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磁共振压脂技术STIR、SPIR、SPAIR傻傻分不清?

磁共振常用压脂序列中的SPIR、SPAIR、STIR几个序列,光是看英文名字就有点头大,更不要说里面的具体差别了。

所以大多数朋友遇到这个问题的时候都是敬而远之,就当它们是一回事,反正报告不都是一样写,还管它干哈?

非也,要想不沦为时代奴隶、看片的匠人,我们还是要多多自我修炼一下。

只有做到知其然知其所以然,报告才能不断得到精进。

废话不多说,咱们开嗑~


(一)SPIR序列

SPIR(Spectral Presaturaton with Inversion Recovery),即频率选择饱和法抑脂技术,利用的是水中H质子与脂肪中H质子进动频率差异来抑脂的(这个进动频率差异是化学位移伪影的本质,也是波谱成像的基础原理)。

在施加90°RF之前先施加一个预饱和脉冲,这个预饱和脉冲的激发角度在90-180°之间,只选择性激发脂肪所处的频率范围,该预饱和脉冲施加后等待TI时间之后脂肪经过0点(纵向磁化矢量为0),此时再施加90°RF脉冲,脂肪因为纵向弛豫为零而不产生信号,人体内其它非脂肪成分则正常产生信号。具体过程见下图↓

与常规SE序列相比,SPIR序列主要是多了TI部分,即施加预饱和脉冲的部分,注意这个脉冲的翻转角大于90°而小于180°。

SPIR压脂序列与增强序列联用图像,尽管盆腔是中线结构,但左侧髋部仍然被伪影掩盖掉(红箭),这是SPIR最常见的缺陷,不过其它区域图像信噪比较好,非常细腻。

小结:

▲SPIR技术主要优势:扫描时间增加不明显,而且可以与SE、FSE、GRE以及增强序列联合使用,很方便;

▼SPIR技术主要缺陷:

①由于水中H质子与脂肪中H质子的进动频率差异只有3.5ppm,因此该技术对磁场均匀性要求极高;

②而且扫描视野(FOV)不能太大;

③FOV四周常常抑脂效果较差;

④同时对偏中线结构(如肩关节)的压脂效果也不够理想。

(二)STIR序列

STIR(Short Time Of Inversion Recovery),即短反转时间反转恢复序列,STIR与头颅磁共振中常用的Flair序列本质上类似。

在施加90°RF之前先施加一个180°的非选择性翻转脉冲,把组织内所有成分的纵向磁化矢量均翻转180°,然后不同成分的纵向磁化矢量由-90°向 90°方向开始翻转,等脂肪组织过0点时,施加90°RF脉冲成像,即可起到抑脂的效果。

与SPIR看着很相似,也是多了一个TI,但两者的预脉冲不一样。

上图为STIR与FSE T2联用图像,可见图像颗粒感明显(信噪比较差),椎间盘无法清除显示,但整个图像的FOV却很大,而且咽喉部没有明显伪影,这是SPIR难以做到的。

小结:

▲STIR技术主要优势:可以用于偏中线部位(如肩关节)的压脂,对磁场均匀性要求低,FOV可以比较大;

▼STIR技术主要缺陷:

①由于所有组织成分的纵向磁化矢量均翻转180°,因此,当脂肪过0点时,其它非脂肪成分的纵向磁化矢量尽管不为0,但相比与SE/FSE序列仍然被饱和了一些,因此信噪比降低;

②扫描时间延长;

③不能用于增强序列,因为病灶内非脂肪成分打药后T1时间会缩短,一旦和脂肪T1时间相同即可被抑制掉;

④平扫时,其它与脂肪T1时间相同的组织成分(如出血、蛋白)存在被抑制的可能性。

(二)SPAIR序列

SPAIR(SPectral Attenuated Inversion Recovery),即频率衰减反转恢复序列。SPAIR不光与SPIR名字长得很像,连原理图都很像,为方便对比,我把SPIR的原理图也放到下边。

SPAIR相当于把SPIR的频率选择性预饱和脉冲换成了180°,相当于同时结合了以上两种压脂序列的优势。

上图为SPAIR,下图为SPIR的原理图

采用SPAIR序列的肩关节图像,信噪比较高,伪影不明显~

从原理就能发现,SPAIR是目前最好用的压脂序列,但为什么不全采用该序列进行抑脂呢?因为SPAIR的预饱和脉冲采用了180°的翻转角,所以扫描时间会延长,这可能是该序列相较于SPIR和STIR的唯一缺点了。

写到这里,不妨稍微总结一下三个序列的差异(主要在预饱和脉冲上):

STIR序列:非频率选择性的180°翻转角预饱和脉冲;

SPIR序列:频率选择性的90-180°之间翻转角的预饱和脉冲;

SPAIR序列:频率选择性的180°翻转角的预饱和脉冲;

值得注意的是,SPIR序列中的90-180°翻转角和SPAIR序列中180°翻转角看起来区别不大,但两者所耗时间差异明显,主要是其涉及到的具体物理原理不一样,我也不懂,不瞎说。

全文总结--不同压脂序列对MR影像诊断的影响:

█ 对STIR序列而言,有时候信号被抑制掉并不一定代表该组织含有脂肪成分,还有可能是别的情况,例如出血、蛋白等(只要与脂肪T1时间相同均可以被抑制);除了存在“过度”抑制的情况,STIR也不是百分之百能够把脂肪信号抑制干净的;

█ 而对SPIR序列而言,图像在结构特殊的地方,如FOV的四周、膈肌附近、腹壁处的高信号有可能还是脂肪成分,存在抑制不彻底的情况更多见一些,由于采用的预饱和脉冲具有很好的频率选择性,只要操作者不出现严重错误,一般不会存在“过度”抑制的情况;

█ 尽管SPAIR集众家之所长于一身,也不是一点毛病没有,由于施加了频率选择性的180°预饱和脉冲,所以扫描时间延长的同时,TR时间也不可避免的会延长,延长TR时间导致T2WI权重增加,这显然是增强扫描不愿意看到的,这也是为什么SPIR仍然在使用的另一个原因。

上述提及的情况,大家可以在以后写报告的时候慢慢体会,本文的目的仅在于简单阐明三种压脂序列的原理,最重要的是让大家更深入地了解不同压脂序列的优缺点,能够更加准确地把握和判断组织的成分,从而提高诊断准确性;


后记:本文仅就容易记混淆的三个压脂序列进行阐述,其实同反相位和Dixon技术也是常用的压脂技术,选择性水激发则是很少用到的压脂技术,以后有时间再聊。

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