静脉最好的空间

综述ApplicationsofT1WI-3D-MPRAGEinthebrainCHENNan,QINWen,LIKun-cheng*(DepartmentofRadiology,XuanwuHospitalofCapitalUniversityofMedicalSciences,Beijing100053,China)[Abstract]Three-dimensionalmagnetizationpreparedrapidacquisitiongradientechosequences(T1WI-3D-MPRAGE)isasmall-flip-angle,gradient-recalled-echosequencewitha3DFouriertransformacquisitiontechniquethathasbeenimplemen-tedwith180°inversionrecoverypreparationpulse.
Thissequenceconsiderablyimproveddelineationofgreyandwhitematterandsmallanatomicalstructuresofbrainduetoitsrelativelytemporalandspatialresolution,arelativelyhighsignal-to-noiseratio(SNR),three-dimensionaldataacquiredandpost-processingcapabilities.
Ithasveryimportantrolenotonlyindiagno-sisofcentralnervessystembutalsoavitalmethodstogetthedigitizedhumanbrainatlas.
[Keywords]T1WI-3D-MPRAGE;Magneticresonanceimaging;BrainT1WI-3D-MPRAGE在脑扫描中的价值陈楠,秦文综述,李坤成*审校(首都医科大学宣武医院医学影像学部放射科,北京100053)[摘要]T1加权三维磁化强度预备梯度回波序列(T1WI-3D-MPRAGE)属于快速容积扫描技术,具有较高的空间分辨率和时间分辨率,信噪比高,伪影小,对脑内结构(如白质、灰质和脑脊液)的对比度良好,能三维显示人脑内部精细解剖结构,有利于显示小病灶及其细节,对神经系统疾病的诊断具有重要价值,同时也是获取正常人脑的三维可视化图谱的重要方法,因此,对临床、科研和教学具有重要意义.
[关键词]磁化强度预备梯度回波序列;磁共振成像;大脑[中图分类号]R322.
81;R445.
2[文献标识码]A[文章编号]1003-3289(2005)06-0974-04[作者简介]陈楠(1970-),男,四川平昌县人,博士后,主治医师.
研究方向:神经影像学.
E-mail:chenzen8057@sina.
com.
cn[通讯作者]李坤成,首都医科大学宣武医院医学影像学部放射科,100053.
E-mail:likuncheng1955@yahoo.
com.
cn[收稿日期]2004-12-24[修回日期]2005-04-06T1加权三维磁化强度预备梯度回波序列(T1WIthreedimensionalmag-netizationpreparedrapidacquisitiongra-dientechosequences,T1WI-3D-MPRAGE)是运用180°预备反转脉冲和小角度激发梯度回波快速获得三维傅立叶数据采集的磁共振扫描序列[1],它具有较高的空间分辨率和时间分辨率,能三维显示人脑内部精细解剖结构[2],对神经系统疾病的诊断具有重要价值.
本文对MPRAGE序列的技术特点及其临床应用作一综述,旨在提高该序列在脑扫描应用价值的认识.
1T1WI-3D-MPRAG/BZ/E技术的特点T1WI-3D-MPRAGE是在破坏残余横向磁化强度梯度回波序列FLASH(fastlow-angleshot)和spoiledGRASS(spoiledgradient-recalledacquisitioninthesteadystate)等快速MR扫描序列基础上发展起来的.
如何在尽可能短的时间内获得尽可能高的空间分辨率一直是MR扫描的难题.
针对FLASH和spoiledGRASS存在的问题,Mugler[3]首次提出在数据采集前额外应用180°反向射频脉冲,可同时增加图像的时间和空间分辨率,被称之为TurboFLASH或SnapshotGRASS[4,5].
此序列通过小翻转角(5~10°)激发和梯度回波序列三维傅立叶变换,使饱和效应最小并产生足够的横向磁化强度,TurboFLASH可应用短至5ms的TR和小至6°的翻转角、在0.
5~1s完成一幅图像的扫描,比传统的SE技术要快百余倍.
在数据采集前所用180°反向射频脉冲为层面选择性,类似于采用短反转时间(inversiontime,TI)的反转恢复技术,可以选择性地翻转整个发射线圈内的磁化矢量,操纵纵向磁化矢量(MZ),在反转脉冲与数据采集之间的延迟时间内产生组织T1-加权对比,预备脉冲对横向磁化强度(M⊥)可产生放大变化,并在快速数据采集时间内被检测到,从而增加了图像对比度,并用于提高其时间和空间分辨率.
此脉冲序列如果按三维方式采集,则称为3D-T1WI-MP-RAGE,因此,MP-RAGET是三维采样的TurboFLASH或SnapshotGRASS序列,能同时得到最佳空间分辨率和时间分辨率图像.
T1WI-3D-MPRAGE是非稳态序列[3,5],其数据采集方式如下:由于该脉冲序列在组织弛豫过程中的翻图1T1WI-3D-MPRAGE序列时序图(示意图来自Brant-ZawadzkiM等.
MPRAGE:athree-dimensional,T1-weighted,gradient-echosequence-initialexperienceinthebrain.
Radiology,1992,182:769-775)转时间后进行深度编码(depth-encodingsteps),每一个深度编码具有不同的T1-加权值,在三个深度编码内,平面编码(in-plane)的信号分布达到平衡.
在各相位编码步之前M⊥值不同,在预备脉冲之后不同时间点采集的各相位编码步,可能使边缘抖动或模糊放大,并主要受所选矩阵的影响.
图像的最后对比度取决于数据采集时相位编码梯度(GPE)=0步时所采集的数据,GPE分成与若干个阶梯,从负走到正或从正走到负,反之亦然.
GPE=0是由特定次序所决定的.
标准顺序是GPE=0位于阶梯的中央,以致GPE=0步是在TR*NPE*NEX/2时间内采集的,因此,图像对比度取决于矩阵大小和在GPE=0步所测量数据.
而数据采集期首先从GPE=0步开始,即相位编码步从GPE=0开始,即中央序列MPRAGE序列,其对比度不会随外部变量的变化而急剧变化,而有更多可预期的对比行为.
T1-加权的MPRAGE序列不同于反转恢复序列(IR),其整个数据采集期仅加了一个180°反向脉冲,对比度由有效TI决定,而有效TI等于选择TI加GPE=0的时间.
对标准顺序,有效反向时间为TIeff=TI+TR*NEX*NPE/2;对中央序,有效反转时间TIeff就等于TI本身.
T1WI-3D-MPRAGE序列时序图如图1所示[4].
T1WI-3D-MPRAGE扫描要求场强至少为1.
0T的全身MR扫描仪,根据机型不同,扫描参数可各异,对SiemensSONATA1.
5T全身MR扫描仪而言,常用参数如下:TR=5~20ms,TE=4ms,FA=6~15°,矩阵=256*256,层厚为1mm,分层数(numberofparti-tions)=170~180,像素(voxeldimen-sions)=1mm*1mm*1mm,扫描整个人脑大约192幅图像,耗时9~11min.
以上时序图及数据采集方式显示:由于T1WI-3D-MPRAG应用180°预备反转脉冲,产生一个反转恢复对比,通过反转脉冲、优化翻转时间、选择适当激发角和恰当恢复时间,无需额外采集时间就能获得高空间分辨率图像,脑内结构(如白质、灰质和脑脊液)的对比度良好;由于3D-MPRAGE能进行薄层连续扫描,减少了部分容积效应,特别使后颅凹伪影干扰减少,同时能对原始数据进行任意角度重建,有利于显示小病灶及其细节.
因此,T1WI-3D-MPRAGE可用于病灶的术前准确定位和获取正常人脑的三维可视化图谱,对临床、科研和教学均有重要意义.
2T1WI-3D-MPRAGE在人脑扫描中的运用2.
1对显示脑实质解剖和构建三维可视化人脑图谱的价值在医学图像分析和研究中,构建一个高精度、高速度、又易操作的三维数字化人脑图谱是脑科学研究中的重要环节,它可以清楚地看到人脑内部复杂的空间关系,在手术计划、模型驱动分割及神经解剖教学方面都具有重要的价值.
三维影像技术奠定了可视化人脑图谱的基础,而传统影像学技术不能满足此需要.
T1WI-3D-MPRAGE属于快速容积扫描技术,可以1mm层厚对人脑进行连续扫描,采用最小TR、TE和反转角,与其他三维扫描方法相比,空间、时间分辨率和信噪比更高、伪影更小,脑灰、白质对比度更佳,通常用于取代常规SE扫描序列[2-5],行三维重建以显示人脑精细解剖结构.
通过对MPRAGE所采集的数据进行图像的自动分割、层面数据格式重排、三维编辑及绘制,可以清楚显示神经解剖细节.
目前,国外科学家[6]已通过MR三维成像技术建立可视化人脑图谱,国内尚无相关研究报道.
2.
2对显示颅内动、静脉和脑静脉窦血栓栓塞的诊断价值目前,主要应用时间飞跃(timeofflight,TOF)和相位对比(phasecontrast,PC)MR血管成像(MRangiography,MRA)技术显示颅内动、静脉,对一定厚度的检查部位分多个薄层进行连续数据采集,再通过后处理重建3维血管图像.
通常不应用对比剂,即可清楚显示颅内大血管.
但是常规MRA技术受多种因素影响,除血流本身的影响外,脉冲序列参数、是否应用预饱和,以及后处理算法等也影响其准确性[7-13].
一般认为MRA显示75%以上的脑动脉狭窄时,有过高估价的倾向;虽然MRA可显示脑静脉血栓、明确血管是否完全闭塞,以及侧支循环情况等,但是当血栓完全阻塞静脉时,阻塞以远无血流的部分也表现为无信号区,有夸大血栓范围的倾向,同时MRA对直径小于5mm脑动脉瘤的漏诊率亦较高[7].
3DMPRAGE由于预先加一个180°的预备反转脉冲,在反转脉冲和梯度回波开始时,允许未饱和血液流入,使血管呈相对高信号,同时其时间和空间分辨率明显高于TOF和PC法的MRA,因此,显示颅内小血管的效果更佳[7-11].
近年来应用造影增强MRA(contrastenhancementMRA,CE-MRA)技术显示血管及其病变.
由于经静脉注射顺磁性对比剂能显著缩短血液的T1值,增加血液信号强度,进而提高血管与周围组织的对比度,使小动、静脉显示得更清楚.
但是CE-MRA显示的动、静脉有一定程度的重叠,影响对血管及其病变的观察.
虽然CE-MRA与3D-TOF技术联合应用,可进行数字减影MRA(digitalsubtractionMRA,DS-MRA),或者进行首次通过CE-MRA扫描,从理论上讲可以分别显示动、静脉[11],但由于MRA的信号强度仍然受血液流速的影响,实际上并不总能做到.
3D-MPRAGE允许未饱和血液流入,具有TOF效应,并降低血液的T1弛豫时间,当对比剂浓度达到一定水平时,使血液信号强度不受流速影响,且3D-MPRAGE不受血管和扫描层面之间夹角的影响,无需预饱和技术,所以,在进行造影增强MRA扫描时,显示颅内血管更佳[12,13].
3D-MPRAGE显示脑静脉窦栓塞显著优于其他成像方法[13].
脑静脉窦血栓是一种较常见疾病,死亡率较高.
由于脑静脉窦(特别是上矢状窦和直窦)的变异较大,常规MR成像和高分辨率增强CT图像难以区分脑静脉窦内栓子与正常蛛网膜颗粒、窦内纤维带等结构,经常导致误漏诊[7,8,10,13].
Liang等[13]通过3D增强MPRAGE技术显示静脉窦,并与2D-TOFMR静脉成像(MRvenogra-phy,MRV)和DSA进行对比研究,结果表明:2D-CE-TOF根据静脉窦内的异常信号判断脑静脉窦血栓病变,不能直接显示流入静脉,很难区分血栓与发育不全,由于静脉窦发育不全和未发育的发生率高达15%~30%,所以2D-CE-TOF的误诊率较高.
同时TOFMRV受扫描速度和范围的影响,难以全面显示上矢状窦至颈静脉球整个脑静脉,而3D-MPRAGE不受血管与扫描层面夹角的影响,能动态显示流入静脉及静脉窦内血液情况,故优于2D-CE-TOF方法.
DSA一直作为脑静脉窦血栓诊断的金标准,但是DSA属于有创伤检查,需分别进行两侧大脑半球造影,静脉窦血栓使静脉闭塞,导致DSA显示血栓形成的范围欠准确.
MPRAGE具有重T1WI对比度、信噪比较高、薄层连续成像、快速数据采集、血流流入相关增强和三维重建等优点,3D增强MPRAGE可清楚显示静脉窦内蛛网膜颗粒、窦内纤维带(隔)、静脉窦未发育或发育不全、静脉窦与相邻静脉的关系,除直接显示静脉窦内血栓外,还同时显示扩张的并行静脉和引起血栓形成的原因(如:脑肿瘤、脓肿)等,从而有助于判断病变的进展情况和预后,并对治疗效果进行随诊观察.
因此,3D-MPRAGE对静脉窦血栓的早期诊断方面明显优于2D-TOFMRV和DSA,MPRAGE可以取代有创伤的DSA技术成为脑静脉疾病的首选和确诊方法[13].
2.
33D-T1WI-MPRAGE对神经外科手术的指导意义准确显示颅内神经的解剖走行及其与周围血管的关系,对因血管压迫神经所致的三叉神经痛、面瘫、味觉丧失等疾病的早期诊断及微血管减压手术术前准确定位和术后判断疗效,均具有重要意义[14-18].
由于颅神经细小,走行变异较大,并由后颅凹进出,容易受伪影干扰,常规MRI和CT均很难显示.
而3D-MPRAGEMPR脉冲序列应用一个短的非选择性激发脉冲,使TR显著缩短,扫描时间亦显著缩短,获取高分辨力的三维图像.
由于可重建出任意方位的层面,几乎没有后颅凹伪影的干扰,能清楚显示颅神经走行,及其与周围血管的关系,为手术定位提供指导[19],有学者经与术后结果进行对比研究,说明3D-MPRAGEMPR对血管与神经关系的显示率高达90%,是显示颅神经及其相关结构的最佳影像学方法[20].
T1WI-3D-MPRAGE具有较高的空间分辨率,结合多平面重建图像,能准确显示颅内肿瘤病灶的部位、形态、大小、内部结构、肿瘤血管及其与周围脑实质的关系,对颅内肿瘤的显示率明显高于其他成像技术,对颅脑肿瘤术前定位、定性诊断,以及术后疗效判断均具有重要意义[1,2,21].
此外,对痴呆、癫痫、帕金森病等术前导航也具有重要价值.
T1WI-3D-MPRAGE还是立体定向放射治疗计算放射量[22-24]最准确的方法,它能确定定位器的每一个标志点和病灶中心的X,Y坐标,将X、Y坐标输入程序化计算器,即可获得靶点的三维坐标.
在对病灶及其周围重要解剖结构(如:脑干、视神经及视交叉)行三维重建后,可依据瘤体大小及其与周围组织的关系,设计出不同床角和旋转弧,准确确定放射剂量,并使剂量分布与病灶相符,从而避免放射量过度和对周围组织的损伤.
综上所述,T1WI-3D-MPRAGE是目前空间分辨率和时间分辨率较高的MR扫描序列之一,对神经系统疾病的诊断和治疗具有重要价值,可为人脑数字可视化及建立正常结构和功能的标准脑奠定基础.
[参考文献][1]DeichmannR,GoodCD,JosephsO,etal.
Optimizationof3-DMP-RAGEse-quencesforstructuralbrainimaging[J].
Neuroimage,2000,12(1):112-127.
[2]LiT,MirowitzSA.
Fastmulti-planargra-dientechoMRimaging:impactofvaria-tioninpulsesequenceparametersonim-agequalityandartifacts[J].
MagnResonImaging,2004,22(6):807-814.
[3]MuglerJP3rd,BrookemanJR.
Three-di-mensionalmagnetization-preparedrapidgradient-echoimaging(3DMPRAGE)[J].
MagnResonMed,1990,15(1):152-157.
[4]Brant-ZawadzkiM,GillanGD,NitzWR.
MPRAGE:athree-dimensional,T1-weighted,gradient-echosequence-initialexperienceinthebrain[J].
Radiology,1992,182(3):769-775.
[5]ZuDL.
MagenaticResonanceImaging[M].
Beijing:HigherEducationPress,2004.
128-142,213-214.
俎栋林.
核磁共振成像学[M].
北京:高等教育出版社,2004.
128-142,213-214.
[6]KikinisR,GleasonPL,MoriartyTM,etal.
Computer-assistedinteractivethree-dimensionalplanningforneurosurgicalprocedures[J].
Neurosurgery,1996,38(4):640-651.
[7]DuC,KorogiY,NagahiroS,etal.
Hemifacialspasm:three-dimensionalMRimagesintheevaluationofneurovascularcompression[J].
Radiology,1995,197(1):227-231.
[8]StevensonJ,KnoppEA,LittAW.
MP-RAGEsubtractionvenographyanewtechnique[J].
JMagnResonImaging,1995,5(2):239-241.
[9]Krabbe-HartkampMJ,vanderGrondJ,deLeeuwFE,etal.
CircleofWillis:morphologicvariationonthree-dimension-altime-of-flightMRangiograms[J].
Radi-ology,1998,207(1):103-111.
[10]ZhuW,QiJ,WangC.
Comparativestudyof3D-SPGRvs2D-SET1WIafterenhancementinthebrain[J].
JHua-zhongUnivSciTechnolMedSci,2003,23(2):180-183.
[11]EssigM,ReichenbachJR,SchadLR,etal.
High-resolutionMRvenographyofcerebralarteriovenousmalformations[J].
MagnResonImaging,1999,17(10):1417-1425.
[12]MatsunobuS,AmanumaM,TsukudaS.
Contrast-enhancedMRvenographyoftheheadusingmagnetizationpreparedrapidgradientechoimaging:comparisonbetweenheadandbodyradiofrequencytransmittercoilsystems[J].
NipponIgakuHoshasenGakkaiZasshi,2004,64(1):31-34.
[13]LiangL,KorogiY,SugaharaT,etal.
Normalstructuresintheintracranialduralsinuses:delineationwith3Dcon-trast-enhancedmagnetizationpreparedrapidacquisitiongradient-echoimagingsequence[J].
AmJNeuroradiol,2002,23(10):1739-1746.
[14]VerzijlHT,ValkJ,deVriesR,etal.
RadiologicevidenceforabsenceofthefacialnerveinMobiussyndrome[J].
Neurology,2005,64(5):849-855.
[15]SeitzJ,HeldP,FrundR,etal.
Visual-izationoftheIXthtoXIIthcranialnervesusing3-dimensionalconstructiveinterferenceinsteadystate,3-dimen-sionalmagnetization-preparedrapidgra-dientechoandT2-weighted2-dimen-sionalturbospinechomagneticreso-nanceimagingsequences[J].
JNeuroim-aging,2001,11(2):160-164.
[16]Comparisonof2-Dturbospinechoand3-Dgradientechosequencesforthedetec-tionofthetrigeminalnerveandbran-chesanatomy[J].
EurJRadiol,2001,37(1):18-259.
[17]SeitzJ,HeldP,StrotzerM,etal.
MRimagingofcranialnervelesionsusingsixdifferenthigh-resolutionT1-andT2(*)-weighted3Dand2Dsequences[J].
ActaRadiol,2002,43(4):349-353.
[18]HeldP,FrundR,SeitzJ,etal.
Exo-phyticpilocyticastrocytomaofthebrainsteminanadultwithencasementofthecaudalcranialnervecomplex(IX-XII):presurgicalanatomicalneuroimagingusingMRI[J].
EurRadiol,2004,14(7):1169-1173.
[19]WenzF,HessT,KnoppMV,etal.
3DMPRAGEevaluationoflesionsintheposteriorcranialfossa[J].
MagnResonImaging,1994,12(4):553-558.
[20]YousryI,MorigglB,SchmidUD,etal.
Detailedanatomyoftheintracranialseg-mentofthehypoglossalnerve:neuro-vascularrelationshipsandlandmarksonmagneticresonanceimagingsequences[J].
JNeurosurg,2002,96(6):1113-1122.
[21]FellnerF,HollK,HeldP,etal.
AT1-weightedrapidthree-dimensionalgradi-ent-echotechnique(MP-RAGE)inpre-operativeMRIofintracranialtumours[J].
Neuroradiology,1996,38(3):199-206.
[22]SchadLR,BlumlS,HawighorstH,etal.
Radiosurgicaltreatmentplanningofbrainmetastasesbasedonafast,three-dimensionalMRimagingtechnique[J].
MagnResonImaging,1994,12(5):811-819.
[23]KrishnanR,HermannE,WolffR,etal.
Automatedfiducialmarkerdetectionforpatientregistrationinimage-guidedneurosurgery[J].
ComputAidedSurg,2003,8(1):17-23.
[24]DonahueBR,GoldbergJD,GolfinosJG,etal.
ImportanceofMRtechniqueforstereotacticradiosurgery[J].
Neuro-on-col,2003,5(4):268-274.
Lymphoidlumpofthedropsycompanionbagformofembryo:casereport胎儿水肿伴囊状淋巴瘤1例康晓静(辽宁中医学院附属医院彩超室,辽宁沈阳110032)[Keywords]Hydropsfetalis;Lymphocele[关键词]水肿,胎儿;囊状淋巴管瘤[中图分类号]R714.
53[文献标识码]B[文章编号]1003-3289(2005)06-0977-01[作者简介]康晓静(1959-),女,辽宁沈阳,本科,主治医师.
[收稿日期]2005-03-20[修回日期]2005-06-05孕妇27岁.
G1P0,孕20周.
超声所见:宫内单胎,胎头光环完整,位于下方,双顶径4.
0cm,胎心四腔心存在,胎心不规律,有心律失常,胎儿脊柱连续,股骨长2.
5cm,后壁胎盘,厚度2.
4cm,羊水深度3.
3cm,胎儿头面、躯干、四肢皮肤增厚,约1.
0~1.
4cm不等,于胎儿头颈部偏后方可见6.
0cm*4.
7cm*5.
6cm的无回声区,向后凸,壁厚,其内一侧可见一细带状分隔(图1).
超声提示:①中妊、单胎;②胎儿水肿;③胎儿头颈后部囊性肿物(囊状淋巴瘤).
讨论囊状淋巴瘤很少见,仅占胎儿异常的2%~3%,围产期死亡率很高.
是由于胎儿淋巴系统发育有缺陷所致,多发生在胎儿头颅背侧,据分析可能是由于胎儿头颈部两侧淋巴管扩张而成,此病常合并全身水肿.
据证实囊中膈是由胎颈部结缔组织构成,此膈可作水囊状淋巴瘤的标志,此种病变也可发生在局部.
本病应与脑膜膨出鉴别.