为什么ZTE序列能够静音呢?

描述

ZTE序列被广为所知的是“静音”,其实ZTE的最大突破是实现了0ms采集信号,也就是该序列的名字所示:ZTE(0TE),而静音只是在追求ZTE成像时额外的馈赠。

静音

ZTE的声量

超声波

上图实测比较,ZTE的声音仅比扫描间背景声高出0.3分贝,这点差异经常被人们忽略,误以为MR还没工作。

为什么ZTE序列能够静音呢?

就像我们看不见红外线和紫外线一样,我们也听不见次声波和超声波,声音被我们感知要有两个条件:频率和声强。

声音的频率和声强

超声波

声音的频率和强度只有在都在一个区间内,才能被我们听到。

MR工作时的声音来源

超声波

MR的工作时的声音主要是由线圈震动产生,而牵拉线圈震动的力被称为“洛伦兹力”。当线圈在磁场中通电时,产生的洛伦兹力就会牵动线圈位移,线圈断电,力消失,线圈复位,于是线圈就在通电与断电的切换中单调的摇摆,也就是“震动”,震动的幅度和频率处于人们的听觉阈值内时,MR的声音便被我们听到了。

“洛伦兹力”的大小与电流和场强正相关,所以3T比1.5T的声强大,声音响;线圈的震动频率与电流切换的频率正相关,由于3T的频率普遍高于1.5T,所以3T的频率高,声音尖锐。

ZTE何以静音

超声波

上图所示:

GRE:与层面选择梯度伴行的GRE脉冲激发,随后相位和频率编码梯度顺次对信号编码和读出,在激发和读出信号的过程中,梯度线圈高频地通电与断电,而且电流的方向也会来去切换,频率高,幅度大,所以声音响亮而尖锐。

ZTE:ZTE的特点是先对人体空间编码,随后激发一个小角度脉冲(一般≤5°),然后再在原来空间编码的梯度上微调,就像编码梯度在缓慢爬升,整个过程梯度线圈的电流切换少,幅度低,所以声音小且低。

ZTE成像

ZTE序列

超声波

相较于传统的MR序列,ZTE的突破在于先对扫描区域提前空间编码,随后在脉冲激发之后立即采集信号,实现0ms采集信号,故此得名ZTE。但什么样的采集方式,决定了什么样的K-空间填充方式,这种突破性的扫描次序也决定了ZTE的K-空间填充方式——放射状填充。

ZTE成像

超声波

ZTE开启了MRI的一片新领域,等待着大家探索,我主要基于我的经验展示以下两个方面:ZTE零回波成像和ZTE_MRA。

ZTE 零回波成像 1

超声波

相较于GRE+C,ZTE让我们得以:削弱了不想看到的,看到了难以看到的。

削弱了不想看到的:

红圈内的磁敏感变形:导致筛窦结构紊乱不清。ZTE的0回波采集,使其在还没来得及被磁敏感干扰前就实现了信号的读取成像,“一快遮百丑”。

红色箭头所示的运动伪影:GRE的血管搏动伪影如同水波纹一样喧宾夺主地遮盖了正常的脑部组织。ZTE的快速采集和放射状的K_空间填充,得以冻结运动,且即使有卷褶或运动伪影,也被得体地编码到图像周边。

看到了难以看到的:

 枕垫成像:黄圈内的结构本以为是伪影,后确认是枕垫成像了,ZTE的0回波成像使得以前超短T2/T2*值的结构也能被成像。

颅骨成像:即使TE值短如GRE序列,也未能清晰显示颅骨,而在ZTE上得以显像。

ZTE 零回波成像 2:骨膜/终板 成像

超声波

在常规序列上的骨膜和终板结构在ZTE也能被显像。膝关节骨膜的损伤伴随着骨膜反应,带来疼痛;终板的病变会改变椎体的正常生态,还会加速椎间盘退变,常规序列只能通过间接征象判断它们的改变。

但与成熟的GRE和FSE序列相比,ZTE也有一些软组织对比不足的情况,期待ZTE不断改进,进化成被临床广为接受的序列。

除了超短T2/T2*值成像,ZTE成像也可以用于MRA成像。

ZTE_MRA
 

ZTE_MRA VS TOF_MRA 1

超声波

TOF_MRA在血管弯曲段如颈动脉虹吸段、入颅段、血流缓慢段如血管狭窄所致下游血流缓慢区域,常出现假阳性,或血管狭窄程度被高估,而ZTE_MRA 通过标记血液前后的剪影成像,规避了TOF_MRA 的这一现象。

ZTE_MRA VS TOF_MRA 2:ZTE_MRA(剪影)

超声波

ZTE本质上是GRE序列,所以它的流空效应很弱,基于这个属性,我们可以对同一个部位采集两次,一次正常采集,一次在目标血管上游施加一个饱和脉冲,把流入组织的血液饱和,这样就得到了一组“黑血”的ZTE图像,然后饱和前后的两组ZTE相减,背景被减除,只留血管,这种成像使我们可以不用为TOF的假阳性发愁了。

ZTE_MRA VS TOF_MRA 3:TOF 下游血液的过饱和现象

超声波

TOF则是依托成像区域的紧凑的饱和脉冲饱和静止组织,但也会把在成像区域的血液信号饱和,血液在饱和区域流经的时间越长,被饱和的越多,信号也越低,这就出现了TOF的下游血管和流速缓慢的血管低信号,易被误判。

ZTE_MRA VS TOF_MRA 4

超声波

常规TOF_MRA能显示基底动脉迂曲扩张,但右侧大脑中动脉显示不清,ZTE_MRA不仅更清晰地显示了畸形血管团的大小、范围,也可以显示右侧大脑中动脉起源于血管团,提示存在过路型供血。究其原因:缓流速血液易被TOF_MRA饱和,而ZTE_MRA则可规避之。

ZTE作为一个新序列,填补了MRI的一些空白,所谓见微知著,这些空白也许就是以后我们诊断的一个新方向。





审核编辑:刘清

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