驱动平衡技术在踝关节磁共振T2WI成像中的临床应用

刘树华，刘学明，庞佩佩，谷长春.河北省香河县人民医院 放射科，河北 香河 065400，.华润万东医疗装备股份有限公司 磁共振产品事业部，北京 0004

驱动平衡技术在踝关节磁共振T2WI成像中的临床应用

刘树华1，刘学明1，庞佩佩2，谷长春2
1.河北省香河县人民医院 放射科，河北 香河 065400，2.华润万东医疗装备股份有限公司 磁共振产品事业部，北京 100024

目的 通过对磁共振常规T2WI施加驱动平衡技术，探究该技术在保证图像对比度和图像质量的前提下能否显著缩短扫描时间、加快扫描速度。方法 随机选取10名志愿者对其踝关节进行磁共振检查。每名志愿者进行3种T2WI扫描，分别为常规T2WI扫描（TR=4250 ms），短TR时T2WI扫描（TR=2500 ms），短TR时且施加驱动平衡的T2WI扫描（TR=2500 ms）。分析各种扫描图像的软组织对比度和图像质量。结果的部分未复制上。结论 在T2WI中施加驱动平衡技术，可在保证图像质量的前提下缩短扫描时间，值得推广。

踝关节；驱动平衡技术；T2WI；图像对比度

磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging，MRI）是目前所有医学影像技术中获得人体内部信息最多的一种成像方法，在临床诊断中发挥着越来越大的作用。与CT相比，MRI具有分辨率高、成像参数多、诊断范围广、可任意断面扫描、无创无损、无放射危害等优点，因此MRI成像质量的高低是衡量医院现代化水平和诊断水平的重要标志[1-4]。

成像速度、图像对比度及伪影是MRI成像质量的主要参数[5-6]。以踝关节为例，由于关节液的T2值较长，为了保证图像的对比度，需要足够长的恢复时间（Restoration Time，TR）使其得到充分恢复，因此T2加权像（T2 Weighted Image，T2WI） 的扫描时间较长，而在较长的时间内，病人极易因运动而产生图像伪影，进而对诊断产生影响。本研究旨在通过对常规T2WI施加驱动平衡技术，以加快组织恢复，缩短TR时间，减少病人运动伪影，提高诊断准确率。

1 材料和方法

1.1 临床材料

2013年9月～10月期间，随机选取10名志愿者进行踝关节MRI检查。其中男6例，女4例，年龄20～50岁，所有志愿者均签署知情同意书。

1.2 仪器与设备

选择日立公司的0.4T开放式永磁磁共振系统，膝关节线圈。T2WI序列采用横轴位，显示视野25 cm×25 cm，层厚3 mm，采样间隔28 μs，有效TE=138 ms，ETL=11，激励次数为1。由于水模溶液的浓度及组成成分与人体组织类似，关节液等含自由水较多的组织与纯水的弛豫类似，因此首先对水模进行测试，之后再对10名志愿者进行测试。

水模测试：准备10 cm的成像水模和装满纯水的矿泉水瓶。扫描两组序列：快速自旋回波（Fast Spin Echo，FSE）序列和带驱动平衡的FSE（Driven Equilibrium Fast Spin Echo，DE-FSE）序列，TR=1500 ms。

志愿者测试：每名志愿者进行3种T2WI扫描，分别为常规T2WI扫描（TR=4250 ms），短TR时T2WI扫描（TR=2500 ms），短TR时且施加驱动平衡的T2WI扫描（TR=2500 ms）。除TR时间外，其它参数与水模测试所用参数相同。

1.3 图像分析

由本科室1位资深医师和1名MRI扫描技师共同分析，通过对水模和踝关节成像图像的质量和扫描时间进行对比，验证驱动平衡技术的可行性和有效性。具体方法：首先，由MRI扫描技师根据水模判断纯水的恢复情况，通过对比水模和纯水信号的高低确定最短TR时间，为踝关节成像提供依据。之后通过比较3种扫描方式所获得图像的质量及软组织对比度，选择较优序列。

2 结果

水模测试图像：相同TR时间，带驱动平衡的T2WI图像中纯水得到完全恢复，且纯水信号与水模信号的对比度也远远高于常规T2WI图像。常规的T2WI水模测试图像和带驱动平衡的T2WI水模测试图像，见图1～2。经多次测试发现，纯水完全恢复的最短TR=1500 ms。为了在缩短成像时间的同时保证图像的信噪比，TR不能太短。

图1 FSE T2WI水模测试图像

图2 DE-FSE T2WI水模测试图像

（2）踝关节测试图像：分析每名志愿者的3幅扫描图像的图像质量：① 常规T2WI扫描图像；② 短TR时T2WI扫描图像；③ 短TR时且施加驱动平衡的T2WI扫描图像。结果显示，在相同的灰度级别显示下，第1幅和第3幅图像的软组织对比明显，关节液恢复较好，均能满足临床诊断需求；第3幅图像关节液恢复更明显，对比度较第1幅图像更好。第2幅图像的对比度较差，关节液恢复较少，不能用于临床诊断。常规T2WI扫描成像时间为4.5 min，而短TR时且施加驱动平衡的T2WI扫描成像时间为2.5 min，扫描时间得到了极大的缩短。同一志愿者的3幅扫描图像，见图3～5。

图3 TR=4250 ms的常规T2WI图像

图4 TR=2500 ms的T2WI图像

图5 TR=2500 ms且带驱动平衡的T2WI图像

3 讨论

T2WI是磁共振检查的重要和常规序列，该序列成像时间的长短将直接影响整个扫描所持续的时间，而病人长时间的扫描容易导致运动伪影，对图像质量产生影响，进而影响医生的诊断准确性。

对常规的FSE序列施加驱动平衡技术能够显著缩短成像时间[7-8]。该序列主要通过在FSE序列最后一个回波链的回波采集完成后，施加一个180°的聚焦脉冲，将横向磁化矢量回聚，此时并不采集回波，而是再施加一个负90°脉冲，将重聚的横向磁化矢量反转回纵向[9]。驱动平衡序列示意图，见图6。以本实验中踝关节的T2WI为例，回波链中最后一个回波采集完成是在90°脉冲后的138 ms，由于关节液T2很长，宏观横向磁化矢量依然残留最大值的70%以上，施加驱动平衡技术后，负90°脉冲将把关节液残余的横向磁化矢量偏转回纵向方向，进而使得关节液的横向磁化矢量恢复到平衡状态的80%以上。负90°脉冲把横向磁化矢量反转到纵向的同时，也会把原来已经恢复的纵向磁化矢量偏转到XY平面，但是在负90°脉冲到下一次90°脉冲激发的时间里，组织也将继续发生T1弛豫。综上，对于T1和T2值都很长的组织来说，负90°脉冲将使组织的宏观纵向磁化矢量恢复更多，而对T1和T2值都很短的组织如脂肪组织来说，虽然负90°脉冲使得已恢复的纵向磁化矢量又偏转到XY平面，但由于组织T1值很短，在负90°脉冲到下一次90°脉冲之间的这段时间内完全可以完成T1弛豫。驱动平衡技术就是利用一般T1值长的组织，T2值也长的特点，把回波链采集后残留的较大横向磁化矢量快速反转到纵向方向，加快T1值很长的组织（主要是接近于纯水的成分）的纵向磁化矢量恢复，从而可以选用较短的TR进行T2WI扫描。

图6 驱动平衡序列示意图

采用该技术后，FSE-T2WI的TR可以＜2500 ms，甚至更低，此时关节液依然呈现较高的信号，不但增加了图像的对比度，而且减少了扫描时间。

踝关节损伤后，T2WI是观察软组织、骨髓内的水肿及关节腔积液的主要序列，但是病人由于局部肿胀、疼痛，很难配合长时间的检查。驱动平衡技术能够加快T2WI的扫描速度，减少病人由于扫描时间长产生的运动伪影，提高医生的诊断准确性。该技术将大大提高MRI的扫描效率，适用于全身各个部位的T2WI扫描，与此同时，该技术对系统硬件没有特殊要求，因此适用于各种型号的永磁及超导磁共振系统。

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Clinical Application of Driven Equilibrium Technology in MRI T2-Weighted Image of Ankle

LIU Shu-hua1, LIU Xue-ming1, PANG Pei-pei2, GU Chang-chun2
1.Department of Radiology, Hebei Xianghe People’s Hospital, Xianghe Hebei 065400, China; 2.Business Department of MRI Product, China Resources Wandong Medical Equipment Co. Ltd, Beijing 100024, China

Objective To test whether applying the driven equilibrium technology to MRI T2 weighted image (T2WI) can obviously reduce scanning time and improve scanning speed on the premise of ensuring preferable image contrast and image quality. Methods Ten volunteers were selected randomly to undergo MRI examinations on their knees. All the volunteers received three kinds of T2WI scan: conventional T2WI scan (TR=4250 ms), T2WI scan with short TR (TR=2500 ms), T2WI scan with driven equilibrium technology and short TR (TR=2500 ms). Then the soft-tissue contrasts and quality of images were contrastively analyzed. Results With the application of driven equilibrium technology, the contrast and quality of images could be improved and the scanning time could be signifi cantly reduced. Conclusion Applying driven equilibrium technology to T2WI can reduce scanning time on the premise of ensuring image quality, which is worth widely promotion.

ankle joint; driven equilibrium technique; T2 weighted image; image contrast

R445.2

B

10.3969/j.issn.1674-1633.2015.01.018

1674-1633(2015)01-0060-03

2014-05-15

2014-07-03

作者邮箱：pangpeipei1221@126.com