核磁对比度成像 [复制链接]

上一篇文章聊到了核磁相对于其他X光机,CT成像具有更多的对比度，这些对比度是由于物质本身具有不同的弛豫特性引起的。那么这些不同的弛豫特性引起的对比度有什么特色，又是怎么造成这些对比度的差异呢？

核磁成像是利用氢原子核进行成像，不同物质（分子）中的氢原子核具有不同的T1，T2值，同时这些分子中含有的氢原子核的数量（密度）也是不一样的。当核磁成像时，对氢原子核的不同弛豫和物理特性加以利用，就可以形成T1对比度，T2对比度和PD（protondensity，质子密度）对比度三种不同加权成分的核磁图像。

下面左边的图像是T1对比度的图像，右边是T2对比度的图像。可以看出在不同的对比度图像中，同一种物质表现出不同的信号强度。这样我们就可以利用不同的对比度图像对疾病导致的异常组织病变进行识别。

T1对比度

T1对比度，顾名思义是主要利用物质的T1弛豫特性进行成像。如下图所示，脑脊液和脑白质的T1时间不一样，导致Mz恢复的快慢不一样。

而Mz的大小决定了射频场B1激发后产生的横向磁化矢量Mxy的大小。Mz越大，产生的横向磁化矢量Mxy越大。如下图所示，当90°射频场B1第一次在t0时刻作用后，所有纵向磁化矢量从0开始逐渐恢复，由于不同组织具有不同的弛豫时间，经过TR时间后在t1时刻，恢复的纵向磁化矢量具有不同的大小，如果在t1时刻再次施加90°射频脉冲，将会产生不同大小的横向磁化矢量Mxy，这时测量的信号大小主要受到组织T1弛豫时间的影响。

下图为连续施加多次90°射频场B1之后的纵向磁化矢量的弛豫情况，由于重复施加90°射频场B1的时间TR较短，组织的纵向磁化矢量来不及完全恢复，被激发产生不同大小的横向磁化矢量Mxy，信号被立即采集(短TE，避免T2弛豫对信号的衰减)后，不同组织的信号大小将反应出该组织纵向弛豫的恢复情况，这样形成的图像我们称之为T1对比度的图像。

T2对比度

T2对比度，顾名思义是主要利用物质的T2弛豫特性进行成像。如下图所示，脑脊液和脑白质的T2时间不一样，导致Mxy衰减的快慢不一样。

横向磁化矢量Mxy是由纵向磁化矢量产生的需要采集的核磁信号，当在产生Mxy信号一段时间之后（长TE）进行数据采集时，由于组织的T2弛豫时间不一样，导致采集的信号大小不一样，如下图所示。为了保证初始产生的Mxy信号大小不受到恢复的纵向磁化矢量的大小影响，需要保证组织具有足够长的时间（长TR）进行纵向弛豫的恢复。这样形成的图像我们称之为T2对比度的图像。

PD对比度

PD对比度，主要利用组织中的氢质子密度特性进行成像。如下图所示，脑脊液（CSF）和脑白质（WM）中含有的氢质子密度是不一样的，造成纵向磁化矢量Mz具有不同的大小，当90°射频场B1作用完之后，将产生由氢质子密度决定大小的横向磁化矢量Mxy，信号被立即采集(短TE，避免T2弛豫对信号的衰减)后，这个时候形成的图像我们称之为PD对比度的图像。为了保证产生的横向磁化矢量Mxy大小不受到纵向弛豫恢复的影响，需要保证纵向弛豫具有足够的恢复时间TR(长TR)，保证各种组织都能%的完全恢复。

综合上述，我们可以总结出核磁T1对比度，T2对比度和PD对比度的成像需要如下的TR和TE特性。

TR（重复间隔）

TE（信号采集时间）

T1对比度

短

短

T2对比度

长

长

PD对比度

长

短

如果为了保证所有成像组织的纵向磁化矢量完全恢复，需要TR=5*T1。如果对脑部成像，脑脊液CSF具有最大的T1值（ms），TR将=00ms，将导致扫描时间很长，通常选取2-3倍组织最大T1值即可，此时不能完全排除组织纵向弛豫对信号的影响，因此这时T2对比度和PD对比度图像称之为T2加权和PD加权图像，表明图像对比度主要由组织T2和PD特性影响。同理，射频场B1激发产生横向磁化矢量之后，不同的序列具有不同的延迟时间，不能马上进行信号的采集，不能完全消除横向弛豫对信号的影响，T1对比度图像称之为T1加权图像。