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飞天MR高级功能——μTE成像技术的临床应用

2020-12-01    1743
µ级时间概念是怎样的?

常用的时间单位有年、月、日、小时、分和秒(s),短于秒的有毫秒、微秒等。微秒(microsecond)即百万分之一秒(10-6秒),简称μs,1s=1,000,000μs。

光在1μs时间里可以传播300米,海平面上的声波只能传播1/3毫米,人一眨眼的时间是0.2秒,相当于200,000μs。

µTE成像技术:

T1加权像(短TR、短TE--T1加权像):突出组织T1弛豫(纵向弛豫)差别。组织的T1越短,恢复越快,信号就越强;组织的T1越长,恢复越慢,信号就越弱。

T2加权像(长TR、长TE--T2加权像):突出组织T2弛豫(横向弛豫)差别。组织的T2越长,恢复越慢,信号就越强;组织的T2越短,恢复越快,信号就越弱。

TR(Time of Repeatation),重复时间:一般指两个连续的射频脉冲之间的时间间隔; 

TE(Time of Echo),回波时间:指射频脉冲与相应的回波之间的时间间隔。

目前磁共振常用的对比度是T1加权、T2加权对比度,应该说这些常用的对比度图像在一定程度上很好的显示和描述了解剖和病变的特性,因而对于病变的检出和定性具有重要的临床价值。但在这些传统的对比度图像无法显示那些具有短T2属性的组织结构,如硬脑膜、骨膜、软骨等,因为其内的氢质子含量较少而同时其内的氢质子又束缚于蛋白质等大分子结构。

从T2弛豫机制而言处于这种微环境下的氢质子其周围存在稳定的晶格磁场,而该晶格磁场会促使这些共振的氢质子迅速失相位,所以在以毫秒级为回波时间的T1、T2对比度成像时无法检测到这种短T2的物质结构。

短T2物质:人体中组织多种多样,有部分组织的横向弛豫时间(T2)非常短,激发后MR信号衰减迅速,如骨膜、骨皮质、软骨、肌腱、半月板、硬脑膜等结构,其T2值从几十微秒至几毫秒不等。一般认为,T2<10ms的成分为短T2成分。

如果应用常规MR序列对相应短T2成分进行扫描,在系统还未开始采集信号之前其T2信号已经衰减至0或接近0,图像上表现为低或无信号,因此对短T2成分的显示存在一定程度的困难。短T2物质的成像挑战在于信号衰减快,在常规T1、T2中,都因为TE时间长而无法被显示。μTE成像技术因为TE可达到微秒级,趋近于零,从根本上解决了短T2物质的成像挑战。

微秒回波时间(μs echo time,μTE)MRI技术是上海电气龙虎医疗采用的一种可以显示短T2成分的高级序列,其基础原理:

1、基于飞天Apsaras 1.5T MR的硬件平台

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2、Ai-HOSS匀场技术
 
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3、运用半RF和半回波雷达技术极大减少了TE时间
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半回波雷达技术(Half echo RADAR)

4、通过µTE序列,获得短T2物质、组织和病变的成像

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TE1: 0.25ms                                                             TE2: 4.4ms                                                                   Subtraction (TE1-TE2)

µTE序列并不属于经典的自旋回波序列或梯度回波序列,而是采用硬脉冲激发后直接检测自由感应衰减,但其图像具有梯度回波序列的特征,其TE受到射频线圈发射与接收开关时间的限制,配合专用硬件设备可以降至μs,因此可以使短T2成分成像。

临床应用

1、神经系统:可显示硬脑膜解剖,更清晰的显示硬脑膜结构,发现脑膜瘤,及脑膜尾征。

2、骨关节系统:骨膜、骨皮质、软骨、肌腱、半月板、韧带、椎间盘终板的成像。

骨皮质、软骨、骨膜(含临近致密结缔组织)等结构不仅其内氢质子含量少,同样这些氢质子也处于相对固定状态,因而在常规毫秒级TE成像时无法显示这些具有超短T2的结构。在µTE成像则能够比较清晰的显示这些结构。这给临床上精确评价这些细微结构提供了直接征象。

在常规TE扫描无法直接显示半月板等结构,在半月板撕裂时因为撕裂的半月板内会有关节内液体进入因而在常规质子手机加权像上可以见到条形高信号,当然该高信号会因为半月板撕裂类型不同而有不同表现。但需要指出的是我们在常规PD像上所显示的半月板撕裂实际上看到的是撕裂后液体侵入后的间接征象。在µTE成像时因为没有信号衰减因此可以清晰显示半月板本身,这和以往所看到的间接征象是完全不同的。


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另外,对骨肿瘤也具有更强的影像诊断意义。

3、血管:应用于血流成像。

4、呼吸系统成像。


肺被大量空气填充,而肺实质内缺乏自由氢质子,肺部MRI—直受到质子手机低、T2信号衰减迅速、心脏及大血管的搏动等因素影响,使肺部MRI应用较为局限。得益于µTE技术,对于肺内短T2成分进行越来越多的研究。肺组织含气量发生改变的疾病,如肺气肿或慢性支气管炎等疾病会导致肺组织的T2*值发生改变。对慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary disease,COPD)、肺炎及肺肿瘤具有诊断价值。


结论

飞天Apsaras 1.5TMR的µTE技术作为一种可以显示短T2成分的高级序列,在各个系统中都拥有广阔的前景。

µTE对比是超出了常规T1、T2对比成像的一个全新的对比,通过这种对比医生们能精确的观察短T2组织解剖结构及病变,这对于未来临床评价和进一步治疗提供更直接、更精确的评估方法,从这个意义而言µTE成像的临床意义已经远远超出成像本身的意义。


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