【MR技术】MSDE 黑血预准备脉冲(1)

2021
10/14

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CTMR技术园蒋强盛
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MSDE 表示运动敏感驱动平衡,是一种黑血方法。


今天我们先来看看黑血(BB, Black Blood)准备程序中的 MSDE 技术,另一种双反转 DIR 黑血准备技术以后再详细探讨。

飞利浦 MR 随机 Help 帮助文档中解释 MSDE:
MSDE stands for Motion Sensitized Driven Equilibrium and is a black blood method. It applies a magnetization preparation sequence that causes moving spins to dephase, and thereby suppresses signal from blood vessels with sufficient flow. This is achieved by additional flow crushing gradients. You can use MSDE in 2D-, M2D- and 3D-TSE and -TFE sequences. 
MSDE 表示运动敏感驱动平衡,是一种黑血方法。它施加一磁化准备程序,使得运动的质子群(血液)散相,从而抑制具有一定流速的血流信号(通过额外的流动损毁梯度来进行抑制)。MSDE 黑血预准备程序可以用在 2D-, M2D-, 3D-TSE 和 3D-TFE 序列中,用来达到血管中血流信号低的效果。

MSDE 黑血预准备程序去除了血流信号,去除了血流带来的伪影(流动伪影、搏动伪影等),以及血流信号带来的影像判读上的干扰(血流通常呈高信号),提升了图像的对比,更加利于目标组织/病灶的显示。

比如在颅脑 T1W Gd 增强检查中,血管常呈高信号,常常影响强化灶的检出,


比如在血管壁 Vesel Wall 检查中,使用 MSDE 能够使得颅内血管腔中的血液更黑,更加突出血管壁的情况,比如血管炎、夹层、栓塞等:

比如在不打药臂丛神经 Brachial Plexus 3D Nerve View 扫描中,使得锁骨下静脉信号更低,减少对神经观察的影响:

那么 MSDE 黑血预准备序列脉冲是怎么样的呢?

先在旋转坐标系的 x 轴施加一 90° 射频脉冲,将所有磁化矢量翻转到 xy 平面(所有组织,包括静止组织与流动的血液),然后施加一梯度,那么梯度将会造成静止质子与流动质子的散相,然后再施加坐标系的 y 轴施加一 180° 重聚焦脉冲,然后再施加一个与之前一样的梯度(大小方向匀相同,其实应该是大小相同极性相反,但因为施加了 180° 脉冲)。到这里,我们知晓,如果没有梯度的施加,那么它就是一个自旋回波的激励脉冲程序,如果加了梯度,那么就类似 SE-EPI 扩散加权成像序列的对比准备程序:

可以看到,其实 MSDE 的原理与 DWI 序列是极其相似的,都是利用梯度对质子群的散相与聚相,只是 MSDE 散相的目标是流动的血液,而 DWI 散相的目标是扩散不受限的水分子。而 MSDE 中静止的组织经过两次梯度作用(第一个散相,第二个聚相)而达到相位回聚;DWI 中扩散受限的组织受两次梯度作用也产生相位的回聚而产生较高的信号强度。

MSDE 与 DWI 异同的地方在于,DWI 直接采集信号了(其中蕴含了组织的 T2 权重与扩散权重),而 MSDE 将回聚了的静止组织的磁化矢量通过在旋转坐标系的 -x 轴再施加一 90° 脉冲将它们扳回到 +z 轴形成纵向磁化矢量,为后面的信号采集做准备(但由于这个过程,引入了少许的 T2 对比,因此在后面信号采集时需要注意对比的变化),扳回到纵向之后,再施加一散相梯度,将残余的横向磁化矢量给干掉。如图所示,MSDE 中三个 RF 脉冲都是空间非选择的脉冲( 而 DWI 一般是选择性的 )。MSDE 与 DWI 不同之处还在于施加的梯度的强度、时长、两梯度相距时长,因为 DWI 序列对于质子群的散相更重,而对血流的散相的梯度没那么强(或时程没那么长)。

我们知道,由于 180° 脉冲可能不是很精准,那么可能并不能使得所有静止组织的磁化矢量都能够被 Motion Sensitized Gradients 给完美地回聚,那么就会使得一些静止组织也会有相位的偏移,这是我们不想看到的。因此,improved MSDE 就是为了减轻此偏共振效应。
iMSDE 又加了一个 180° 重聚焦脉冲,这样能够更好地回聚静止组织的相位。同时,运动敏感梯度变成四个梯度叶。虽然 iMSDE 更好地控制了偏共振效应,效果更好,但它由于又多了一个 180° 重聚焦脉冲,那么势必要比 MSDE 的准备时间长,且引入了更多的 T2 对比,且也会有 SAR 值的增加。


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关键词:
MSDE,黑血,脉冲,技术,血流,序列

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