肝脏快速和超快速T2加权序列及其应用
作者：杨正汉 谢敬霞
单位：杨正汉(卫生部北京医院放射科 100730)；谢敬霞(北京医科大学第三临床医学院放射科 100083)
关键词：
中华放射学杂志000717 磁共振T2WI在肝脏局灶病变的检出和鉴别诊断中起着非常重要的作用。然而常规的自旋回波(spin echo，SE)T2WI的时间常需10 min以上，呼吸造成运动相关的部分容积效应会影响病灶的对比，沿相位编码方向的运动伪影进一步降低了图像的质量，从而影响病变的检出。近年来，MRI快速及超快速T2WI序列逐渐取代了常规的SE序列，“快”几乎已经成为当今MRI的主题。
一、MRI硬件的进展
MRI信号采集速度的加快首先有赖于硬件的发展，除了主磁体的场强及均匀度的提高外，与腹部快速序列息息相关的还有高性能梯度线圈及相控阵体部表面线圈(phased array body coils)的出现[1-3]。
, 百拇医药
梯度线圈的发展对于MR快速和超快速成像至关重要，可以说没有梯度线圈的进步就不可能有超快速序列[3]。MRI超快速序列对梯度场的场强及切换率都有很高的要求，高梯度场及高切换率不仅可以缩短回波间隙(echo space，ES)、加快信号采集速度，还有利于提高图像的信噪比(signal-to-noise ratio，SNR)。现代新型1.5 T MR扫描仪高性能梯度线圈场强已达25 mT/m以上，切换率可达120 T.m-1.s-1以上。
MR成像对接收线圈也有很高的要求，接收线圈离身体越近，所接收到的信号越强，线圈内体积越小，所接收到的噪声越低[3]。体部相控阵线圈的应用明显提高了肝脏快速MR图像的质量。该线圈由4组子线圈构成，前后2片线圈体各含2组，根据需要可关闭或打开任何1组，用该线圈所获得的MR图像信噪比明显高于用体线圈获得的图像[1,2]。但该线圈也存在缺点，用该线圈获得的图像信号不均匀，靠近线圈的体表部位的信号强度高于远离线圈的体部中心，尽管利用滤过技术可以部分纠正，但皮下脂肪的信号仍很高，轻微的呼吸运动就可能造成明显的伪影，因而有人提出常规SE序列最好不用相控阵线圈，而对于肝脏快速序列，为提高图像的SNR，宜使用相控阵线圈。
, 百拇医药
二、加快信号采集的方法
梯度线圈性能的提高使信号的快速采集成为可能，MRI场强的升高和相控阵线圈的应用保证了快速成像的SNR。这些仅仅是快速成像的前提，要获得高质量的MR快速图像，最重要的还在于信号采集技术的改进。我们知道MR信号的采集时间可以用下式表示：
Ts = TR×Ny×NEX
式中Ts为采集时间，TR为重复时间，Ny为相位编码线数，NEX为采集次数或称平均次数(number of averages)。加快MRI信号采集的方法很多，但都是依靠缩小式中1个或多个参数来实现的。
1.弛豫增强快速采集(rapid acquisition with relaxation enhancement，RARE)技术[4-8]：RARE在实际应用中常称为快速自旋回波(Turbo-SE，TSE；或Fast-SE，FSE)，是最常用的快速T2W成像序列。常规SE序列在90°脉冲后用1个180°相位重聚脉冲产生1个回波，填充K空间的1条相位编码线。RARE则在90°射频脉冲后用n个180°脉冲产生n个回波，填充K空间的n条相位编码线，在这里n为回波链的回波数目，也称回波链长(echo train length，ETL)，利用n个回波可使信号采集时间缩短为SE序列的1/n。单次激发(single-shot)RARE(SS-RARE)实际上是RARE的极端表现形式。SS-RARE是在1个90°射频脉冲后用一系列180°脉冲采集所有的回波信号，填充整个K空间[9-11]。
, http://www.100md.com
2.用梯度回波(gradient recalled echo，GRE)替代自旋回波：用180°脉冲采集的自旋回波信号尽管稳定可靠，但所需时间相对较长。利用读出梯度场的反向切换来采集GRE则省时快速，利用小角度激发可进一步节约采集时间。在高性能MRI仪上，稳态进动快速成像(fast imaging with steady-state precession，FISP)的重复时间(time repetition，TR)可以很短(5 ms以下)，信号采集速度很快[12，13]。
3.GRE和SE采集相结合： 在SE序列或RARE序列的每个180°复相脉冲的前后，利用读出梯度场切换各采集1个梯度回波，这样同时产生1个自旋回波和2个梯度回波，自旋回波填充K空间的中心，决定图像的对比。与相应的SE或RARE相比，采集速度提高到原来的3倍[14]。
4.回波平面成像(echo planar imaging，EPI)技术：EPI可以说是GRE的极端表现形式，也是目前最快的MRI信号采集方式[6,15-17]。单次激发EPI是在1次激发后利用读出梯度场的快速切换采集所有的梯度回波，填充K空间的所有相位编码线，单层图像的信号采集时间可缩短到100 ms以内。EPI所得到的图像及其对比主要决定于预脉冲序列，如果预脉冲是反转恢复序列，则得到T1加权的EPI图像；预脉冲为单个90°射频脉冲则得到自由感应衰减(FID)EPI图像；预脉冲为GRE序列则得到GRE-EPI图像；如果预脉冲是SE序列，则得到称为SE-EPI的图像。EPI T2W常采用SE-EPI方式，其K空间的中心由自旋回波信号填充[15-17]。
, 百拇医药
5.缩短ES：ES是指RARE或EPI等序列中2个回波采集之间的时间间隔。ES的缩短对于长ETL的RARE、SS-RARE及EPI尤为重要，因为在1次激发后，随着回波的采集，组织的信号也在不断衰减，以致于后面的几个回波信号很弱，图像的SNR将会受到严重影响[9]。缩短ES可在组织的信号明显衰减前完成信号采集，保证图像有较好的SNR，并可缩短图像的有效回波时间(time echo，TE)。ES的缩短依赖于梯度场场强和切换率的提高，在现代高性能的MR仪上，SS-RARE的ES可缩短到5 ms以下[9]，EPI的ES可缩短到1 ms以下[15]。
6.半傅立叶采集技术：该技术采集的相位编码线仅需填充略多于1/2的K空间，其余部分则利用K空间对称性的原理进行填充[9]。半傅立叶采集技术常用于SS-RARE和EPI序列，与未采用半傅立叶采集技术的相应序列相比，采用半傅立叶采集技术的序列采集时间约为原来的1/2，图像SNR可达原来的70%左右，空间分辨率不变。
, 百拇医药
7.采用矩形视野(field of view，FOV)：由于腹部左右径长，前后径短，可选择前后方向为相位编码方向的矩形FOV，在保持空间分辨率不变的情况下，由于所需采集的相位编码线减少，采集时间成比例缩短，而SNR仅略有下降。
8.采集较少的相位编码线(Ny)：减少相位编码线的采集可以成比例地缩短信号采集时间，常配合矩形FOV应用，图像的SNR没有明显改变，唯空间分辨率有下降。
9.减少采集次数(NEX)：常规SE序列常需要进行2～3次的信号平均，在高场强MR机上，配合相控阵线圈的应用，图像的SNR有很大提高，一般屏气序列单次采集即能获得足够的SNR。
三、肝脏常用快速及超快速T2WI序列
1.呼吸触发RARE序列：ETL常小于10，是目前应用最广泛的肝脏T2WI快速序列，成像时间约为SE序列的1/3～1/5，其T2对比与常规SE序列相近[7,18，19]。文献报道呼吸触发RARE序列的局灶病变与肝脏实质的对比噪声比(contrast-to-noise ratio，CNR)及肝对脾的CNR(liver-to-spleen CNR，L-P CNR)均等于或高于SE序列。与SE序列相比，呼吸触发RARE运动伪影较少，因而病变的检出率较高。呼吸触发RARE序列的缺点是扫描时间仍较长，仍存在运动相关部分容积效应，而且在部分病人、特别是呼吸节律不均匀的病人仍有较明显的运动伪影，影响病变的检出。
, http://www.100md.com
2.屏气RARE序列：可在20～30 s完成全肝T2W扫描[6,20-22]。屏气RARE的有效TE常在120 ms以上，这对于肝脏来说T2加权太重，不利于实性病变的显示。屏气RARE的ETL较长，常在20以上，因而磁化转移效应较SE序列及短ETL的呼吸激发RARE序列明显，这一方面增加了囊性病变与实性病变的对比，另一方面却减小了实性病灶与肝实质的对比。因而临床上应用该种序列的目的在于区分实性病变与囊性病变，而不是为了检出实性病变[22]。
3.SS-RARE和半傅立叶采集(half-Fourior acquisition)SS-RARE(HFSS-RARE)：临床上常称为单次激发快速自旋回波(SS-FSE)及半傅立叶采集单次激发快速自旋回波(half-Fourior acquisition single-shot turbo-spin-echo，HASTE)。该序列单层采集时间不到1s，即便不能屏气也几乎没有运动伪影[5,9-11,18]。另外，由于利用180°脉冲采集信号，SS-RARE序列对磁场的不均匀性不敏感，因而无明显的磁化敏感伪影；由于相位编码梯度频带较宽，因而化学位移伪影很轻。因此，SS-FSE及HASTE可以说是伪影最少、或者说几乎没有伪影的超快速T2WI序列。HASTE序列的ES可缩短到5 ms以下，因而SNR较高，并可选用相对较短的有效TE(60～80 ms)，适合于肝脏T2WI检查[9]。单次激发消除了T1对图像信号的影响，所获得的图像是较纯的T2WI。目前，SS-FSE和HASTE也常用于磁共振胆胰管造影(MRCP)[23]。SS-RARE的缺点也同样来自连续180°脉冲造成的磁化转移效应，因而实性病变与肝脏实质的对比较低。
, http://www.100md.com
在HASTE前加上1个180°反转恢复(inversion recovery，IR)预脉冲(即反转恢复HASTE，IR-HASTE)，可将病变的T1特性直观地反映在T2WI上[24]。IR脉冲与HASTE序列的90°激发脉冲的间隔时间为反转时间(time of inversion,TI)，选择不同的TI可特异性地抑制一定T1值的组织所产生的信号。肝脏的占位性病变具有不同的T1值，因而利用IR-HASTE T2W序列可直观地反映肝脏病变的T1特性，为鉴别诊断提供更多的信息。理论上当TR>5T1时，抑制某种组织所要选用的TI值为该种组织T1值的69%。IR-HASTE为单次激发，其TR = ∞，因而此序列的TI值能很准确反映活体组织的T1特性。Tang等[24]报道，抑制肝囊肿信号的TI值为1 800～2 000 ms，抑制海绵状血管瘤信号的TI值为1 000～1 200 ms，抑制肝脏恶性肿瘤信号的TI值为600～1 000 ms。少数转移瘤与抑制海绵状血管瘤的TI值有重叠。
, http://www.100md.com
4.GRE序列：GRE T*2W序列较少用于肝脏。笔者将真实稳态进动快速成像(true-FISP)T*2W序列[12，13]试用于临床，我们的体会是 true-FISP T*2W具有以下优点：(1)比RARE、HASTE及SE-EPI序列能更清楚地显示腹部脏器的解剖结构；(2)清楚显示门静脉、肝静脉及其病变累及情况；(3)能清楚显示胆道病变；(4)对肝硬化再生结节的显示和定性诊断优于其他序列。以上优点有利于肝脏病变的分期分级，对制定治疗方案会有帮助。其缺点是：(1)T2对比较差，虽能清楚显示长T2的病变(囊肿或血管瘤)，但不易检出T2较短的实性占位病变；(2)易产生磁化敏感伪影，特别是在胆囊窝，气体引起的类圆形伪影可误诊为胆囊结石。
5.梯度-自旋回波序列：梯度-自旋回波(GRASE)是GRE与SE相结合的产物，在颅脑的应用取得较好的效果，近年来也有用于肝脏T2WI的报道。与SE序列相比，GRASE省时，运动伪影较少，但图像的T2对比不及SE。与其他快速T2WI序列不同，GRASE序列T2WI上周围的门静脉分支不能显示，肝脏实质表现为均匀信号，这可能有助于小病灶与血管断面的区分[14]。
, http://www.100md.com
6.SE-EPI序列：EPI是目前最快的MRI成像技术[6,15-17]，EPI的T2WI常采用自旋方式(SE-EPI)，可分为单次激发和多次激发SE-EPI。单次激发SE-EPI可在30～100 ms内完成单幅图像的信号采集。由于肝脏及肝内实性占位病变T2衰减较快，SE-EPI的信号采集速度显得非常重要，ES和有效TE应尽可能短，这可以借助梯度线圈高速切换来完成，同时采集信号必须采用宽频带，宽频带采集会降低SE-EPI图像信噪比与空间分辨率，但对于肝脏来说T2对比和成像速度比空间分辨率及信噪比更为重要。沿层面选择方向加上轻度的扩散敏感梯度，可使门静脉断面由高信号变为低信号，以与肝内结节病灶特别是转移病灶相鉴别[22]。
SE-EPI由于信号采集速度极快，几乎冻结了人体的生理运动包括呼吸运动，因而不存在运动相关部分容积效应；单次激发技术剔除了T1的“污染”，得到的图像为较纯的T2WI，用单次激发SE-EPI序列所测得的T2值也较为准确；K空间的中央由自旋回波信号填充，其图像对比可与SE序列相媲美。这些特点表明SE-EPI适合肝脏的MRI检查，而且是比较有发展前景的肝脏T2W序列。临床应用结果已经发现，无论是单次激发还是多次激发SE-EPI T2W序列，其图像的L-P CNR及实性病变的CNR明显高于其他快速T2W序列[15-17,22,25]，甚至高于呼吸激发RARE序列及SE序列。然而SE-EPI的病变检出率并不总高于这些序列，影响其病变检出的主要原因是SE-EPI序列容易产生伪影。由于SE-EPI大部分信号为GRE，因而对磁场不均匀性比较敏感，容易产生磁化敏感伪影，在与气体接近的部位如膈顶区可出现肝脏变形；由于相位编码采用连续的低幅梯度场，编码频带窄，因而有明显的化学位移伪影，移位的腹壁脂肪影重叠于肝脏，可掩盖病灶；SE-EPI序列还可能出现N/2伪影。有效地抑制伪影可充分体现出SE-EPI成像速度快、图像对比好的优势，可提高肝脏局灶病变的检出率。
, 百拇医药
单次激发和多次激发的SE-EPI各有优缺点。多次激发SE-EPI的SNR较高；能采用较大的矩阵，因而空间分辨率较好，磁化敏感伪影较轻[19]。但不能完全去除T1对图像对比的影响；屏气不好的病人仍容易产生呼吸运动伪影。单次激发SE-EPI没有呼吸运动伪影；剔除了T1对图像对比的影响，因而组织对比较好，但空间分辨率及SNR略低；利用单次激发SE-EPI还可以准确地测量病变的T2值[26]。
SE-EPI的水分子扩散加权成像(diffusion weighted imaging,DWI)能反映肝脏实质及局灶病变内的水分子活动水平[25,27,28]，为肝脏局灶病变的鉴别诊断提供帮助，在此不加赘述。
四、肝脏T2WI的脂肪抑制技术
脂肪抑制对于肝脏快速及超快速T2WI非常重要，一方面由于肝脏实质生理性含有脂质[29,30]，RARE及SS-RARE的磁化转移效应可增加脂肪的信号，从而降低了实性病变与肝实质的对比，脂肪抑制技术可抑制肝实质的信号强度，从而增加实性病变与肝实质的对比[31]。另一方面由于相控阵体部表面线圈的应用，离线圈很近的腹壁脂肪信号很高，因而轻微的呼吸运动就可能产生明显的运动伪影，而且EPI序列本身就有明显的化学位移伪影，采用适当的脂肪抑制技术可有效地减少这些伪影，提高肝脏实性病变的检出率。
, 百拇医药
常用的脂肪抑制方法有频率选择脂肪抑制技术、频率选择水激发技术及反转恢复技术[30]。频率选择脂肪抑制技术及频率选择水激发技术对磁场的均匀度要求较高，一般用于RARE及SS-RARE序列常能达到较好的效果。而尽管SE-EPI序列常规采用频率选择脂肪抑制技术，但效果往往不佳[30]，在SE-EPI序列前加用反转恢复预脉冲可很好地抑制腹壁脂肪的化学位移伪影[15]。
参考文献
1，Campeau NG,Johnson CD,Felmlee JP,et al.MR imaging of abdomen with a phased-array multicoil:prospective clinical evaluation.Radiology,1995,195:769-776.
2，Laing AD,Gibson RN.MRI of the liver(Review).J Magn Reson Imaging,1998,8:337-345.
, http://www.100md.com
3，Heuser L,Oudkerk M.Advances in MRI.Berlin:Blackwell Science,1996.3-10.
4，Mitchell DG.Fast MR imaging techniques:impact in abdomen.J Magn Reson Imaging,1996,6:812-821.
5，Yamashita Y,Yamamoto H,Namimoto T,et al.Phased array breath-hold versus non-breath-hold MR imaging of focal liver lesions:a prospective comparative study.J Magn Reson Imaging,1997,7:292-297.
6，Gaa J,Hatabu H,Jenkins RL,et al.Liver masses:replacement of conventional T2-weighted spin-echo MR imaging with breath-hold MR imaging.Radiology,1996,200:459-464.
, 百拇医药
7，Outwater EK,Mitchell DG,Vinitski S.Abdominal MR imaging:evaluation of a fast spin-echo sequence.Radiology,1994,190:425-429.
8，Henning J,Naureth A,Friedburg H,et al.RARE imaging:a fast imaging methods for clinical MR.Magn Reson Med,1989,3:823-833.
9，Tang Y,Yamashita Y,Takahashi M.Ultrafast T2-weighted imaging of the abdomen and pelvis:use of single shot fast spin-echo imaging.J Magn Reson Imaging,1998,8:384-390.
, 百拇医药
10，Van Hoe L,Bosmans H,Aerts P,et al.Focal liver lesions:fast T2-weighted MR imaging with half-Fourier rapid acquisition with relaxation enhancement.Radiology,1996,201:817-823.
11，Semelka RC,Kelekis NL,Thomasson D,et al.HASTE MR imaging:description of technique and preliminary results in the abdomen.J Magn Reson Imaging,1996,6:698-699.
12，Nitz W.Imaging sequences in magnetic resonance tomography and their clinical application (Part 2).Electromedica,1996,64:48-51.
, 百拇医药
13，Nitz W.Imaging sequences in magnetic resonance tomography and their clinical application (Part 3).Electromedica,1997,65:8-14.
14，Jung G,Krahe T,Kugel H,et al.Prospective comparison of fast SE and GRASE sequences and echo planar imaging with conventional SE sequences in the detection of focal liver lesions at 1.0 T.J Comput Assist Tomogr,1997,21:341-347.
15，Yamashita Y,Tang Y,Takahashi M.Ultrafast MR imaging of the abdomen:echo planar imaging and diffusion-weighted imaging.J Magn Reson Imaging,1998,8:367-374.
, 百拇医药
16，Saini S,Reimer P,Hahn PF,et al.Echoplanar MR imaging of the liver in patients with focal hepatic lesions:quantitative analysis of images made with various pulse sequences.AJR,1994,163:1389-1393.
17，Reimer P,Ladebeck R,Rummeny EJ,et al.Initial feasibility studies using single -shot EPI for the detection of focal liver lesions.Magn Reson Med,1994,32:733-734.
18，Tang Y,Yamashita Y,Namimoto T,et al.Liver T2-weighted MR imaging:comparison of fast and conventional half-Fourier single-shot turbo spin-echo breath-hold turbe spin-echo,and respiratory-triggered turbo spin-echo sequences.Radiology,1997,203:766-772.
, http://www.100md.com
19，Yamakado K,Sakuma H,Murashima S,et al.Comparison of breath-hold multishot echo-planar and respiratory triggered fast-spin-echo sequences for T2-weighted MRI of liver lesions.J Magn Reson Imaging,1998,8:432-437.
20，Pawluk RS,Tummala S,Brown JJ,et al.A retrospective analysis of accuracy of T2-weighted images and dynamic gadolinium-enhanced sequences in the detection and characterization of focal hepatic lesions.J Magn Reson Imaging,1999,9:266-273.
, 百拇医药
21，Fujita T,Ito K,Honjo K,et al.Detection of hepatocellular carcinoma:comparison of T2-weighted breath-hold fast spin-echo sequences with high-resolution dynamic MR imaging with a phased-array body coil.J Magn Reson Imaging,1999,9:274-279.
22，Okado Y,Ohtomo K,Kiryu S,et al.Breath-hold T2-weighted MRI of hepatic tumors:value of echo planar imaging with diffusion-sensitizing gradient.J Comput Assist Tomogr,1998,22:264-371.
, 百拇医药
23，Miyazaki T,Yamashita Y,Tsuchigame T,et al.MR cholangiopancreatography using HASTE (half-Fourier acquisition single-shot turbo spin-echo) sequences.AJR,1996,166:1297-1303.
24，Tang Y,Yamashita Y,Namimoto T,et al.Characterization of focal liver lesions with half-Fourier acquisition single-shot turbo-spin-echo (HASTE) and inversion recovery (IR)-HASTE sequences.J Magn Reson Imaging,1998,8:438-445.
25，Ichikawa T,Haradome H,Hachiya J,et al.Diffusion-weighted MR imaging with a single-shot echoplanar sequence:detection and characterization of focal hepatic lesions.AJR,1998,170:397-402.
, 百拇医药
26，Goldberg MA,Hahn PF,Saini S,et al.Value of T1 and T2 relaxation times from echoplanar MR imaging in the characterization of focal hepatic lesions.AJR,1993,160:1011-1017.
27，Namimoto T,Yamashita Y,Sumi S,et al.Focal liver masses：characterization with diffusion-weighted echo-planar MR imaging.Radiology,1997,204:739-744.
28，Muller MF,Prasad P,Siewert B,et al.Abdominal diffusion mapping with use of a whole-body echo-planar system.Radiology,1994,190:475-478.
, 百拇医药
29，Ueda J,Kobayashi Y,Kenko Y,et al.Distribution of water,fat,and metals in the normal liver and liver metastases influencing attenuation on computed tomography.Acta Radiol,1988,29:33-39.
30，Kanematsu M,Hoshi H,Itoh K,et al.Focal hepatic lesion detection:comparison of four fat-suppressed T2-weighted MR imaging pulse sequences,Radiology,1999,211:363-371.
31，Henkelman RM,Hardy PA,Bishop JE,et al.Why fat is bright in RARE and fast spin-echo imaging.J Magn Reson Imaging,1992,2:533-540.
收稿日期：1999-07-19, 百拇医药
单位：杨正汉(卫生部北京医院放射科 100730)；谢敬霞(北京医科大学第三临床医学院放射科 100083)
关键词：
中华放射学杂志000717 磁共振T2WI在肝脏局灶病变的检出和鉴别诊断中起着非常重要的作用。然而常规的自旋回波(spin echo，SE)T2WI的时间常需10 min以上，呼吸造成运动相关的部分容积效应会影响病灶的对比，沿相位编码方向的运动伪影进一步降低了图像的质量，从而影响病变的检出。近年来，MRI快速及超快速T2WI序列逐渐取代了常规的SE序列，“快”几乎已经成为当今MRI的主题。
一、MRI硬件的进展
MRI信号采集速度的加快首先有赖于硬件的发展，除了主磁体的场强及均匀度的提高外，与腹部快速序列息息相关的还有高性能梯度线圈及相控阵体部表面线圈(phased array body coils)的出现[1-3]。
, 百拇医药
梯度线圈的发展对于MR快速和超快速成像至关重要，可以说没有梯度线圈的进步就不可能有超快速序列[3]。MRI超快速序列对梯度场的场强及切换率都有很高的要求，高梯度场及高切换率不仅可以缩短回波间隙(echo space，ES)、加快信号采集速度，还有利于提高图像的信噪比(signal-to-noise ratio，SNR)。现代新型1.5 T MR扫描仪高性能梯度线圈场强已达25 mT/m以上，切换率可达120 T.m-1.s-1以上。
MR成像对接收线圈也有很高的要求，接收线圈离身体越近，所接收到的信号越强，线圈内体积越小，所接收到的噪声越低[3]。体部相控阵线圈的应用明显提高了肝脏快速MR图像的质量。该线圈由4组子线圈构成，前后2片线圈体各含2组，根据需要可关闭或打开任何1组，用该线圈所获得的MR图像信噪比明显高于用体线圈获得的图像[1,2]。但该线圈也存在缺点，用该线圈获得的图像信号不均匀，靠近线圈的体表部位的信号强度高于远离线圈的体部中心，尽管利用滤过技术可以部分纠正，但皮下脂肪的信号仍很高，轻微的呼吸运动就可能造成明显的伪影，因而有人提出常规SE序列最好不用相控阵线圈，而对于肝脏快速序列，为提高图像的SNR，宜使用相控阵线圈。
, 百拇医药
二、加快信号采集的方法
梯度线圈性能的提高使信号的快速采集成为可能，MRI场强的升高和相控阵线圈的应用保证了快速成像的SNR。这些仅仅是快速成像的前提，要获得高质量的MR快速图像，最重要的还在于信号采集技术的改进。我们知道MR信号的采集时间可以用下式表示：
Ts = TR×Ny×NEX
式中Ts为采集时间，TR为重复时间，Ny为相位编码线数，NEX为采集次数或称平均次数(number of averages)。加快MRI信号采集的方法很多，但都是依靠缩小式中1个或多个参数来实现的。
1.弛豫增强快速采集(rapid acquisition with relaxation enhancement，RARE)技术[4-8]：RARE在实际应用中常称为快速自旋回波(Turbo-SE，TSE；或Fast-SE，FSE)，是最常用的快速T2W成像序列。常规SE序列在90°脉冲后用1个180°相位重聚脉冲产生1个回波，填充K空间的1条相位编码线。RARE则在90°射频脉冲后用n个180°脉冲产生n个回波，填充K空间的n条相位编码线，在这里n为回波链的回波数目，也称回波链长(echo train length，ETL)，利用n个回波可使信号采集时间缩短为SE序列的1/n。单次激发(single-shot)RARE(SS-RARE)实际上是RARE的极端表现形式。SS-RARE是在1个90°射频脉冲后用一系列180°脉冲采集所有的回波信号，填充整个K空间[9-11]。
, http://www.100md.com
2.用梯度回波(gradient recalled echo，GRE)替代自旋回波：用180°脉冲采集的自旋回波信号尽管稳定可靠，但所需时间相对较长。利用读出梯度场的反向切换来采集GRE则省时快速，利用小角度激发可进一步节约采集时间。在高性能MRI仪上，稳态进动快速成像(fast imaging with steady-state precession，FISP)的重复时间(time repetition，TR)可以很短(5 ms以下)，信号采集速度很快[12，13]。
3.GRE和SE采集相结合： 在SE序列或RARE序列的每个180°复相脉冲的前后，利用读出梯度场切换各采集1个梯度回波，这样同时产生1个自旋回波和2个梯度回波，自旋回波填充K空间的中心，决定图像的对比。与相应的SE或RARE相比，采集速度提高到原来的3倍[14]。
4.回波平面成像(echo planar imaging，EPI)技术：EPI可以说是GRE的极端表现形式，也是目前最快的MRI信号采集方式[6,15-17]。单次激发EPI是在1次激发后利用读出梯度场的快速切换采集所有的梯度回波，填充K空间的所有相位编码线，单层图像的信号采集时间可缩短到100 ms以内。EPI所得到的图像及其对比主要决定于预脉冲序列，如果预脉冲是反转恢复序列，则得到T1加权的EPI图像；预脉冲为单个90°射频脉冲则得到自由感应衰减(FID)EPI图像；预脉冲为GRE序列则得到GRE-EPI图像；如果预脉冲是SE序列，则得到称为SE-EPI的图像。EPI T2W常采用SE-EPI方式，其K空间的中心由自旋回波信号填充[15-17]。
, 百拇医药
5.缩短ES：ES是指RARE或EPI等序列中2个回波采集之间的时间间隔。ES的缩短对于长ETL的RARE、SS-RARE及EPI尤为重要，因为在1次激发后，随着回波的采集，组织的信号也在不断衰减，以致于后面的几个回波信号很弱，图像的SNR将会受到严重影响[9]。缩短ES可在组织的信号明显衰减前完成信号采集，保证图像有较好的SNR，并可缩短图像的有效回波时间(time echo，TE)。ES的缩短依赖于梯度场场强和切换率的提高，在现代高性能的MR仪上，SS-RARE的ES可缩短到5 ms以下[9]，EPI的ES可缩短到1 ms以下[15]。
6.半傅立叶采集技术：该技术采集的相位编码线仅需填充略多于1/2的K空间，其余部分则利用K空间对称性的原理进行填充[9]。半傅立叶采集技术常用于SS-RARE和EPI序列，与未采用半傅立叶采集技术的相应序列相比，采用半傅立叶采集技术的序列采集时间约为原来的1/2，图像SNR可达原来的70%左右，空间分辨率不变。
, 百拇医药
7.采用矩形视野(field of view，FOV)：由于腹部左右径长，前后径短，可选择前后方向为相位编码方向的矩形FOV，在保持空间分辨率不变的情况下，由于所需采集的相位编码线减少，采集时间成比例缩短，而SNR仅略有下降。
8.采集较少的相位编码线(Ny)：减少相位编码线的采集可以成比例地缩短信号采集时间，常配合矩形FOV应用，图像的SNR没有明显改变，唯空间分辨率有下降。
9.减少采集次数(NEX)：常规SE序列常需要进行2～3次的信号平均，在高场强MR机上，配合相控阵线圈的应用，图像的SNR有很大提高，一般屏气序列单次采集即能获得足够的SNR。
三、肝脏常用快速及超快速T2WI序列
1.呼吸触发RARE序列：ETL常小于10，是目前应用最广泛的肝脏T2WI快速序列，成像时间约为SE序列的1/3～1/5，其T2对比与常规SE序列相近[7,18，19]。文献报道呼吸触发RARE序列的局灶病变与肝脏实质的对比噪声比(contrast-to-noise ratio，CNR)及肝对脾的CNR(liver-to-spleen CNR，L-P CNR)均等于或高于SE序列。与SE序列相比，呼吸触发RARE运动伪影较少，因而病变的检出率较高。呼吸触发RARE序列的缺点是扫描时间仍较长，仍存在运动相关部分容积效应，而且在部分病人、特别是呼吸节律不均匀的病人仍有较明显的运动伪影，影响病变的检出。
, http://www.100md.com
2.屏气RARE序列：可在20～30 s完成全肝T2W扫描[6,20-22]。屏气RARE的有效TE常在120 ms以上，这对于肝脏来说T2加权太重，不利于实性病变的显示。屏气RARE的ETL较长，常在20以上，因而磁化转移效应较SE序列及短ETL的呼吸激发RARE序列明显，这一方面增加了囊性病变与实性病变的对比，另一方面却减小了实性病灶与肝实质的对比。因而临床上应用该种序列的目的在于区分实性病变与囊性病变，而不是为了检出实性病变[22]。
3.SS-RARE和半傅立叶采集(half-Fourior acquisition)SS-RARE(HFSS-RARE)：临床上常称为单次激发快速自旋回波(SS-FSE)及半傅立叶采集单次激发快速自旋回波(half-Fourior acquisition single-shot turbo-spin-echo，HASTE)。该序列单层采集时间不到1s，即便不能屏气也几乎没有运动伪影[5,9-11,18]。另外，由于利用180°脉冲采集信号，SS-RARE序列对磁场的不均匀性不敏感，因而无明显的磁化敏感伪影；由于相位编码梯度频带较宽，因而化学位移伪影很轻。因此，SS-FSE及HASTE可以说是伪影最少、或者说几乎没有伪影的超快速T2WI序列。HASTE序列的ES可缩短到5 ms以下，因而SNR较高，并可选用相对较短的有效TE(60～80 ms)，适合于肝脏T2WI检查[9]。单次激发消除了T1对图像信号的影响，所获得的图像是较纯的T2WI。目前，SS-FSE和HASTE也常用于磁共振胆胰管造影(MRCP)[23]。SS-RARE的缺点也同样来自连续180°脉冲造成的磁化转移效应，因而实性病变与肝脏实质的对比较低。
, http://www.100md.com
在HASTE前加上1个180°反转恢复(inversion recovery，IR)预脉冲(即反转恢复HASTE，IR-HASTE)，可将病变的T1特性直观地反映在T2WI上[24]。IR脉冲与HASTE序列的90°激发脉冲的间隔时间为反转时间(time of inversion,TI)，选择不同的TI可特异性地抑制一定T1值的组织所产生的信号。肝脏的占位性病变具有不同的T1值，因而利用IR-HASTE T2W序列可直观地反映肝脏病变的T1特性，为鉴别诊断提供更多的信息。理论上当TR>5T1时，抑制某种组织所要选用的TI值为该种组织T1值的69%。IR-HASTE为单次激发，其TR = ∞，因而此序列的TI值能很准确反映活体组织的T1特性。Tang等[24]报道，抑制肝囊肿信号的TI值为1 800～2 000 ms，抑制海绵状血管瘤信号的TI值为1 000～1 200 ms，抑制肝脏恶性肿瘤信号的TI值为600～1 000 ms。少数转移瘤与抑制海绵状血管瘤的TI值有重叠。
, http://www.100md.com
4.GRE序列：GRE T*2W序列较少用于肝脏。笔者将真实稳态进动快速成像(true-FISP)T*2W序列[12，13]试用于临床，我们的体会是 true-FISP T*2W具有以下优点：(1)比RARE、HASTE及SE-EPI序列能更清楚地显示腹部脏器的解剖结构；(2)清楚显示门静脉、肝静脉及其病变累及情况；(3)能清楚显示胆道病变；(4)对肝硬化再生结节的显示和定性诊断优于其他序列。以上优点有利于肝脏病变的分期分级，对制定治疗方案会有帮助。其缺点是：(1)T2对比较差，虽能清楚显示长T2的病变(囊肿或血管瘤)，但不易检出T2较短的实性占位病变；(2)易产生磁化敏感伪影，特别是在胆囊窝，气体引起的类圆形伪影可误诊为胆囊结石。
5.梯度-自旋回波序列：梯度-自旋回波(GRASE)是GRE与SE相结合的产物，在颅脑的应用取得较好的效果，近年来也有用于肝脏T2WI的报道。与SE序列相比，GRASE省时，运动伪影较少，但图像的T2对比不及SE。与其他快速T2WI序列不同，GRASE序列T2WI上周围的门静脉分支不能显示，肝脏实质表现为均匀信号，这可能有助于小病灶与血管断面的区分[14]。
, http://www.100md.com
6.SE-EPI序列：EPI是目前最快的MRI成像技术[6,15-17]，EPI的T2WI常采用自旋方式(SE-EPI)，可分为单次激发和多次激发SE-EPI。单次激发SE-EPI可在30～100 ms内完成单幅图像的信号采集。由于肝脏及肝内实性占位病变T2衰减较快，SE-EPI的信号采集速度显得非常重要，ES和有效TE应尽可能短，这可以借助梯度线圈高速切换来完成，同时采集信号必须采用宽频带，宽频带采集会降低SE-EPI图像信噪比与空间分辨率，但对于肝脏来说T2对比和成像速度比空间分辨率及信噪比更为重要。沿层面选择方向加上轻度的扩散敏感梯度，可使门静脉断面由高信号变为低信号，以与肝内结节病灶特别是转移病灶相鉴别[22]。
SE-EPI由于信号采集速度极快，几乎冻结了人体的生理运动包括呼吸运动，因而不存在运动相关部分容积效应；单次激发技术剔除了T1的“污染”，得到的图像为较纯的T2WI，用单次激发SE-EPI序列所测得的T2值也较为准确；K空间的中央由自旋回波信号填充，其图像对比可与SE序列相媲美。这些特点表明SE-EPI适合肝脏的MRI检查，而且是比较有发展前景的肝脏T2W序列。临床应用结果已经发现，无论是单次激发还是多次激发SE-EPI T2W序列，其图像的L-P CNR及实性病变的CNR明显高于其他快速T2W序列[15-17,22,25]，甚至高于呼吸激发RARE序列及SE序列。然而SE-EPI的病变检出率并不总高于这些序列，影响其病变检出的主要原因是SE-EPI序列容易产生伪影。由于SE-EPI大部分信号为GRE，因而对磁场不均匀性比较敏感，容易产生磁化敏感伪影，在与气体接近的部位如膈顶区可出现肝脏变形；由于相位编码采用连续的低幅梯度场，编码频带窄，因而有明显的化学位移伪影，移位的腹壁脂肪影重叠于肝脏，可掩盖病灶；SE-EPI序列还可能出现N/2伪影。有效地抑制伪影可充分体现出SE-EPI成像速度快、图像对比好的优势，可提高肝脏局灶病变的检出率。
, 百拇医药
单次激发和多次激发的SE-EPI各有优缺点。多次激发SE-EPI的SNR较高；能采用较大的矩阵，因而空间分辨率较好，磁化敏感伪影较轻[19]。但不能完全去除T1对图像对比的影响；屏气不好的病人仍容易产生呼吸运动伪影。单次激发SE-EPI没有呼吸运动伪影；剔除了T1对图像对比的影响，因而组织对比较好，但空间分辨率及SNR略低；利用单次激发SE-EPI还可以准确地测量病变的T2值[26]。
SE-EPI的水分子扩散加权成像(diffusion weighted imaging,DWI)能反映肝脏实质及局灶病变内的水分子活动水平[25,27,28]，为肝脏局灶病变的鉴别诊断提供帮助，在此不加赘述。
四、肝脏T2WI的脂肪抑制技术
脂肪抑制对于肝脏快速及超快速T2WI非常重要，一方面由于肝脏实质生理性含有脂质[29,30]，RARE及SS-RARE的磁化转移效应可增加脂肪的信号，从而降低了实性病变与肝实质的对比，脂肪抑制技术可抑制肝实质的信号强度，从而增加实性病变与肝实质的对比[31]。另一方面由于相控阵体部表面线圈的应用，离线圈很近的腹壁脂肪信号很高，因而轻微的呼吸运动就可能产生明显的运动伪影，而且EPI序列本身就有明显的化学位移伪影，采用适当的脂肪抑制技术可有效地减少这些伪影，提高肝脏实性病变的检出率。
, 百拇医药
常用的脂肪抑制方法有频率选择脂肪抑制技术、频率选择水激发技术及反转恢复技术[30]。频率选择脂肪抑制技术及频率选择水激发技术对磁场的均匀度要求较高，一般用于RARE及SS-RARE序列常能达到较好的效果。而尽管SE-EPI序列常规采用频率选择脂肪抑制技术，但效果往往不佳[30]，在SE-EPI序列前加用反转恢复预脉冲可很好地抑制腹壁脂肪的化学位移伪影[15]。
参考文献
1，Campeau NG,Johnson CD,Felmlee JP,et al.MR imaging of abdomen with a phased-array multicoil:prospective clinical evaluation.Radiology,1995,195:769-776.
2，Laing AD,Gibson RN.MRI of the liver(Review).J Magn Reson Imaging,1998,8:337-345.
, http://www.100md.com
3，Heuser L,Oudkerk M.Advances in MRI.Berlin:Blackwell Science,1996.3-10.
4，Mitchell DG.Fast MR imaging techniques:impact in abdomen.J Magn Reson Imaging,1996,6:812-821.
5，Yamashita Y,Yamamoto H,Namimoto T,et al.Phased array breath-hold versus non-breath-hold MR imaging of focal liver lesions:a prospective comparative study.J Magn Reson Imaging,1997,7:292-297.
6，Gaa J,Hatabu H,Jenkins RL,et al.Liver masses:replacement of conventional T2-weighted spin-echo MR imaging with breath-hold MR imaging.Radiology,1996,200:459-464.
, 百拇医药
7，Outwater EK,Mitchell DG,Vinitski S.Abdominal MR imaging:evaluation of a fast spin-echo sequence.Radiology,1994,190:425-429.
8，Henning J,Naureth A,Friedburg H,et al.RARE imaging:a fast imaging methods for clinical MR.Magn Reson Med,1989,3:823-833.
9，Tang Y,Yamashita Y,Takahashi M.Ultrafast T2-weighted imaging of the abdomen and pelvis:use of single shot fast spin-echo imaging.J Magn Reson Imaging,1998,8:384-390.
, 百拇医药
10，Van Hoe L,Bosmans H,Aerts P,et al.Focal liver lesions:fast T2-weighted MR imaging with half-Fourier rapid acquisition with relaxation enhancement.Radiology,1996,201:817-823.
11，Semelka RC,Kelekis NL,Thomasson D,et al.HASTE MR imaging:description of technique and preliminary results in the abdomen.J Magn Reson Imaging,1996,6:698-699.
12，Nitz W.Imaging sequences in magnetic resonance tomography and their clinical application (Part 2).Electromedica,1996,64:48-51.
, 百拇医药
13，Nitz W.Imaging sequences in magnetic resonance tomography and their clinical application (Part 3).Electromedica,1997,65:8-14.
14，Jung G,Krahe T,Kugel H,et al.Prospective comparison of fast SE and GRASE sequences and echo planar imaging with conventional SE sequences in the detection of focal liver lesions at 1.0 T.J Comput Assist Tomogr,1997,21:341-347.
15，Yamashita Y,Tang Y,Takahashi M.Ultrafast MR imaging of the abdomen:echo planar imaging and diffusion-weighted imaging.J Magn Reson Imaging,1998,8:367-374.
, 百拇医药
16，Saini S,Reimer P,Hahn PF,et al.Echoplanar MR imaging of the liver in patients with focal hepatic lesions:quantitative analysis of images made with various pulse sequences.AJR,1994,163:1389-1393.
17，Reimer P,Ladebeck R,Rummeny EJ,et al.Initial feasibility studies using single -shot EPI for the detection of focal liver lesions.Magn Reson Med,1994,32:733-734.
18，Tang Y,Yamashita Y,Namimoto T,et al.Liver T2-weighted MR imaging:comparison of fast and conventional half-Fourier single-shot turbo spin-echo breath-hold turbe spin-echo,and respiratory-triggered turbo spin-echo sequences.Radiology,1997,203:766-772.
, http://www.100md.com
19，Yamakado K,Sakuma H,Murashima S,et al.Comparison of breath-hold multishot echo-planar and respiratory triggered fast-spin-echo sequences for T2-weighted MRI of liver lesions.J Magn Reson Imaging,1998,8:432-437.
20，Pawluk RS,Tummala S,Brown JJ,et al.A retrospective analysis of accuracy of T2-weighted images and dynamic gadolinium-enhanced sequences in the detection and characterization of focal hepatic lesions.J Magn Reson Imaging,1999,9:266-273.
, 百拇医药
21，Fujita T,Ito K,Honjo K,et al.Detection of hepatocellular carcinoma:comparison of T2-weighted breath-hold fast spin-echo sequences with high-resolution dynamic MR imaging with a phased-array body coil.J Magn Reson Imaging,1999,9:274-279.
22，Okado Y,Ohtomo K,Kiryu S,et al.Breath-hold T2-weighted MRI of hepatic tumors:value of echo planar imaging with diffusion-sensitizing gradient.J Comput Assist Tomogr,1998,22:264-371.
, 百拇医药
23，Miyazaki T,Yamashita Y,Tsuchigame T,et al.MR cholangiopancreatography using HASTE (half-Fourier acquisition single-shot turbo spin-echo) sequences.AJR,1996,166:1297-1303.
24，Tang Y,Yamashita Y,Namimoto T,et al.Characterization of focal liver lesions with half-Fourier acquisition single-shot turbo-spin-echo (HASTE) and inversion recovery (IR)-HASTE sequences.J Magn Reson Imaging,1998,8:438-445.
25，Ichikawa T,Haradome H,Hachiya J,et al.Diffusion-weighted MR imaging with a single-shot echoplanar sequence:detection and characterization of focal hepatic lesions.AJR,1998,170:397-402.
, 百拇医药
26，Goldberg MA,Hahn PF,Saini S,et al.Value of T1 and T2 relaxation times from echoplanar MR imaging in the characterization of focal hepatic lesions.AJR,1993,160:1011-1017.
27，Namimoto T,Yamashita Y,Sumi S,et al.Focal liver masses：characterization with diffusion-weighted echo-planar MR imaging.Radiology,1997,204:739-744.
28，Muller MF,Prasad P,Siewert B,et al.Abdominal diffusion mapping with use of a whole-body echo-planar system.Radiology,1994,190:475-478.
, 百拇医药
29，Ueda J,Kobayashi Y,Kenko Y,et al.Distribution of water,fat,and metals in the normal liver and liver metastases influencing attenuation on computed tomography.Acta Radiol,1988,29:33-39.
30，Kanematsu M,Hoshi H,Itoh K,et al.Focal hepatic lesion detection:comparison of four fat-suppressed T2-weighted MR imaging pulse sequences,Radiology,1999,211:363-371.
31，Henkelman RM,Hardy PA,Bishop JE,et al.Why fat is bright in RARE and fast spin-echo imaging.J Magn Reson Imaging,1992,2:533-540.
收稿日期：1999-07-19, 百拇医药