驅(qū)動平衡技術(shù)在踝關(guān)節(jié)磁共振T2WI成像中的臨床應(yīng)用

劉樹華，劉學(xué)明，龐佩佩，谷長春.河北省香河縣人民醫(yī)院 放射科，河北 香河 065400，.華潤萬東醫(yī)療裝備股份有限公司 磁共振產(chǎn)品事業(yè)部，北京 0004

驅(qū)動平衡技術(shù)在踝關(guān)節(jié)磁共振T2WI成像中的臨床應(yīng)用

劉樹華1，劉學(xué)明1，龐佩佩2，谷長春2
1.河北省香河縣人民醫(yī)院 放射科，河北 香河 065400，2.華潤萬東醫(yī)療裝備股份有限公司 磁共振產(chǎn)品事業(yè)部，北京 100024

目的 通過對磁共振常規(guī)T2WI施加驅(qū)動平衡技術(shù)，探究該技術(shù)在保證圖像對比度和圖像質(zhì)量的前提下能否顯著縮短掃描時(shí)間、加快掃描速度。方法 隨機(jī)選取10名志愿者對其踝關(guān)節(jié)進(jìn)行磁共振檢查。每名志愿者進(jìn)行3種T2WI掃描，分別為常規(guī)T2WI掃描（TR=4250 ms），短TR時(shí)T2WI掃描（TR=2500 ms），短TR時(shí)且施加驅(qū)動平衡的T2WI掃描（TR=2500 ms）。分析各種掃描圖像的軟組織對比度和圖像質(zhì)量。結(jié)果的部分未復(fù)制上。結(jié)論 在T2WI中施加驅(qū)動平衡技術(shù)，可在保證圖像質(zhì)量的前提下縮短掃描時(shí)間，值得推廣。

踝關(guān)節(jié)；驅(qū)動平衡技術(shù)；T2WI；圖像對比度

磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging，MRI）是目前所有醫(yī)學(xué)影像技術(shù)中獲得人體內(nèi)部信息最多的一種成像方法，在臨床診斷中發(fā)揮著越來越大的作用。與CT相比，MRI具有分辨率高、成像參數(shù)多、診斷范圍廣、可任意斷面掃描、無創(chuàng)無損、無放射危害等優(yōu)點(diǎn)，因此MRI成像質(zhì)量的高低是衡量醫(yī)院現(xiàn)代化水平和診斷水平的重要標(biāo)志[1-4]。

成像速度、圖像對比度及偽影是MRI成像質(zhì)量的主要參數(shù)[5-6]。以踝關(guān)節(jié)為例，由于關(guān)節(jié)液的T2值較長，為了保證圖像的對比度，需要足夠長的恢復(fù)時(shí)間（Restoration Time，TR）使其得到充分恢復(fù)，因此T2加權(quán)像（T2 Weighted Image，T2WI） 的掃描時(shí)間較長，而在較長的時(shí)間內(nèi)，病人極易因運(yùn)動而產(chǎn)生圖像偽影，進(jìn)而對診斷產(chǎn)生影響。本研究旨在通過對常規(guī)T2WI施加驅(qū)動平衡技術(shù)，以加快組織恢復(fù)，縮短TR時(shí)間，減少病人運(yùn)動偽影，提高診斷準(zhǔn)確率。

1 材料和方法

1.1 臨床材料

2013年9月～10月期間，隨機(jī)選取10名志愿者進(jìn)行踝關(guān)節(jié)MRI檢查。其中男6例，女4例，年齡20～50歲，所有志愿者均簽署知情同意書。

1.2 儀器與設(shè)備

選擇日立公司的0.4T開放式永磁磁共振系統(tǒng)，膝關(guān)節(jié)線圈。T2WI序列采用橫軸位，顯示視野25 cm×25 cm，層厚3 mm，采樣間隔28 μs，有效TE=138 ms，ETL=11，激勵次數(shù)為1。由于水模溶液的濃度及組成成分與人體組織類似，關(guān)節(jié)液等含自由水較多的組織與純水的弛豫類似，因此首先對水模進(jìn)行測試，之后再對10名志愿者進(jìn)行測試。

水模測試：準(zhǔn)備10 cm的成像水模和裝滿純水的礦泉水瓶。掃描兩組序列：快速自旋回波（Fast Spin Echo，F(xiàn)SE）序列和帶驅(qū)動平衡的FSE（Driven Equilibrium Fast Spin Echo，DE-FSE）序列，TR=1500 ms。

志愿者測試：每名志愿者進(jìn)行3種T2WI掃描，分別為常規(guī)T2WI掃描（TR=4250 ms），短TR時(shí)T2WI掃描（TR=2500 ms），短TR時(shí)且施加驅(qū)動平衡的T2WI掃描（TR=2500 ms）。除TR時(shí)間外，其它參數(shù)與水模測試所用參數(shù)相同。

1.3 圖像分析

由本科室1位資深醫(yī)師和1名MRI掃描技師共同分析，通過對水模和踝關(guān)節(jié)成像圖像的質(zhì)量和掃描時(shí)間進(jìn)行對比，驗(yàn)證驅(qū)動平衡技術(shù)的可行性和有效性。具體方法：首先，由MRI掃描技師根據(jù)水模判斷純水的恢復(fù)情況，通過對比水模和純水信號的高低確定最短TR時(shí)間，為踝關(guān)節(jié)成像提供依據(jù)。之后通過比較3種掃描方式所獲得圖像的質(zhì)量及軟組織對比度，選擇較優(yōu)序列。

2 結(jié)果

水模測試圖像：相同TR時(shí)間，帶驅(qū)動平衡的T2WI圖像中純水得到完全恢復(fù)，且純水信號與水模信號的對比度也遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于常規(guī)T2WI圖像。常規(guī)的T2WI水模測試圖像和帶驅(qū)動平衡的T2WI水模測試圖像，見圖1～2。經(jīng)多次測試發(fā)現(xiàn)，純水完全恢復(fù)的最短TR=1500 ms。為了在縮短成像時(shí)間的同時(shí)保證圖像的信噪比，TR不能太短。

圖1 FSE T2WI水模測試圖像

圖2 DE-FSE T2WI水模測試圖像

（2）踝關(guān)節(jié)測試圖像：分析每名志愿者的3幅掃描圖像的圖像質(zhì)量：① 常規(guī)T2WI掃描圖像；② 短TR時(shí)T2WI掃描圖像；③ 短TR時(shí)且施加驅(qū)動平衡的T2WI掃描圖像。結(jié)果顯示，在相同的灰度級別顯示下，第1幅和第3幅圖像的軟組織對比明顯，關(guān)節(jié)液恢復(fù)較好，均能滿足臨床診斷需求；第3幅圖像關(guān)節(jié)液恢復(fù)更明顯，對比度較第1幅圖像更好。第2幅圖像的對比度較差，關(guān)節(jié)液恢復(fù)較少，不能用于臨床診斷。常規(guī)T2WI掃描成像時(shí)間為4.5 min，而短TR時(shí)且施加驅(qū)動平衡的T2WI掃描成像時(shí)間為2.5 min，掃描時(shí)間得到了極大的縮短。同一志愿者的3幅掃描圖像，見圖3～5。

圖3 TR=4250 ms的常規(guī)T2WI圖像

圖4 TR=2500 ms的T2WI圖像

圖5 TR=2500 ms且?guī)?qū)動平衡的T2WI圖像

3 討論

T2WI是磁共振檢查的重要和常規(guī)序列，該序列成像時(shí)間的長短將直接影響整個掃描所持續(xù)的時(shí)間，而病人長時(shí)間的掃描容易導(dǎo)致運(yùn)動偽影，對圖像質(zhì)量產(chǎn)生影響，進(jìn)而影響醫(yī)生的診斷準(zhǔn)確性。

對常規(guī)的FSE序列施加驅(qū)動平衡技術(shù)能夠顯著縮短成像時(shí)間[7-8]。該序列主要通過在FSE序列最后一個回波鏈的回波采集完成后，施加一個180°的聚焦脈沖，將橫向磁化矢量回聚，此時(shí)并不采集回波，而是再施加一個負(fù)90°脈沖，將重聚的橫向磁化矢量反轉(zhuǎn)回縱向[9]。驅(qū)動平衡序列示意圖，見圖6。以本實(shí)驗(yàn)中踝關(guān)節(jié)的T2WI為例，回波鏈中最后一個回波采集完成是在90°脈沖后的138 ms，由于關(guān)節(jié)液T2很長，宏觀橫向磁化矢量依然殘留最大值的70%以上，施加驅(qū)動平衡技術(shù)后，負(fù)90°脈沖將把關(guān)節(jié)液殘余的橫向磁化矢量偏轉(zhuǎn)回縱向方向，進(jìn)而使得關(guān)節(jié)液的橫向磁化矢量恢復(fù)到平衡狀態(tài)的80%以上。負(fù)90°脈沖把橫向磁化矢量反轉(zhuǎn)到縱向的同時(shí)，也會把原來已經(jīng)恢復(fù)的縱向磁化矢量偏轉(zhuǎn)到XY平面，但是在負(fù)90°脈沖到下一次90°脈沖激發(fā)的時(shí)間里，組織也將繼續(xù)發(fā)生T1弛豫。綜上，對于T1和T2值都很長的組織來說，負(fù)90°脈沖將使組織的宏觀縱向磁化矢量恢復(fù)更多，而對T1和T2值都很短的組織如脂肪組織來說，雖然負(fù)90°脈沖使得已恢復(fù)的縱向磁化矢量又偏轉(zhuǎn)到XY平面，但由于組織T1值很短，在負(fù)90°脈沖到下一次90°脈沖之間的這段時(shí)間內(nèi)完全可以完成T1弛豫。驅(qū)動平衡技術(shù)就是利用一般T1值長的組織，T2值也長的特點(diǎn)，把回波鏈采集后殘留的較大橫向磁化矢量快速反轉(zhuǎn)到縱向方向，加快T1值很長的組織（主要是接近于純水的成分）的縱向磁化矢量恢復(fù)，從而可以選用較短的TR進(jìn)行T2WI掃描。

圖6 驅(qū)動平衡序列示意圖

采用該技術(shù)后，F(xiàn)SE-T2WI的TR可以＜2500 ms，甚至更低，此時(shí)關(guān)節(jié)液依然呈現(xiàn)較高的信號，不但增加了圖像的對比度，而且減少了掃描時(shí)間。

踝關(guān)節(jié)損傷后，T2WI是觀察軟組織、骨髓內(nèi)的水腫及關(guān)節(jié)腔積液的主要序列，但是病人由于局部腫脹、疼痛，很難配合長時(shí)間的檢查。驅(qū)動平衡技術(shù)能夠加快T2WI的掃描速度，減少病人由于掃描時(shí)間長產(chǎn)生的運(yùn)動偽影，提高醫(yī)生的診斷準(zhǔn)確性。該技術(shù)將大大提高M(jìn)RI的掃描效率，適用于全身各個部位的T2WI掃描，與此同時(shí)，該技術(shù)對系統(tǒng)硬件沒有特殊要求，因此適用于各種型號的永磁及超導(dǎo)磁共振系統(tǒng)。

[1] 哈希米(作者),尹建忠(譯者).MR I基礎(chǔ)[M].天津:科技翻譯出版公司,2004.

[2] 王逗.核磁共振原理及其應(yīng)用[J].現(xiàn)代物理知識,2005,17(5):50-51.

[3] 史全水.核磁共振技術(shù)及其應(yīng)用[J].洛陽師范學(xué)院學(xué)報(bào),2006, (2):82-84.

[4] 張坤毅.核磁共振（MR I）的成像原理與臨床應(yīng)用[J].中國醫(yī)療設(shè)備,2008,(5):101-103.

[5] Henkelman R M,bronskill MJ.Artifacts in magnetic resonance imaging[J].R ev MagnR eson,1987,2:1-126.

[6] Bellon EM,Haacke EM,Coleman PE,et al.MR I artifacts:a review[J].AJR Am J R oentgenol,1986,147:127-1381.

[7] Jones KM,Mulkern R V,Schwartz R B,et al.Fast spin-echo MR imaging of brain and spine:current concepts[J].AJR Am J R oentgenol,1992,158:1313-1320.

[8] Thomas DL,Pell GS,Lythgoe MF,et al.A quantitative method for fast diffusion imaging using magnetization-prepared TurboFLASH[J].Magn R eson Med,1998,39(6):950-960.

[9] Gold GE,Fuller SE,Hargreaves BA,et al.Driven equilibrium magnetic resonance imaing of articular cartilage:initial clinical experience[J].J Magn R eson Imaging,2005,21(4):476-481.

[10] 劉小艷,周學(xué)軍.快速恢復(fù)快速自旋回波脈沖序列在磁共振尿路造影中的應(yīng)用[J].交通醫(yī)學(xué),2010,24(3):306-307.

Clinical Application of Driven Equilibrium Technology in MRI T2-Weighted Image of Ankle

LIU Shu-hua1, LIU Xue-ming1, PANG Pei-pei2, GU Chang-chun2
1.Department of Radiology, Hebei Xianghe People’s Hospital, Xianghe Hebei 065400, China; 2.Business Department of MRI Product, China Resources Wandong Medical Equipment Co. Ltd, Beijing 100024, China

Objective To test whether applying the driven equilibrium technology to MRI T2 weighted image (T2WI) can obviously reduce scanning time and improve scanning speed on the premise of ensuring preferable image contrast and image quality. Methods Ten volunteers were selected randomly to undergo MRI examinations on their knees. All the volunteers received three kinds of T2WI scan: conventional T2WI scan (TR=4250 ms), T2WI scan with short TR (TR=2500 ms), T2WI scan with driven equilibrium technology and short TR (TR=2500 ms). Then the soft-tissue contrasts and quality of images were contrastively analyzed. Results With the application of driven equilibrium technology, the contrast and quality of images could be improved and the scanning time could be signifi cantly reduced. Conclusion Applying driven equilibrium technology to T2WI can reduce scanning time on the premise of ensuring image quality, which is worth widely promotion.

ankle joint; driven equilibrium technique; T2 weighted image; image contrast

R445.2

B

10.3969/j.issn.1674-1633.2015.01.018

1674-1633(2015)01-0060-03

2014-05-15

2014-07-03

作者郵箱：pangpeipei1221@126.com