使用EPI序列改進磁化率加權(quán)成像的理論研究.pdf

1、目的：
　　 磁化率加權(quán)成像(susceptibility weighted imaging,SWI)是一種近年來發(fā)展起來的新的磁共振成像技術(shù)。它根據(jù)人體不同組織在外磁場的作用下具有不同的磁化率這一特點,使用T2*加權(quán)的3D梯度回波序列(GRE),同時得到位于同一部位的相位圖像和幅值圖像,將相位圖像進行高通濾波后制成相位蒙版,再將相位蒙版與幅值圖像進行相乘,得到的SWI圖像具有高分辨率和高對比度的特點。為腦部與靜脈血管及鐵質(zhì)沉積

2、相關(guān)的病灶提供了一種極佳的成像手段,在臨床診斷方面具有良好前景。但SWI成像速度慢,因此只能用于腦部成像,這極大的限制了SWI的發(fā)展。本課題從序列改進的角度入手,將目前臨床上成像速度最快的回波平面成像(echo planer imaging,EPI)與SWI相結(jié)合,從理論上證明其可行性,為縮短SWI的成像時間尋求一種切實可行的方法。
　　 材料與方法
　　 本研究從分析SWI的成像特點入手,將其成像特點總結(jié)為五個方面,分

3、別是:3D成像,GRE序列,T2*加權(quán),相位圖與幅值圖的結(jié)合使用,以及對組織的磁化率敏感。根據(jù)這五個特點,可以從以下三個方面論證EPI序列可以被用于改進SWI:一、EPI序列對磁化率敏感；二、EPI序列是T2*加權(quán)；三、EPI序列是一種頻率編碼方式。在確定EPI序列可用于改進SWI成像之后,需要對現(xiàn)有的EPI序列進行分類和篩選?，F(xiàn)有的EPI序列按照準備脈沖的形式可分為SE-EPI、GRE-EPI和IR-EPI三種；按照K空間的填充模式可

4、以分為原始EPI、BEST序列、漸開螺旋序列三種。其中,SE-EPI序列和IR-EPI序列因為對磁化率不敏感而不適合用于改進SWI成像,不予采用。因此,保留GRE序列原有的脈沖形式,并與不同K空間填充模式的EPI相結(jié)合形成幾種不同的GRE-EPI序列。對這幾種不同GRE-EPI序列的時序圖和K空間填充模式進行分析之后,選定與BEST序列相結(jié)合的GRE-EPI序列來改進SWI。將原有的3D GRE序列和該GRE-EPI序列所成圖像的圖像質(zhì)

5、量從成像時間、信噪比、空間分辨率、對比度噪聲比這四個方面進行對比。在對比的過程中,先對現(xiàn)有的公式進行推導,并假設(shè)使用同一種儀器,在排除外部環(huán)境因素和儀器設(shè)備因素的條件下對公式進行近似,近似后的公式只保留與成像序列相關(guān)的一些因素。將臨床上常用的SWI成像參數(shù)和個別與儀器性能相關(guān)的物理量代入到近似后的公式當中,得出3D GRE序列和各種GRE-EPI序列在不同條件下的圖像質(zhì)量之間的對比關(guān)系。
　　 結(jié)果
　　 在成像時間上,

6、GRE-EPI序列大多在30s左右,而3D GRE序列則多數(shù)達到了500s左右；在信噪比方面,由于不同的組織具有不同的信噪比,本研究選取了兩個腦部的主要組織:灰質(zhì)(GM)和白質(zhì)(WM),對它們在不同場強下的信噪比分別進行了比較,3D GRE序列的相對信噪比在0.78到1.05之間,而GRE-EPI序列的信噪比則波動范圍較大,從0.71到4.24；因每組參數(shù)所設(shè)置或選取的成像范圍和成像矩陣是確定的,因此對于同一組參數(shù)而言兩種序列的空間分辨

7、率是一致的；而在GM/WM的對比度噪聲比方面,3D GRE序列和GRE-EPI序列分別為0.01～0.15和0.66～1.44。
　　 討論
　　 經(jīng)過比較可知,在空間分辨率相同的條件下,與3D GRE序列相比較,GRE-EPI序列能夠大大縮短成像時間；GRE-EPI序列的信噪比普遍比3D GRE序列要高；而在對比度信噪比方面,GRE-EPI序列要大于3D GRE序列。由此可知,使用EPI序列改進SWI成像在理論上是完全