脉冲到来时已全部得到恢复，这时回波信号幅度与组织T₁无关，而与组织的质子密度和T₂有关。若再选用比受组织T₂明显短的TE(15～25ms)，则回波信号幅度与质子密度有关。多数组织的质子数量相差不大，脂肪和流体均具有较高的质子密度，脑组织中灰质比白质的质子密度高，所以在质子密度加权像中它们的信息较强，这种图像是通过选择TR值和TE值来尽量减小组织的T₁和T₂成分对图像对比度的影响，比较长的TR值能使所有的组织达到它们的最大纵向磁化向量值，而纵向磁化值与质子量成正比。只要TR值取得大于3倍的T₁值，上述条件就可以得到满足。但对于流体，这种条件一般是无法得到满足的，因为它的T₁值近似2s，故在一个用2s左右的TR值得到的N(H)加权像中，流体图像所呈现的强度就要比它的实际质子密度应呈现的强度要弱些。N(H)图像选择短TE值是为了防止N(H)对比度被T₂成分的“混入”。TE的理想值为0，但实际多数成像系统中，TE的选择范围5～30ms。

2)T1加权像。在T₁加权图像中，组织间的对比度都是由组织T₁值决定的，T₁较短的组织信号较强。各种生物组织的纵向弛豫时间(T₁)约为500ms，若将重复时间(TR)定为500ms，则90°脉冲后500ms时，长T₁的组织能量丢失少，纵向磁化向量Mz恢复的幅度低，下一个脉冲时吸收的能量少，其自由感应衰减的幅度低，回波幅度也小。相反，短T₁的组织能量大部丢失，Mz接近完全恢复，幅度高，下一个90°脉冲吸收的能量多，FID的幅度高，回波幅度大，信号就强。T₁加权像是通过选择比较短的TR值得到的。因为T₁对比度是在纵向磁化的早期再生长期间形成的，所以为了在T₁对比度高时获得图像，就必须选择一个比较短的TR值才行，选取的TR值近似于组织的T₁值时，就可以得到好的T₁对比度，同时采用短TE可以减少组织T₂特性的影响。

3)T₂加权像。在T₂加权像中，组织的信号强度都是由组织T₂值决定的。此时具有较长T₂值组织的信号较强。若选用比组织T₁显着长的TR(1．5～2．5s)，又选用比生物组织T₂相近似的时间为TE(90～120ms)，则两个不同T₂组织的信号强度的差别明显，TE越长，这种差别越显着。T₂加权图像是采用长TR与TE值的联合作用得到的。长的TR值用来减小T₁相关性的影响，而用长的TE值则可使横向磁化衰减过程中有足够的时间来形成T₂对比。

综合上述可以看出，MRI中某一组织或病灶的对比度不是固定的，而是随着扫描参数而不断变化。选择不同的TR与TE时间值可以获得不同的加权像：如TR值短(＜500ms)TE值短(＜25ms)，可获得T₁加权像；TR值长(＞2s)、TE值长(＞75ms)，获得T₂加权像；TR值长(＞2s)、TE值短(＜25ms)，可获得质子密度加权像。因此，可以看出任意改动TR、TE、T₁与T₂对信号强度或多或少有着一定作用。所以得到的虽是一种加权像，但它表示在特定条件情况下的某种因素占有优势权重。

随着MR硬件设备性能的改善，具备EPI能力的MR机型的普及，出现了许多新的对比度成像如扩散、灌注、MT等。

(3)MR成像质量的关键 人体各部位的脏器及组织具有不同的生理功能及特性，只有应用与之相适应的MR检查技术，才能获得最佳检查效果。一个MRI操作者，必须具备一定的解剖学及MRI影像学解剖知识，是提高MR成像质量的基础，在此前提下：

1)MR成像质量的关键，在于操作者正确设定MRI的扫描参数。MRI参数的设定原则：一是最大限度地显示病变，提高成像质量，减少成像时间；二是不同的脉冲序列具有不同的影像学特点，如T₁加权像以显示形态学结构为主，T₂加权像以显示组织病理变化为主，而MRA则以显示血管为主。

2)选择恰当的扫描模式，在参数设计中应注意结合临床需要选择恰当的扫描模式，如二维、三维、单层多相、多次单层、二维多层、多层多相等，不同的扫描模式具有不同的数据采集方式及不同的影像效果。

3)部位与线圈的选择，在扫描部位确定之后，MRI技术操作者应根据MRI影像解剖知识，以不同的成像部位选用不同形状、大小的线圈，以保证MR成像质量。

4)运用多方位多角度扫描计划，MRI系多方位、多角度扫描，所以当患者的成像部位确定之后，选择合理的扫描方位是必要的，扫描方位是观察解剖关系的基础，以同脏器如头颅为例，其在不同的扫描方位，如正中矢状面、矢状面、横断面和冠状面等扫描方位，其各自显示的解剖图像关系不同。多角度倾斜扫描可矫正因体位不标准而致的解剖不准确，此点优于CT。