飛天MR高級功能——μTE成像技術的臨床應用

2020-12-01    3415
μ級時間概念是怎樣的?

常用的時間單位有年、月、日、小時、分和秒(s),短于秒的有毫秒、微秒等。微秒(microsecond)即百萬分之一秒(10-6秒),簡稱μs,1s=1,000,000μs。

光在1μs時間里可以傳播300米,海平面上的聲波只能傳播1/3毫米,人一眨眼的時間是0.2秒,相當于200,000μs。

μTE成像技術:

T1加權像(短TR、短TE--T1加權像):突出組織T1弛豫(縱向弛豫)差別。組織的T1越短,恢復越快,信號就越強;組織的T1越長,恢復越慢,信號就越弱。

T2加權像(長TR、長TE--T2加權像):突出組織T2弛豫(橫向弛豫)差別。組織的T2越長,恢復越慢,信號就越強;組織的T2越短,恢復越快,信號就越弱。

TR(Time of Repeatation),重復時間:一般指兩個連續的射頻脈沖之間的時間間隔; 

TE(Time of Echo),回波時間:指射頻脈沖與相應的回波之間的時間間隔。

目前磁共振常用的對比度是T1加權、T2加權對比度,應該說這些常用的對比度圖像在一定程度上很好的顯示和描述了解剖和病變的特性,因而對于病變的檢出和定性具有重要的臨床價值。但在這些傳統的對比度圖像無法顯示那些具有短T2屬性的組織結構,如硬腦膜、骨膜、軟骨等,因為其內的氫質子含量較少而同時其內的氫質子又束縛于蛋白質等大分子結構。

從T2弛豫機制而言處于這種微環境下的氫質子其周圍存在穩定的晶格磁場,而該晶格磁場會促使這些共振的氫質子迅速失相位,所以在以毫秒級為回波時間的T1、T2對比度成像時無法檢測到這種短T2的物質結構。

短T2物質:人體中組織多種多樣,有部分組織的橫向弛豫時間(T2)非常短,激發后MR信號衰減迅速,如骨膜、骨皮質、軟骨、肌腱、半月板、硬腦膜等結構,其T2值從幾十微秒至幾毫秒不等。一般認為,T2<10ms的成分為短T2成分。

如果應用常規MR序列對相應短T2成分進行掃描,在系統還未開始采集信號之前其T2信號已經衰減至0或接近0,圖像上表現為低或無信號,因此對短T2成分的顯示存在一定程度的困難。短T2物質的成像挑戰在于信號衰減快,在常規T1、T2中,都因為TE時間長而無法被顯示。μTE成像技術因為TE可達到微秒級,趨近于零,從根本上解決了短T2物質的成像挑戰。

微秒回波時間(μs echo time,μTE)MRI技術是上海電氣康達醫療采用的一種可以顯示短T2成分的高級序列,其基礎原理:

1、基于飛天Apsaras 1.5T MR的硬件平臺

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2、Ai-HOSS勻場技術
 
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3、運用半RF和半回波雷達技術極大減少了TE時間
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半回波雷達技術(Half echo RADAR)

4、通過μTE序列,獲得短T2物質、組織和病變的成像

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

μTE序列并不屬于經典的自旋回波序列或梯度回波序列,而是采用硬脈沖激發后直接檢測自由感應衰減,但其圖像具有梯度回波序列的特征,其TE受到射頻線圈發射與接收開關時間的限制,配合專用硬件設備可以降至μs,因此可以使短T2成分成像。

臨床應用

1、神經系統:可顯示硬腦膜解剖,更清晰的顯示硬腦膜結構,發現腦膜瘤,及腦膜尾征。

2、骨關節系統:骨膜、骨皮質、軟骨、肌腱、半月板、韌帶、椎間盤終板的成像。

骨皮質、軟骨、骨膜(含臨近致密結締組織)等結構不僅其內氫質子含量少,同樣這些氫質子也處于相對固定狀態,因而在常規毫秒級TE成像時無法顯示這些具有超短T2的結構。在μTE成像則能夠比較清晰的顯示這些結構。這給臨床上精確評價這些細微結構提供了直接征象。

在常規TE掃描無法直接顯示半月板等結構,在半月板撕裂時因為撕裂的半月板內會有關節內液體進入因而在常規質子密度加權像上可以見到條形高信號,當然該高信號會因為半月板撕裂類型不同而有不同表現。但需要指出的是我們在常規PD像上所顯示的半月板撕裂實際上看到的是撕裂后液體侵入后的間接征象。在μTE成像時因為沒有信號衰減因此可以清晰顯示半月板本身,這和以往所看到的間接征象是完全不同的。


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另外,對骨腫瘤也具有更強的影像診斷意義。

3、血管:應用于血流成像。

4、呼吸系統成像。


肺被大量空氣填充,而肺實質內缺乏自由氫質子,肺部MRI—直受到質子密度低、T2信號衰減迅速、心臟及大血管的搏動等因素影響,使肺部MRI應用較為局限。得益于μTE技術,對于肺內短T2成分進行越來越多的研究。肺組織含氣量發生改變的疾病,如肺氣腫或慢性支氣管炎等疾病會導致肺組織的T2*值發生改變。對慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary disease,COPD)、肺炎及肺腫瘤具有診斷價值。


結論

飛天Apsaras 1.5TMR的μTE技術作為一種可以顯示短T2成分的高級序列,在各個系統中都擁有廣闊的前景。

μTE對比是超出了常規T1、T2對比成像的一個全新的對比,通過這種對比醫生們能精確的觀察短T2組織解剖結構及病變,這對于未來臨床評價和進一步治療提供更直接、更精確的評估方法,從這個意義而言μTE成像的臨床意義已經遠遠超出成像本身的意義。


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