syngo骨关节成像技术

张卫军 综述，张 迅 审校

随着磁共振技术以及医学的不断发展，磁共振在骨关节的应用价值越来越得到医疗界的认可。磁共振不仅能够展示骨关节的形态学变化，还能在形态学改变前反映出分子和生化水平的改变，对骨关节病变的早期发现、精确诊断及治疗后随访都具有重要意义。作为磁共振技术的领航者，西门子基于与客户的密切合作，为骨关节应用提供杰出的常规图像质量和领先的高级应用。

1 精益求精的关节专用线圈

1.1 线圈高信噪比支持高分辨率成像

西门子为各个关节准备了小尺寸、多通道的高信噪比专用线圈。从成像技术的角度讲，骨关节有其特殊性。通常它们结构较小，位置固定相对容易，通常要求小FOV、高分辨率的图像。分辨率、信噪比和扫描时间之间存在制衡关系，若想获得较高的分辨率，则或者损失信噪比，或者延长扫描时间。专用线圈因为尺寸小、信噪比高，所以可以在较短时间获得高分辨率的图像。图1为MAGNETOM ESSENZA的8通道肢体线圈所获得的膝关节图像，对比了不同分辨率对病灶及解剖结构的不同显示能力。

图1A 像素大小为0.3 mm×0.3 mm×3 mm，扫描时间为4分51秒 图1B 像素大小为0.6 mm×0.7 mm×0.6 mm，1次采集，采用并行成像进一步缩短扫描时间，扫描时间为1分15秒。可见分辨率高的(图1A)骨纹理和髌软骨及软骨下病灶显示更清晰

1.2 多通道线圈设计支持并行成像

多个线圈单元的关节专用线圈使并行成像技术得以应用于骨关节成像，并行成像不仅减少扫描时间(图1B)，还可以通过西门子特有的“PAT平均”技术减少运动伪影。PAT平均即在进行并行成像的同时进行多次采集，每次采集互为其他采集的参考线，因此，既能无需额外加时进行参考线的采集，又能起到多次平均降低运动伪影的作用。

1.3 局部发射接收线圈

局部发射接收线圈仅激发受检关节，可以去除对侧肢体的干扰(卷折)、减轻沿肢体走行的流动伪影的干扰并且能减少全身比吸收率。实际操作中，对2D采集中发生的卷折，大部分可以通过对肢体恰当的摆位而去除；但对于3D非选择性激发的序列，则很难避免对侧的干扰，这时局部发射接收线圈显得尤为重要，可以完全解决这一问题。

2 高级扫描序列

2.1 syngo BLADE

如前所述，关节位置固定相对容易，但是仍有部分病人不能很好地配合扫描，尤其是肩关节，由于邻近胸腔较易受到呼吸运动的影响。syngo BLADE序列采用放射状的k空间采样方式，一个回波链所构成的一个数据线组平行填入k空间中心，称为一个叶片(BLADE)，下一叶片以k空间中心旋转一定角度进行填充。图2显示了BLADE的k空间填充方式。k空间中心多次采样相当于多次平均，可以很好地抑制运动伪影。图3对比了同一病人肩关节冠状位T2加权成像采用和不采用syngo BLADE的效果对照。

图2 BLADE在k空间的填充。该k空间内有9个叶片，每一个叶片有15条相位编码线。中心的红色的圆圈是每个叶片重复采样的区域

图3A T2WI冠状位。常规TSE序列，呼吸运动致唇盂和肩袖显示不清 图3B T2WI冠状位。应用syngo BLADE TSE序列，运动伪影消失，结构显示清晰

2.2 基于快速自旋回波(tse)的三点DIXON

DIXON利用脂肪和水之间的相位差分别计算水图和脂肪图，计算过程中可以消除场不均匀引起的相位角，所以在一定范围内下，DIXON技术可以抵御磁场不均匀的影响，如本例采用DIXON技术可以大大减小胫骨上端金属植入物引起的伪影(见图4)。

图4A 常规谱饱和法抑脂，金属植入物造成磁场不均匀，形成局部信号推移，导致信号明显增强或缺失图4B 三点DIXON，与常规抑脂法比较，金属导致伪影明显减轻

图5 PD加权SPACE各向同性成像，像素大小0.7 mm×0.7 mm×0.7 mm，SPAIR方法抑脂。图5A显示重建前交叉韧带；图5B为同一病例通过半月板的重建平面，显示外侧半月板变性

2.3 syngo SPACE (见图5)

syngo SPACE基于3D-tse序列，回聚脉冲链采用可变翻转角以达到预定义的信号演变。可变翻转角使信号演变更加平滑，可以减少长回波链T2衰减导致的图像模糊现象。采用该技术可进行高分辨率各向同性的3D图像采集，同时原始数据可支持任意平面或曲面MPR重建，更清楚地显示特定解剖结构和病变。

3 syngo MapIt-生化成像

近年来，软骨生化成像已成为新的研究热点。syngo MapIt可以提供T1、T2和T2*的优化扫描协议，并实现参数图的实时在线计算，大大简化了以往繁琐的计算操作，使生化成像技术真正融入临床诊断和临床科研之中。而参数图与解剖图的融合显示则使病变区域的空间解剖定位显示更加直观准确。

T1图用来追踪软骨内黏多糖的含量，需要配合静脉注射Gd-DTPA，该方法称为延迟钆剂增强软骨成像(dGEMRIC)。Gd-DTPA带负电荷，黏多糖也带有负电，发生病变的软骨黏多糖缺失，对比剂从滑液渗入软骨内，导致T1的下降。T1图的金标准为多IR法，但采集时间较长，达30分钟左右（图6）。syngo MapIt基于 fl 3d_vibe序列，通过设定两个翻转角完成T1图的计算，成像时间仅需要3分钟左右。

T2图基于多回波的SE序列，T2*基于多回波的GRE序列，通过对数线性最小二乘法拟和。可以用来观测软骨内胶原结构的变化(魔角效应)和水含量的变化（图6）。

图6 股骨下端软骨修补术后改变的T2图(图6A)和T1图(图6B)，反映出修补处的胶原和黏多糖未能恢复正常

4 提供完备的各关节部位优化扫描协议

西门子磁共振为肩、肘、腕、髋、膝、踝以及颞颌关节等各个部位提供了完备的优化扫描协议。而在每一个特定关节部位，又针对不同的临床需求设定了不同扫描方案，如在膝关节不仅提供了常规扫描序列， 更针对用户对半月板、软骨、韧带、骨髓、关节造影和抑制金属伪影等各方面需求制定了相应的专用扫描方案。如果多个线圈可支持同一部位的扫描，则根据线圈不同特点，提供针对不同线圈的扫描协议。

综上所述，西门子的研发团队始终致力于不断开发新技术、新产品，以期从硬件、软件、工作流程上满足用户日益增长的骨关节成像的需求。