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1、医学影像物理学 Physics of Medical Imaging,主 讲 张学龙 教 授,第四章 磁共振成像,医疗器械学院,7,第七节 磁共振血管造影成像,（Magnetic Resonance Angiography）,（MRA）,特点：,无创性、非浸入性的：不引入任何造影剂。,主要思路：, 与流速、流动方式(层流、湍流)有关；, 与所用脉冲序列及其时间参数、流层方位、空间编码等有关。,建立图像对比度,有两大类：,时间飞越法MRA（time of flight，TOF）,利用血流流入成像层面的信号增强效应,(2)相位对比法MRA（phase contrast，PC）,利用沿磁场梯度方向运
2、动的 自旋核产生的相位偏移效应,可显示血管的精细结构，准确测量血流速度。,可显示血管的粗略结构，近似测量血流速度。,一、流动效应,1.流动性增强效应,何谓流动性增强效应？,流入,成像容积内的静态组织，只要TR 0,流动补偿梯度的作用,（b）在流动补偿梯度作用下TE时刻流动组织 = 0,FC,TE,2）在FC梯度作用下，使流动组织的相移在TE时刻变为0,如图（b）,具体方法：,利用梯度回波序列的特点，用小角度激励和用一个方向与选层梯度磁场、层面频率、相位编码的梯度磁场方向相反，作用时间又极短的梯度磁场去替代180脉冲。,说明：,（1）FC技术不能够增加信号强度（仅恢复到自旋核未曾运动的水平）,（
3、2）FC技术能减少慢血流和脑脊液产生的流动伪影，增强血液和脑脊液的亮度。,2.预饱和技术,方法：,对MRI视野外的从一个方向流入的血液，施加饱和脉冲，等它进入成像区域时，它不再能够接受新的RF激励产生MR信号,血液呈黑色,图（a）,同时，从反方向进入成像区域的血流，未经饱和处理，血液可接受新的RF激励产生的MR信号。,图（a）,图（b）类似！,图 ：预饱和技术,（a）动脉血流信号丧失,（b）静脉血流信号丧失,动脉,预饱和区,成像区,静脉,信号丧失,动脉,静脉,预饱和区,成像区,信号丧失,三、时间飞越法血管成像（TOF血管成像）,是应用最广泛的MRA方法,方法基础：,静态组织的磁化饱和与流入的充
4、分磁化的血液之间的差异。,即利用流动性增强效应：,流动的自旋流入静态组织区域，产生比静态组织高的MR信号。,TOF采用了几种不同的技术：,1.2D TOF MRA,（二维时间飞越法磁共振造影）,方法：,2D TOF 脉冲序列采用的是连续逐一单个薄层扫描。,（ 每TR周期内只采集一个层面）,获得一组层面的二维图像,与多层SE序列不同(多层面同时扫描！),注意：,为什么这样做能够血管成像？,在TR时间内，血流只需穿行一个层面的短距离,血流被饱和的程度较小,信号较大（能成像）,一般 TR：50mS，TE：几个mS，,层厚：23mm,薄,不易饱和,即使慢血流也能有良好的信号对比度！,说明：,1） 2D
5、 TOF 主要用于慢血流显示；,2） 2D TOF 饱和效应小，可对大范围血管成像；,（例如肢体血管成像）,3）为提高分辨率，可再加预饱和技术。,2. 3D TOF MRA,方法：,同时扫描采集一定容积内（厚38cm）的静态组织和血流的MR信号。,容积内层面分割通过z方向加梯度Gz场进行相位编码实现。,其厚度取决于Gz的幅度,3D TOF MRA层面分得很薄,（ 1mm）,优点：,1）产生很高分辨率的血管影像；,2）对容积内任何小区域血流均敏感。,（显示迂曲多变的脑动脉有优势）,主要不足：,不适宜慢血流显示(不能大范围血管成像),为什么？,3.多层块3D TOF MRA(多容积采集技术),（m
6、ultiple overlapped thin slab acquisition， MOTSA）,方法：,综合2D TOF和3D TOF,将成像容积分成几个薄层容积，然后逐个薄层容积采集信号。,典型层块厚：1648mm,优点：,可在大的血管成像范围内提供 高对比和高分辨力的图像。,为什么？,被饱和程度小,可慢血流,可大范围,薄层,可提高分辨力,缺陷：,1）成像时间长,2）薄层容积块之间相接处有类似血管截断的边缘伪影,（将层块重叠可减少伪影）,四、相位对比法血管成像（PC. MRA）,1.基本原理：,流动血液：,不同双极梯度磁场作用， 有不同的相位偏差；,静态组织：,不同双极梯度磁场作用， 无相
7、位偏差。,采集两组图像数据,减影,净现流动血液不同的相位差,（随流速而异）,转变为,像素强度,即三步,1）采集2组或多组不同相位的运动自旋核的影像数据；,2）选取一种适宜算法对采集的相位进行减影；,（静态组织减影后相位为0， 流动组织据不同速度有不同相位）,3）将相位差转变为像素强度显示影像。,2. 两点说明：,（1）流动组织的相移,（2）只有沿编码方向的自旋运动才有相移，,而与梯度磁场垂直无相移。,4-6 已知氢核1H的自旋为1/2，g因子为5.5855，其荷质比e/mp=9.58107C/kg，计算1H在0.5T及1.0T的磁场中发生核磁共振的频率.,解：发生磁共振的频率,B=0.5T，,
8、B=1T，,根据题知：gH=5.5855, e/mp=9.58107C/kg，则,4-6 已知钠23Na的自旋为3/2，g因子为1.478，质子的荷质比e/mp=9.58107C/kg，计算23Na在0.5T及1.0T的磁场中发生核磁共振的频率.,解：发生磁共振的频率,B=0.5T，,B=1T，,根据题知：gNa=1.478, e/mp=9.58107C/kg，则,4-13 对T1加权，如何根据SE序列的MR信号幅度公式，给出使两种不同组织具有最大对比度的TR值？ 答：SE序列的MR信号幅度公式,对于T1加权：,代入，求得：,在磁共振成像脉冲序列中，2DF.T.图像重建的时间由下式给出：,关于
9、式中各量的含义.,4-20用二维多层面法对16个层面进行检查时，如果脉冲周期的重复时间为1.5秒、图像平均次数为2时，整个检查时间为（假设图像像素矩阵为128128）,解：根据公式，依题意：TR=1500ms，N=2，Ny=128，n=16，则,4-20在TR=1500ms，2次采集，矩阵为128128时，计算下列情况下的扫描时间： （1）1个层面；（2）10个层面；（3）10个层面，采用多层面（多平面）采集技术。 解：根据公式，依题意：TR=1500ms，N=2，Ny=128，则,（1）n=1，,（2）n=10，,（3）n=10，,1. 磁共振血管造影成像的特点：,答：无创性、非浸入性的：不
10、引入任何造影剂。,2.用一句话表述磁共振血管造影成像的基本思路：,答：用流动血液的MR信号与周围静态组织MR信号的差异来建立图像对比度。,3. 磁共振血管造影成像有哪两大类：,答：时间飞越法（TOF），相位对比法（PC）。,答：利用血流流入成像层面的信号增强效应。,4. 用一句话表述磁共振血管造影成像中时间飞越法的基本原理：,5. 用一句话表述磁共振血管造影成像中相位对比法的基本原理：,答：利用沿磁场梯度方向运动的自旋核产生的相位偏移效应,6. 何谓流动性增强效应?,答：成像容积内的静态组织，由于通常TR不很大（T1），这样尽管RF反复激励，纵向磁化也来不及恢复，因而产生的MR信号幅度很小。而成像容积外的组织流入（未受RF激励），保持较高的纵向磁化。于是在下一次RF激励前，成像容积内流动组织的纵向磁化高于静态组织的纵向磁化。这就是所谓的“流动性增强效应”。,7. 简述磁共振血管造影成像中“预饱和技术”的基本原理。,答：对MRI视野外的从一个方向流入的血液，施加饱和脉冲，等它进入成像区域时，它不再能够接受新的RF激励产生MR信号（因为已饱和）。同时，从反方向进入成像区域的血流，未经饱和处理，血液可接受新的RF激励，则可产生的MR信号。这样，如果在动脉施加预饱和区，则静脉从反方向进入成像区域的血流，可产生的MR信号，便是静脉造影。相反的做法，可以得到动脉造影,第七节完,
