磁共振动态扫描 MRI Dynamic Scan

教育   2024-11-21 08:03   湖北  
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影像图像一般是静态的图像,但是临床中也有很多动态扫描的。磁共振中最常见的动态扫描包括时间上的动态扫描(动态增强)和空间上的动态成像(运动功能电影)。
可能大家比较熟悉MRI动态增强扫描。注:懋式百科全书原创文章并未在搜狐、网易、新浪、趣头条、360个人图书馆、百家号、东方头条发表,也未授权他们转载,如果读者发现很大可能性是机器自动抓取或者人工搬运,也就是说如果这些平台有同样的文章,就是未经授权的非法盗取,如果发现请举报。那么本期内容介绍磁共振动态扫描。
什么叫MRI动态扫描呢?实际上就是磁共振动态化的扫描。可能有老师说,你这不是废话吗!且听我娓娓道来。
运动是宇宙的本质,只要是时间不同,没有任何物体在空间上是完全静止的。影像成像或者影像扫描再快,都有一个成像时间,所以即使是实时成像,得到的图像(重建的图像)也是前面的瞬时图。
而我们传统影像扫描,在扫描过程中,物体肯定会运动,因为运动是绝对的,而静止是相对的。但是只要没有太大的运动伪影,无论是CT,还是MRI,得到的单一的一幅图像都是静态图或者叫做瞬时图。这种单一的图肯定不是动态的。
而要做MRI动态化扫描,就一定少不了时间这个维度,否则得到的都是静态瞬时图。
我们经常听到的MRI和动态这个词联系在一起的有:动态增强扫描(Dynamic Contrast Enhanced, DCE)。
前文链接:DCE技术——渗透性分析
另外一个就是磁共振动态电影成像或者动态透视触发。
前文链接:磁共振透视技术
实际上不管是动态增强扫描,还是动态电影或者动态透视触发,都属于MRI动态扫描或者MRI动态成像的范畴。
根据动态成像的目的,可以把动态扫描分为:时间上的动态成像空间上的动态成像
不管是时间,还是空间上的动态扫描,实际上都需要引入时间这个维度,否则无法成为动态扫描。
一.时间上的动态成像
时间上的动态成像,我们临床扫描最常见的就是各种动态增强扫描。比如:肝脏动态增强扫描,乳腺动态增强扫描等。
肝脏的动态增强扫描是临床中最常见的,既然叫动态增强,就是动态扫描和增强联系在一起。增强后通过不同时间点的扫描成像,得到组织的动态信号变化。
这种动态增强扫描一般要求在空间上保持一致,也就是不同的动态,体素之间尽量相互匹配,这样便于比较或者绘制时间-信号强度曲线。
图1:肝脏动态增强扫描(不同时相)
所以这也是为什么把肝脏或者乳腺这种DCE叫做时间上的动态成像。因为理想状态下,我们希望的是扫描不同时相,在空间上组织完全静止,保持前后一致(当然这是理想状态)。

图2:肝脏动态增强扫描
如图2所示,从左到右是不同时间轴(时相),从上到下是不同扫描层面(空间)。我们最喜欢的是在横轴位上,所有图像的空间位置保持完全一致。这样便于观察同一组织在不同动态中的信号变化。
当然,很多时候,进行动态增强扫描,由于组织不是绝对静止的,在扫描不同动态时相的时候,有可能组织会运动。这样不同动态之间,不仅时间上有变化,空间上也有变化,这对于我们判断病变或者定量/半定量分析是不利的。所以基于这一点,时间上的动态成像,如果能够做弹性配置或者空间形变校准,这是最理想的。
前文链接:腹部动态增强扫描每期屏气幅度不一致,怎么办?
乳腺DCE也是一个原理,只不过动态一般比肝脏扫描做得更多。
前文链接:乳腺磁共振DCE如何科学地、精准地抓动态

图3:乳腺动态增强扫描
总结一下,时间上的动态扫描主要是各种动态增强,其目的是比较组织在不同时间点上的信号强度变化,通过这个反映组织血供特点或者对比剂摄取情况。

图4~6:不同部位的动态增强扫描
如图4~6,不同部位的动态增强扫描,主要反映不同时间点的信号变化。
二.空间上的动态成像
空间上的动态成像,则着重强调在不同时间点上被成像物体的空间变化。可能很多老师接触动态增强比较多,其他动态成像一时间想不起来。
给大家说一个最常见的空间上的动态成像,颞颌关节的动态扫描。在这个扫描中,一般让患者缓慢张口(开口),然后连续多期(动态)扫描,最后得到一个在空间上动态的图像,形成电影。

图7:颞颌关节TMJ动态扫描
此时的颞颌关节TMJ动态扫描就和增强无关,一般是平扫,主要是为了观察在运动过程中(空间上),组织结构的相对位置和变化。
视频1:颞颌关节动态成像
这种动态增强扫描虽然也有时间轴(时间这个维度),但是时间的相关性并不强,而空间位置的相对变化则是我们感兴趣的。
另一个比较常见的空间动态成像就是小肠电影。
视频2:小肠电影

由于小肠的蠕动是随机的和不规则的,所以小肠电影也是一个空间上的动态成像,主要观察小肠的运动情况,和时间相关性(规律性)完全无关。所以也是一种空间上的动态成像。

还有就是一些关节的动态成像,这个类似于颞颌关节。

视频3:足踝电影成像

上面是一个足踝的电影成像。让患者一边运动足踝(屈伸),一边进行动态扫描,最终得到连续的电影图。而在这个过程中,时间起到的作用是提供一个维度,对于时间相关性并不大,我们关注的重点是空间位置变化。

总结一下,空间上的动态扫描,其关注的重点是组织运动功能或者空间位置变化,和时间无关。各种组织运动电影或者平扫动态成像都可以归为此类。

对于无规则的运动,一般进行的动态扫描,则都是空间上的动态成像。

视频4:胃肠电影成像
三.时空上的动态成像
第三种比较特殊,叫做时空上的动态成像,顾名思义,这种动态扫描既和时间相关,也和空间相关,都非常重要。
大家能想到哪些是时空动态成像?
首先我来说一个,磁共振4D血管成像。
前文链接:4D MRA及Keyhole匙孔技术
磁共振4D血管成像是注射对比剂(也有平扫)连续扫描,得到一个动态的血管成像效果。这种时候我们关注的不仅有空间上的变化(血流连续过程),也有时间上的变化(不同的时相)。
视频5:4D血管成像

打药后连续扫描,可以观察到对比剂随着血流流入血管又流出的整个动态情况,得到连续的动脉和静脉成像的过程。这个过程中,空间很重要(血管的流入-流出情况),因为空间一直在变化(血流);时间也很重要,因为不同时相,血流情况不同,才能反映这种变化。

另外一种时空上的动态扫描则是心脏电影成像。

前文链接:心脏磁共振技术大全(三)

表明上看心脏电影成像,我们可能主要是看心脏的运动情况和收缩功能,仿佛和时间关系不大。但是进行心功能分析的时候,我们则要考虑不同的时相,这是因为收缩期和舒张期不同,心脏运动功能也不同,选择正确的时相对比测量EF准确性很重要。

另外,在诊断中,我们也不能只看心脏运动。因为心脏的运动是和收缩期、舒张期相关的。有一种情况叫做反向运动,就是因为心脏运动和时期不匹配。

因此,心脏电影成像既是一种空间动态(反映心脏运动状态),又是一种时间动态。

心脏功能成像是评估磁共振磁共振检查中最重要的一项,功能学检查或者叫心功能评估主要是在一个心动周期内连续采集不同期相的图像,然后通过心室容积变化,去计算出诸如左室的射血分数EjectionFraction和每搏输出量Stroke Volume。需要进行电影序列扫描,也就是在一个心动周期内连续获得不同时相的一系列图像。

图8:心脏电影序列是一种时空动态成像
进行电影(Cine)序列扫描,也就是在一个心动周期内连续获得不同时相的一系列图像。该序列可以保证结合心电门控技术,在一个心动周期内,采集多个phase的图像。这样在时间和空间上都是动态的。

图9:一个心动周期内采集多个phase得到心脏电影
具体需要在一个心动周期得到多少副图像,则决定了心脏电影成像的时间分辨率及电影帧率(fps)。一个心动周期获得的图像越多,则该电影序列时间分辨率越高,帧率越大。时间分辨率和单个时相扫描速度有关,扫描速度越快,在同样的R-R间期则允许采集的时相越多,时间分辨率越高。由于采用了K空间分段采集技术,所以被检查者心率快慢并不影响电影序列的时间分辨率。
前文链接:什么叫K空间分段技术?

图10、11:不同方位的心脏电影Cine
总结一下时空上的动态扫描,其对于时间和空间都有相关性。比如心脏电影,虽然看的是心脏的运动收缩,但是和时间(心动周期)是有强相关性的。
视频6:心脏电影
另外就是放疗模拟定位,目前也在做一些4D MRI,其目的是为了进行运动管理,肿瘤霸区外扩或者ITV的勾画。这种4D MRI实际上也是一种时空动态成像,因为既要考虑空间位置(放疗的几何精准度),又要考虑时间信息(方面进行运动管理或者放疗的门控)。
四.总结
本期内容总结了一下磁共振动态扫描,包括时间上的动态扫描(一般是动态增强扫描),空间上的动态扫描(一般是功能电影成像),还有时空动态扫描。
有老师在问我主编的《磁共振成像技术与应用》还有没有,我手里没有了,但是平台可以搜到。出版两年半了,目前京东能够搜到。也可以点击下面的链接购买,这是京东搜到的。


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2024.11.21      周四      于       十堰

     Viktor  Lee     李懋



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