一、血液在血管内流动的方式
1、平流:是指血流质点的流动方向都与血管长轴平行,而且血管内所有血流质点的流速是相同的,人体血管腔内几乎没有这样的血流方式。
2、层流:(laminar flow)。层流是一种规则运动,在层流的情况下,血液每个质点的流动方向一致,与管道长轴平行,但各质点的流速不同,在管道轴心处流速最快,越近管壁的轴层流速越慢,各轴层速度矢量为一抛物线图
3、湍流:(turbulence)。泊肃叶定律适用于层流状态。人体的血液循环在正常情况下属于层流形式。然而,当血流速度加速到一定程度或者管腔出现狭窄、急转弯等,层流情况即被破坏,此时血液中各个质点的流动方向不再一致,出现漩涡,称为湍流。在湍流的情况下,泊肃叶定律已不再适用。湍流的形成条件以雷诺(Reynolds数,简写为Re)来判断。
二、流空效应
如果血流方向垂直或接近垂直于扫描层面,当施加90°脉冲时,层面内血管中的血流和周围静止组织同时被激发。
Hurt so Good-7 [In the Style of John Mellencamp (Karaoke Version with Backup Vocals)] Karaoke 当施加180°聚焦脉冲时(TE/2),层面内静止组织受到激发发生相位重聚而在TE时刻产生回波。
被90°脉冲激发过的血液在TE/2时间内已经离开激发层面,不能接受180°脉冲,不产生回波。
下图是自旋回波序列结构图
而此时层面内血管中为TE/2时间内新流入的血液,没有经过90°脉冲的激发,仅接受180°脉冲的激发,也不产生回波,因而血管腔内没有MR信号产生而表现为“黑色”,这就是流空效应。
90°脉冲激发:
当施加180度脉冲的时候,已经被90°激发的血液已经离开180°这个区域,所以之前被激发的离开区域,180°聚焦的这一部分,之前没有被90°脉冲激发,所以不产生信号。
在一定范围内,TE/2越长,流空效应越明显。
三、黑血技术原理
主要是利用了流空效应,在流空效应的基础上做各方面的改进。
问:
既然存在流空效应,那么血管腔不就是黑的吗?为啥还要改进?
答:
其实血管腔内黑不黑,或者说黑的程度以及黑的范围,不能光靠自旋回波序列就能满足的,因为管腔内黑不黑,影响因素很多,比如血液的流速,TE/2时间的长短等,血流越快,流空效应越明显,血管腔就越黑,TE/2时间越长,施加180°聚焦脉冲后,前面已经90°脉冲激励的这部分血液跑的越远,所时间越长,血管腔就越黑。
问:
黑血技术将血管全部变黑了,那怎么判断血管腔?
答:
黑血技术最主要的应用领域不是判断血管腔的,而是对血管壁进行成像的,是MRI筛查血管壁斑块的主要手段,下面介绍黑血技术应用的时候,会提到这部分内容。
四、黑血技术的影响因素
1、血液流速:速度快,流空效应越明显,管腔就越黑,人体血液主要是层流为主,靠管壁的血流速度慢,管腔中心的血流速度快。
2、回波时间的长短,时间越长,流空效应越明显
3、流入增强效应:其实流入增强效应,不光出现在梯度回波序列中,自旋回波序列也可出现流入增强效应,效应越明显,管腔越亮,主要体现在前面一两层。
4、钆对比剂的影响:有些患者增强和血管壁成像一起做,因为钆是粘附性比较增的造影剂,做完增强后接着做黑血技术,势必会影响血管壁的显示,不然误认为是出血性斑块,所以增强要在后面做。
5、其他因素:扫描层厚、层间距等其他参数
五、黑血技术应用
黑血成像技术的应用越来越广泛,尤其血管方面,对血管壁的斑块、主动脉夹层、烟雾病、动脉炎、动脉瘤的应用等,其次就是心脏方面,结合亮血技术,对于提高房室和心肌的对比度。下面主要简单介绍一下血管壁的斑块、动脉夹层、心脏方面的应用。
1、血管壁斑块的应用:MRI黑血技术是对斑块成像的主要手段,可以鉴别急慢性血栓,可通过观察粥样硬化斑块成分判断斑块的易损性,进而有助于评估患者的发病风险、预后,并选择合适的治疗方法。
斑块成分信号分析:脂质核心在T1WI序列为等信号,在T2WI序列为等或低信号;纤维帽在T1WI及T2WI上均为等信号;钙化在T1WI及T2WI上均为低信号。动脉粥样硬化斑块的强化、斑块内高信号及斑块内信号的均质性等MRI征象,均有助于提示斑块的稳定性。
2、动脉夹层的应用:可使血管壁结构得到清晰显示,因此对动脉夹层的直接征象,如双腔征、内膜片及壁内血肿可进行很好的影像学评估。早期研究主要针对夹层动脉的直接征象进行描述及观察,提高了动脉夹层的双腔征及内膜瓣的诊断阳性率。
3、心脏方面的应用:黑血技术可以突出显示心肌以及其他结构,比如心肌梗塞、瓣膜病、心内膜血栓、心脏的粘液瘤以及其他肿瘤等。
六、黑血技术基本方法:
主要就是在流空效应的基础进行的改进方法
双反转BB序列
3D VISTA序列
MSDE技术
QIR(四反转)
SNAP技术
DANTE技术等。
1、双反转BB序列
原理:2D黑血技术中,联用心电门控技术后,先施加90°激发脉冲,然后在采集信号前,心电门控采集到QRS波时,首先施加非层面选择反转脉冲,将所有组织翻转,然后立即施加层面选择反转脉冲(中间可以施加脂肪抑制脉冲,增加诊断价值),使指定层面的信号翻转回来,当非层面选择反转脉冲中血液信号弛豫恢复为零时立即采集MR信号,此时指定层面的血流信号由于流空效应被抑制呈低信号。而层面外血液信号由于信号为零也呈现低信号,达到黑血效果。但需要使用心电门控技术,同时血液抑制效率不高,扫描时间较长。
临床应用:一般只用于扫描范围较小的2D成像。
双反转恢复序列
三反转恢复序列
2、3D VISTA序列
SIEMENS:SPACE
GE:CUBE
PHILIPS:VISTA
原理:是一种3D自旋回波类序列,继承自旋回波类序列实现流空效应的优势下,本身3D序列,进行两个方向的相位编码,分割得更细致,血液信号的抑制更加明显,同时能够做到三个方向的各向同性,进行MPR(多平面重建)或CPR(曲面重建)时不会几何失真。与2DBB序列相比,3D VISTA序列扫描范围更大,层间分辨率更高。
六、总结
黑血技术仅仅依靠流空效应是不够的,需要结合双反转、三反转、四反转、SNAP、DANTE技术等,才能达到一个将血液抑制的理想化的图像。
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