3.0T MR对T1加权成像的影响

2010-02-14张晖

中国医疗设备 2010年1期

关键词：磁化强度磁化矢量

张晖

（南京医科大学第一附属医院临床工程处,江苏南京210029）

3.0T MR对T1加权成像的影响

张晖

（南京医科大学第一附属医院临床工程处,江苏南京210029）

本文分析了3.0T MR对T1加权成像的影响,简单介绍了3.0T MR改善T1加权成像的几种方法。

3.0T MR；T1加权成像;重复时间;回波时间;弛豫

0 前言

近年来随着3.0T MR大量被用于临床，给放射诊断带来了巨大的影响。3.0T MR众所周知的优势有提高了图像信噪比、加快了扫描速度、减少了图像伪影、能进行一些特殊的功能性MR检查等等[1]。但由于3.0T MR自身所固有的特性也使它在某些方面有别于此前的1.0T和1.5T MR。以下仅探讨3.0T MR对T1加权成像的影响。

1 对T1加权成像的影响

处在稳定外磁场中的核自旋系统受到两个作用，一是磁场力图使原子核的磁矩沿着磁场方向就位，另一是分子的热运动力图阻碍核磁矩调整位置。最后磁矩与稳定磁场重叠并达到—个动平衡，此时沿磁场方向的磁化强度最大，而与磁场垂直方向的磁化强度平均为零。

如果原子核系统再受到—个不同方向的电磁场作用，磁化强度就会偏离原来的平衡位置，产生与原磁场方向垂直的横向磁化强度，同时与原磁场平行的纵向磁化强度也将减小。当这个电磁场去掉之后，核系统的不平衡状态并不能维持下去，而要向平衡状态恢复。人们把向平衡状态恢复的过程称为弛豫过程[2]。简单地说就是原子核从激化的状态回复到平衡排列状态的过程。它所需的时间叫弛豫时间。这个过程遵循指数变化规律。弛豫时间有两种即T1和T2。其中纵向磁化强度恢复的时间常数T1称为纵向弛豫时间(又称自旋-晶格弛豫时间)。

在磁共振检查时首先90°射频脉冲激发质子核磁共振使低能的质子获能进入高能状态，人体内宏观磁场偏转了90°，此时横向的磁场最强而纵向磁化矢量相互抵消而等于零。90°脉冲关闭后，在主磁场的作用下，纵向磁化矢量开始恢复，直至恢复到平衡状态的过程。一般将纵向磁化矢量恢复到最大值的63%的时间定义为T1值，而重点突出T1信号的图像也成为T1加权成像。

纵向磁化强度恢复的原因主要是由于自旋系统和晶格的相互作用，自旋系统和晶格交换能量，高能质子能量释放而回到低能状态，这一过程往往是比较慢的，所以T1值一般较长，对检查时间的影响也较大。

在MR检查中T1值取决于热激发跃迁几率，跃迁能量越大，跃迁几率也越大，3.0T系统的跃迁能量较1.0T和1.5T系统都大，所以组织中H质子的能量转移能力随着外磁场的加大反而会有所减小，纵向磁化矢量恢复到最大值63%的时间即T1时间变长了。这就造成了3.0T磁共振中的组织T1弛豫时间比1.5T MR设备延长1.1～1.4倍[3]。

在3.0T MR上为了能采集到比较完整的T1信号，就需要较长的回波时间（TE）和重复时间（TR），这就延长了扫描时间。这一点在自旋回波序列中又表现得尤为明显。因为传统自旋回波一般采用恒定90°或180°脉冲激发，采集回波信号，填充k空间的一条相位编码线[4]。激发角度为90°或180°，这时T1成分最大，T1对比最强，但由于激发角度达为90°或180°，纵向驰豫需要从0或从反相最大磁化矢量进行弛豫，所以成像时间很长。在相同条件下3.0T MR的T1对比反而不如1.5T。

2 成像方法的改变

为了避免T1图像在3.0T MR上的不足，在成像方法上3.0T MR也采取了一系列变化。

首先是在T1加权成像中大量使用梯度回波序列代替自旋回波序列，因为激发角度为小角度激发，所以纵向弛豫不必从0或反相最大开始进行，这大大缩短了成像时间,但梯度回波序列对磁场的不均匀性比较敏感所以成像质量低于自旋回波序列。

其次是使用磁共振对比剂（如钆离子对比剂）以缩短组织自身的T1时间，再使用快速自旋回波和并行采集技术以加快扫描速度同时提高T1的对比。另外就是对传统的自旋回波序列也做了很大改进，在回波链中以随驰豫时间而改变的翻转角的重聚回波代替恒定翻转角的重聚回波(如西门子的SPACE技术)以达到提高T1对比和缩短采集时间的目的。

总之，MR并不是随着主磁体磁场强度的增大而同步增强成像效果的，在某些方面主磁体磁场强度变大后反而有一些负面的影响。如T1加权成像中就造成了T1对比不强，成像时间加长等等。

[1] 杨正汉,冯逢,王霄英．磁共振成像技术指南[M]．北京:人民军医出版社,2007:303-332．

[2] 赵喜平．磁共振成像[M]．北京:科学出版社,2004:147-149．

[3] 昌仁民,刘广保,张玉忠,等．3．0T磁共振的临床应用特点研究[J]．CT理论与应用研究,2008,12:76-81．

[4] 韩鸿宾．临床磁共振成像序列设计与应用[M]．北京:北京大学医学出版社,2007:172-173．

[5] 高小玲． 1．5T和3．0T MRI测量膝部软骨体积准确性的对比研究[J]．放射学实践,2006(2):112．

[6] 刘怀军．3T MRI基础与临床(二)[J]．中国医疗设备,2008,23(8): 157-160．

[7] 徐子森,苗元青． 3．0T MR的进展现状及优势分析[C]．//中华医学会医学工程学分会第七次学术年会论文集．北京:中华医学会医学工程学分会,2004:289-291．

Effect of 3.0T MR on T1WI

ZHANG Hui

(Clinical Engineering Department,First Hospital Affiliated to Nanjing Medical University, Nanjing Jiangsu 210029,China)

An analysis of the effect of 3.0T MR on T1WI was made in this paper. A brief introduction was given to several methods of improving T1WI on 3.0T MR.