MR脂肪抑制技术

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   作为一名共振技师，在日常工作中对磁共振成像参数及序列调整非常感兴趣，在这里记录分享我在工作中的一些实用MR扫描知识，期望与大家共同学习。

     感谢大家的关注！

MR脂肪抑制技术—STIR

MR脂肪抑制技术—Fat sat

MR脂肪抑制技术—SPAIR

   化学位移成像（chemical shift imaging）也称同相位（in phase）/反相位（out of phase）成像。

化学位移成像原理

    人体MRI的信号主要来源于两种成分∶水和脂肪。水分子中氢质子的化学键为O-H键，而脂肪分子中氢质子的化学键为C-H键。

由于这两种结构中氢质子周围电子云分布的不同，造成水分子中氢质子所感受到的磁场强度稍高些，最终导致水分子中氢质子的进动频率要比脂肪分子中氢质子稍快些，其差别约为3.5ppm（ppm为百万分之几），相当于150Hz/T。这种根据拉莫尔公式，进动频率差异随着场强的增加而加大。在1.5T条件下，水分子比脂肪分子中的氢质子的进动频率快220Hz。在3.0T条件水分子比脂肪分子中的氢质子的进动频率快440Hz.。如果某一像素中同时有脂肪和水，射频脉冲激发后，如下图演示

  0.0：90°射频脉冲激发后，水和脂肪纵向磁化矢量偏转90°，脂肪和水的横向磁化矢量处于同相位，即它们之间的相位差为零。

  2.3：由于水质子比脂肪质子进动频率快，经过数毫秒后，水分子中的质子的相位将超过脂肪中的质子半圈，即两者的相位差为180°，1.5T磁场中约为2.3毫秒，其宏观横向磁化矢量（Mxy）将相互抵消，那么此时采集到MR信号相当于这两种成分信号相减的差值，我们把这种图像称为反相位,（out of phase 或 opposed phase）图像。

 4.5：又经过一段时间，水分子的质子又将逐渐赶上脂肪中的质子，两种之间的相位差又开始逐渐缩小，经过相同的时间段，1.5T磁场中为4.5毫秒，水分子中质子的进动相位将超过脂肪中质子一整圈，这两种质子的相位又完全重叠，横向磁化矢量相互叠加，此时采集到的MR信号为这两种成分信号相加的和，我们把这种图像称为同相位（in phase）图像。

采集到MR信号相当于这两种成分信号相减的差值，我们把这种图像称为反相位,（out of phase 或 opposed phase）图像。

集到的MR信号为这两种成分信号相加的和，我们把这种图像称为同相位（in phase）图像。

用公式表示：

W代表水   F代表脂肪   信号强度  同向位（I同）反向位（I反）

   同向位（I同）=W+F   

   反向位（I反）=W-F  

   化学位移应用  

目前临床上化学位移成像技术多采用2D扰相GRE T1WI序列，利用该序列很容易获得反相位和同相位图像。  同相位图像即普通的T1WI。

反向位图的特点

①：水脂混合组织信号明显衰减，其衰减程度一般超过频率选择饱和法脂肪抑制技术。假设某组织的信

②：纯脂肪组织的信号没有明显衰减。几乎接近于纯脂肪的组织如皮下脂肪、肠系膜、网膜等，其信号来源主要是脂肪，所含的水分子极少，在反相位图像上，两种质子能够相互抵消的横向磁化矢量很少，因此组织的信号没有明显衰减。

③：勾边效应。反相位图像上，周围富有脂肪组织的脏器边缘会出现一条黑线，把脏器的轮廓勾画出来。因为一般脏器的信号主要来自水分子，而其周围脂肪组织的信号主要来自脂肪，所以在反相位图像上，脏器和周围脂肪组织的信号下降都不明显，但在两者交界面上的各像素中同时夹杂有脏器（水分子）和脂肪，因此在反相位图像上信号明显降低，从而出现勾边效应。

临床应用

特别常见的用途是帮助区分肾上腺腺瘤（通常含有脂肪）与癌和转移瘤（不含）。反向位成像有助于诊断各种其他腹部病变，包括血管平滑肌脂肪瘤、肾透明细胞癌和肝脏局灶性脂肪浸润。肾上腺病变的鉴别诊断。因为肾上腺腺瘤中常含有脂质，在反相位图像上信号强度常有明显降低（上图），所以上图可诊断为肾上腺腺瘤，利用化学位移成像技术判断肾上腺结节是否为腺瘤的敏感性为70%～80%，特异性高达90%～95%。

脂肪肝的诊断与鉴别诊断。对于脂肪肝的诊断敏感性超过常规MRI和CT，判断肝脏局灶病灶内是否存在脂肪变性。 反向位成像有助于诊断各种其他腹部病变，包括血管平滑肌脂肪瘤、肾透明细胞癌和肝脏局灶性脂肪浸润。

1984 年，Dixon提出了一种化学位移成像方法，该方法使用脂肪和水的同相/异相循环，Dixon的重要见解是可以组合同相和异相图像，从而可以创建仅脂肪和仅水的图像。

用公式表示：

W代表水   F代表脂肪   信号强度  同向位（I同）反向位（I反）

   同向位（I同）=W+F   

   反向位（I反）=W-F  

我们用I同 + I反和I同 - I反分别计算

 [I同 + I反] =  [(W+F) + ( W - F)] =  [2W] /2= W   →    仅水图像 [I同 -  I反] =  [(W+F)  -  (W −F)] =  [2F] /2  = F   →    仅脂肪图像

这样就可以进行单独的水（W）或脂肪（F）的成像，也即水脂分离成像，这种方法被称为Dix-on方法。Dixon方法不但可以采用扰相GRE T1WI序列，也可采用SE或TSE序列。采用了SE或FSE序列后，Dixon技术方能在低场强条件下较容易地实现脂肪抑制。

    TSE-Dixon原理   

我们通过自旋回波的原理知道，自旋回波是在TE的二分之一处施加180°重聚脉冲，180°聚焦脉冲将使脉冲施加前存在水质子和脂肪质子的相位差发生逆转，在脉冲施加后的回波产生时刻（TE）水质子和脂肪质子处于同相位，因此采用常规的SE或TSE序列回波采集技术，无论TE如何选择，得到的都是同相位图像，并不能获得反相位图像。

怎么能得到反向位图像呢？

180°聚焦脉冲能够消除水质子与脂肪质子相位差的前提条件是180°脉冲前后的读出梯度场的作用面积在回波达到高峰时刻必须相互抵消。如果保持读出梯度的强度及作用时间不变，将180°聚焦脉冲提前，则在比原来的TE提早fms处产生一个自旋回波，这个自旋回波只经历了180°脉冲前的读出梯度场，而没有经历180°脉冲后的，读出梯度场，这样180°聚焦脉冲不能去除水质子与脂肪质子的相位差别，因此这个回波为反向位回波，等到TE时刻，180°脉冲后的读出梯度场发挥作用，抵消了180°脉冲前的读出梯度场面积（读出梯度场前后大小必须相等），又会产生同向位回波。得到的同向位图像和反向位图像根据公式就可计算处水像和脂像。

保持SE序列读出梯度场的位置不变，把原180°聚焦脉冲（蓝色实线表示）前移f/2ms（蓝色虚线表示），则在比原来的TE提早fms处产生一个反相位自旋回波（绿色回波），到达原来的TE时刻，180°脉冲前后的读出梯度场（面积必须相等）相互抵消，因而又将产生一个同相位回波（紫色回波）。

   Dixon日常应用   

Dixon的优缺点：

优点：

①：一次成像可以获得4组图像，同向位，反向位，脂像，水像。

②：对bo场和b1场不均匀性不敏感，压脂图像均匀。

③：可用于增强成像。

缺点：

尽管通常优于其他压脂序列，但现代 Dixon方法仍然存在局限性，特别是在颈部和金属硬件周围等高度不均匀的区域。偶尔会出现一种奇怪的伪影，其中数学计算会收敛到错误的物质，当需要纯水图像时会产生纯脂肪图像。

     Dixon 技术广泛用于腹部成像、四肢成像和脊柱成像，特别是一些难压的部位例如踝关节，肩关节等，颈部，片中心扫描，Dixon可能是更好的选择，日常我们在脊柱，关节扫描时采用Dixon技术一次可以得到T2和T2压脂图像，节省扫描时间。

西门子核磁中我们可以在Contrast卡中Dixon选择我们想要的图像。

要把下面红色标记处Save orriginal Images选项勾选，要不然不会出我们的同向位图和反向位图。