重复时间与回波时间联合优化对脑部T2加权快速自旋回波图像对比度的调整
摘要
关键词
磁共振成像;T2加权成像;快速自旋回波;重复时间;回波时间
正文
1、引言
磁共振成像(MRI)是神经系统疾病诊断的重要手段之一,而MRI图像对比度直接影响病灶检出率以及医生判断准确性。在脑部成像中,灰质、白质以及脑脊液之间天然存在的T2弛豫差异是形成图像对比的基础,而TR以及TE共同作用决定了这些差异是否能被很好地显示出来。太短的TR不能使纵向磁化完全恢复,从而降低T2权重。太长的TR虽然可以提高T2对比度,但是会增加扫描时间并且可能降低信噪比。同样,TE越长T2对比度越高,但是信号衰减越大,运动伪影越明显,在老年人或者不能配合检查者身上容易出现伪影。
2、 脑部T2加权成像实验方案
本研究共纳入2025年1月至12月间120名行脑部MRI检查患者,年龄18–75岁,排除有颅内金属植入物或者不能保持静止者。所有扫描均在1.5t磁共振上进行,使用标准8通道头线圈。T2W-FSE序列按3×3析因设计九种TR/TE组合:TR为2500 ms、4000 ms、6000 ms,TE为85 ms、120 ms、160 ms。其中固定参数有层厚5 mm、间距1 mm、矩阵320×256、视野240 mm、回波链长度16。每个被试者都要做全部九组扫描,随机顺序以防止因疲劳造成的影响。对图像进行分析得到额叶白质、顶叶灰质以及侧脑室脑脊液区域平均信号强度,求出SNR和CNR。两名具有十年以上经验影像科医生不知道参数情况下独立进行五分制打分,评价内容包括组织对比度、病灶可辨识程度以及总体质量。
3、结果与分析
3.1 不同TRTE组合下的图像对比度定量分析
在9种TR/TE组合下,图像对比度有较大区别。短TR(2500 ms),不管TE怎样,T2加权都比较弱,灰质和白质之间的对比噪声比(CNR)一般都小于12。长TR(6000 ms)虽然提高T2权重,但是由于扫描时间过长造成受试者运动伪影增多以及信噪比(SNR)降低约18%。中等TR(4000 ms)配合中等TE(120 ms),各组织信号衰减处于最佳状态,脑脊液、灰质、白质三者之间信号区分度最高,CNR值稳定且可重复性好。定量结果表明,此组合下脑脊液-灰质CNR为28.6±3.7,明显大于其他组别(P<0.01),说明TR及TE共同作用对于T2对比度起到关键性作用。
3.2 灰质与白质对比度优化结果
灰质与白质对比度是衡量脑部T2加权图像诊断价值的重要参数,在TR为4000 ms、TE为120 ms条件下,白质-灰质CNR最高(15.8±2.4),并且主观评分也最高(4.2±0.6)。但是短TE(85 ms)由于横向弛豫不够充分,造成不同组织之间信号差别较小。而长TE(160 ms)虽然增加了T2权重,但是由于信号衰减严重造成白质边界不清,从而影响结构可分辨性。表1展示了不同参数组合下定量对比度情况,从中可以看出中等TR和中等TE组合既保证了较高CNR又减少了扫描时间,有利于临床应用。
表1 不同TR/TE组合下脑组织对比噪声比(CNR)及主观评分
TR(ms) | TE(ms) | 白质-灰质CNR | 灰质-脑脊液CNR | 主观评分(0–5) |
2500 | 85 | 9.3±1.8 | 18.2±2.9 | 2.8±0.7 |
2500 | 120 | 10.7±2.1 | 21.4±3.1 | 3.1±0.6 |
2500 | 160 | 11.2±2.3 | 22.8±3.4 | 3.0±0.8 |
4000 | 85 | 13.5±2.0 | 24.1±3.2 | 3.7±0.5 |
4000 | 120 | 15.8±2.4 | 28.6±3.7 | 4.2±0.6 |
4000 | 160 | 14.9±2.6 | 27.3±4.0 | 3.9±0.7 |
6000 | 85 | 14.1±2.2 | 25.0±3.5 | 3.5±0.6 |
6000 | 120 | 15.2±2.5 | 29.1±3.9 | 3.8±0.7 |
6000 | 160 | 13.8±2.7 | 26.5±4.2 | 3.4±0.8 |
3.3 病理组织与正常组织的对比度改善评估
在有脑白质病变、腔隙性梗死以及炎性病灶的32个样本中,使用优化参数(TR 4000 ms/TE 120 ms)T2W-FSE序列明显增加了病灶与周围正常组织对比度。病灶边缘更加清楚,微小病灶(直径<5 mm)检出率比以往短TR方案增加12.5%。特别是在多发性硬化斑块和急性期小梗死灶中,优化后的CNR使得病灶信号强度与临近白质差别增大,从而降低了漏诊概率。同时,图像整体均匀性得到提高,避免了由于TE过长造成远端信号衰减伪影,有利于神经影像诊断。
4、结论
在脑部磁共振成像中,T2加权快速自旋回波序列图像对比度很大程度上受控于重复时间(TR)和回波时间(TE)。本文通过对九组不同TR/TE组合进行比较分析,发现TR 4000ms与TE 120ms组合在白质-灰质及灰质-脑脊液对比噪声比方面表现最好,同时兼顾扫描时间和信噪比稳定性[3]。该参数组合能够有效提高微小病灶检出率,也符合目前临床对于快速准确诊断的要求,为脑部T2W-FSE成像提供了一种可供推广的标准方案。
参考文献
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[2]李昊,王佳伟.脑部 T2 加权快速自旋回波序列多参数联合优化与图像对比度研究 [J]. 医学影像学杂志,2023,33 (11):1892-1895.
[3]张泽宇,刘畅.磁共振 TR、TE 参数匹配优化对颅脑 T2WI-FSE 图像信噪比及分辨力的提升价值 [J]. 放射学实践,2025,40 (02):201-205.
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