垂体三维快速梯度回波成像
作者：郑君惠 梁长虹 谭绍恒 曾琼新 黄飚 黄美萍
单位：郑君惠(510080 广东省人民 医院MR室)；梁长虹(510080 广东省人民 医院MR室)；谭绍恒(510080 广东省人民 医院MR室)；曾琼新(510080 广东省人民 医院MR室)；黄飚(510080 广东省人民 医院MR室)；黄美萍(510080 广东省人民 医院MR室)
关键词：垂体；二维自旋回波技术；三维快速梯度回波技术
放射学实践000210 【摘要】 目的：探讨垂体增强检查中，三维快速梯度 回波T1加权序列(3D-FFE T1WI)的参数优化，并与二维自旋回波T1加权序列(2D-SE T1WI)的图像质量进行比较。方法：使用1.5T高场MR成像仪及头颅正交线圈。30例脑垂体均行冠状位2D-SE T1WI和3D-FFE T1WI检查。结果：3 D-FFE T1WI时，重复时间/回波时间/翻转角为30ms/9ms/20°最佳。3D-FFE T1WI 序列增强扫描的单层图像信噪比较2D-SE T1WI图像差(P<0.05)，但叠加3D-FFE相邻层面至相当于2D-SE层厚时，信噪比与2D-SE比较基本上相等。病变与正常组织对比噪声比，3D-FFE T1WI明显优于2D-SE T1WI(P<0.01)。结论：3D-FF E T1WI的空间分辨力高，病变/正常垂体组织对比噪声比，3D-FFE明显优于2D-SE(P <0.01)。
, http://www.100md.com
Three dimension acquisition of fast gradient echo sequence for
pituit ary gland
Zheng Junhui,Liang Changhong,Tan Shaoheng,et al.
(Department of Radiology,Guangdong Provincial Hospital,Guangzhou 510080)
【Abstract】 Objective:To evaluate the optimization of 3D acqui sition on fast field echo (FFE) sequence and to compare its image quality to tha t of 2D-SE T1-weighted images. Methods:1.5T MR system and he ad quadrature coil were used.Coronal sections on 2D-SE T1WI and 3D-FFE T1W I were acquired in 30 patients.Results:The optimization paramete rs in 3D-FFE were TR/TE/flip angle＝30ms/9ms/20°. SNR of single slice on 3 D-FFE T1WI was worse than that on 2D-SE T1WI (P<0.05),but that of the equal thickness on 3D-FFE T1WI was equal to that on 2D-SE T1WI.CNR of les ion/pituitary tissue on 3D-FFE T1WI was superior to that on 2D-SE T1WI(P <0.01).Conclusions:The spatial resolution and CNR of lesi on/pituitary tissue on 3D-FFE T1WI were superior to those on 2D-SE T1WI.
, 百拇医药
【Key words】 Pituitary 2D-SE 3D-FFE
常规SE成像对磁场不均匀、不敏感及可以取得高对比度的T2加权图像，但扫描层厚相 对较厚及扫描时间较长，而且通常使用二维技术扫描。二维扫描技术为避免交叉(cross tal k)伪影，又必须有一定的层间距(层厚的10%以上)。厚层扫描时，部分容积效应可掩盖小病 灶，层间距又可能遗漏小病灶，这是二维SE成像技术的局限性[1]。三维快速梯度 回波成像(3D-FFE)无层间距，重建层厚可薄至0.5mm，更有利于小病灶的显示。本文研究了 30例脑垂体增强后3D-FFE T1WI和2D-SE T1WI， 以评价3D-FFE T1WI在垂体检查中 的临床应用价值及最佳成像参数。
材料与方法
垂体MR检查30例，其中男8例，女22例，年龄9～75岁。研究对象包括：垂体微腺瘤20例 ，垂体大腺瘤5例，正常5例。
, http://www.100md.com
均用Philips ACS NT15 1.5T超导MR成像仪及头颅正交线圈。所用造影剂为Gd-DTPA ，造影剂使用剂量为0.05mmol/kg，经肘前静脉注射。30例均用相同的检查序列，序列包括 增强前矢状位及冠状位2D-SE T1WI扫描、增强后Keyhole动态扫描、矢状位及冠位2D-SE T1WI及3D-FFE T1WI。扫描参数：矩阵/视野/层厚/层间距/层数/平均采样次 数/重 复时间(TR)/回波时间(TE)/翻转角/扫描时间：2D-SE为：192×256/180mm / 3mm / 0.3mm /9/2/ 550ms / 20ms / 90° / 2′54″；3 D-FFE为192×256/180mm/0.75mm/重叠层厚的10%/40 / 2 /[ KG9〗30ms / 9ms / 20° / 2′34″。30例3D-FFE T1WI，使 用10°、20°、30°、40°及50°不同的翻转角，比较它们的相对信号水平(RSL)。
, 百拇医药
图像质量评价
1. 图像伪影(流动伪影、磁化敏感性伪影)情况分成4个标准。4=没有伪影，3=伪影可见， 但不影响正常的解剖结构。2=伪影明显，掩盖了一部分结构。1=伪影明显，图像结构无法辨 认。
2. 兴趣区信噪比及病变/正常组织对比噪声比测量
在2D-SE T1WI和3D-FFE T1WI所显示的图像相同位置测量信号强度(即象素的平均信 号强度Mn)，测量兴趣区的面积不变。降低窗宽与窗位，确认兴趣区内没有伪影，选择大的 矩形兴趣区，测量背景的平均信号强度作为图像统计噪音的标准差(σ)。
病变/正常组织对比噪声比(L/B CNR)测量病变兴趣区的平均信号强度(MnL)，对比组织(正常 垂体)的平均信号强度(MnB)，背景信号平均值(作为σ)，L/B CNR=(MnL-MnB)/σ。
, 百拇医药
3. 甲、乙两位医师根据自己MRI经验按上述指标对图像进行质量评分。
4. 统计学处理(配对T检验)，根据2D-SE T1WI和3D-FFE T1WI序列扫描所得图像兴趣 区信噪比及病变/正常组织对比噪声比的测量结果，2D-SE T1WI与3D-FFE T1WI序 列图像伪影评分结果，进行差异显著性检验(配对T检验)。
结果
3D-FFE T1WI序列，使用不同的射频翻转角，其相对信号水平见表1。
表1 3D-FFE T1WI不同翻转角，其相对信号水平比较 翻转角
相对信号水平(RSL)
, http://www.100md.com
10°
120%
20°
123%
30°
100%
40°
80%
50°
65%
2D-SE T1WI与3D-FFE T1WI图像伪影评分均数及配对T检验结果见表2。表2 2D-SE T1WI与3D-FFE T1WI序列图像
, 百拇医药
伪影评分均 数及T检验结果
2D-SE T1WI
3D-FFE T1WI
配对T检验
流动伪影
3.53
3.9
P<0.05
磁化敏感性伪影
3.87
3.43
P<0.05
, http://www.100md.com
2D-SE T1WI与3D-FFE T1WI序列兴趣区信噪比(SNR)及病灶/正常组织对比噪声比( CNR)测量结果及配对T检查结果见表3。表3 兴趣区信噪比及病变/正常组织对比噪声比
SNR
CNR
2D-SE T1WI
13.47±2.74
4.45±0.59
3D-FFE T1WI
8.51±0.88
7.88±0.69
, 百拇医药
T检验
P<0.05
P <0.01
讨论 3D-FFE T1WI使用高分辨及短TE技术，可以减低磁场不均匀所引起的信号丢失。另外，采 集后的图像可以按要求重建，重建的图像质量较高，符合诊断要求。有必要的话，还可以进 行层面的均衡，部分改善薄层扫描所引起的信噪比减低。
1. 2D-SE T1WI与3D-FFE T1WI序列图像兴趣区及病变/正常组织对比噪声比
理论上，假若TR远大于TE，那么，2D-SE T1加权序列的信噪比[1]为：
(1)
, 百拇医药
K为磁共振扫描仪品质常数，p为自旋质子密度，NSA为信号平均次数，Nx为频率编码数，Ny 为相位编码数，E1=exp(-TR/T1)及E2*=exp(-TE/T2*) ，Bw为信号带宽。
3D-FFE T1WI序列的信噪比为：
(2)
K为磁共振系统品质常数，p为自旋质子密度，NSA为采集信号平均次数，Nx为频率编码数，N y为相位编码数；Nz为3D扫描层数，E1=exp(-TR/T1)及E2*=exp(-TE/T2*)，Bw为信号带宽。
, 百拇医药
由于2D-SE T1WI与3D-FFE T1WI在扫描层面内空间分辨率相同，病变/正常组织对比噪 声比与病灶的大小相关，其关系如下：
(3)
公式3由公式1、2得出，A代表成像平面内每个象素的面积，ΔZL指病灶在层面选择方向在 扫描层面内所占大小，SNRL为病灶信噪比，而SNRB为对比组织信噪比。公式3表明当病 灶在层面选择方向ΔZL小于或等于3D扫描层厚时，病变/正常对比噪声比与层厚无关。
从表3可见，对于垂体微腺瘤(1～9mm)，3D-FFE T1WI序列的病变/正常对比噪声比明显优 于2D-SE(P<0.01)(图1)。这是因为2D-SE T1WI的L/B CNR仍然按公式3计算，而3D -FFE T1WI扫描技术的L/B CNR为公式3再乘以ΔZL/3D[1]。2D -SE层厚，信噪比好(P<0.05)。假如叠加3D-FFE T1WI层面至相当于2D-SE层 厚的层面信噪比，与2D-SE T1WI基本上相等[2]。增加层厚可增加信噪比，但 没有增加病灶/正常组织相对噪声比(原理见公式3)。在5例大垂体瘤，其2D-SE与3D-FFE显示效果相似(图2)。因此，笔者主张在垂体微腺瘤检查中，常规采用3D-FFE T1WI技术进 行增强扫描。
, http://www.100md.com
图1 同一病人垂体微腺瘤，2D-SE未显示(a)，而3D-FFE清楚可见微 腺瘤低信号区(b)。
图2 垂体瘤在2D-SE(a)和3D-FFE(b)序列上均显示 清楚，其效果相似。
2. 3D-FFE扫描参数选择
2D-SE T1WI序列由90°～180°脉冲组成，其FID和回波见图3。而3D-FFE T1WI序列是 由一系列小翻转角(α)射频激励脉冲组成的，每一个小翻转角脉冲产生一个FID，其FID和回 波见图4，翻转角决定信号强度。本组结果显示翻转角等于20°给出最强的信号强度(见图5) 。
, 百拇医药
短TR明显缩短扫描时间，即使扫描40层，扫描时间才2min 34s，同时3D成像可通过多平面 重建(MPR)技术获得不同方位图像，比二维SE技术大大减少了扫描时间[3]。3D薄层 减少了部分容积效应及流动伪影，但梯度回波技术对磁场均匀度要求高，比2D-SE多见组织 -空气界面的磁化敏感性伪影。采用TE足够短(T1E=9)，与流动补偿技术，能有效限制磁 化敏感性伪影。因此，3D-FFE优化参数：重复时间(T1R)/回波时间(T1E)/翻转角为30m s/9ms/20°。
图3 2D-SE序列FID和回波。
图4 FFE序列FID和回波。
, 百拇医药
图5 FFE序列不同翻转角的信号强度曲线。
小结
3D-FFE T1WI的空间分辨力高，病变/正常垂体组织对比噪声比，3D-FFE明显优于2D-SE (P<0.01)。
参考文献
[1]Debiao Li,Rober TW,Weili Li. Magnetic resonance imaging of the brain with Gd-DTPA: comparison of T1-weighted spin-echo and 3D gradient-echo seq uences[J]. JMRI,1996,6(3)∶415-423.
[2]陈敏,杜安涛,王占立,等. 腹部磁共振成像的临床应用[J]. 中华放射学杂志,1994,28 (8)∶517-521.
[3]葛玉林,戴建平,高培毅. 梯度回波技术与应用[J]. 国外医学:临床放射学分册,1996, 19(2)∶87.
(1999-07-01 收稿), 百拇医药
单位：郑君惠(510080 广东省人民 医院MR室)；梁长虹(510080 广东省人民 医院MR室)；谭绍恒(510080 广东省人民 医院MR室)；曾琼新(510080 广东省人民 医院MR室)；黄飚(510080 广东省人民 医院MR室)；黄美萍(510080 广东省人民 医院MR室)
关键词：垂体；二维自旋回波技术；三维快速梯度回波技术
放射学实践000210 【摘要】 目的：探讨垂体增强检查中，三维快速梯度 回波T1加权序列(3D-FFE T1WI)的参数优化，并与二维自旋回波T1加权序列(2D-SE T1WI)的图像质量进行比较。方法：使用1.5T高场MR成像仪及头颅正交线圈。30例脑垂体均行冠状位2D-SE T1WI和3D-FFE T1WI检查。结果：3 D-FFE T1WI时，重复时间/回波时间/翻转角为30ms/9ms/20°最佳。3D-FFE T1WI 序列增强扫描的单层图像信噪比较2D-SE T1WI图像差(P<0.05)，但叠加3D-FFE相邻层面至相当于2D-SE层厚时，信噪比与2D-SE比较基本上相等。病变与正常组织对比噪声比，3D-FFE T1WI明显优于2D-SE T1WI(P<0.01)。结论：3D-FF E T1WI的空间分辨力高，病变/正常垂体组织对比噪声比，3D-FFE明显优于2D-SE(P <0.01)。
, http://www.100md.com
Three dimension acquisition of fast gradient echo sequence for
pituit ary gland
Zheng Junhui,Liang Changhong,Tan Shaoheng,et al.
(Department of Radiology,Guangdong Provincial Hospital,Guangzhou 510080)
【Abstract】 Objective:To evaluate the optimization of 3D acqui sition on fast field echo (FFE) sequence and to compare its image quality to tha t of 2D-SE T1-weighted images. Methods:1.5T MR system and he ad quadrature coil were used.Coronal sections on 2D-SE T1WI and 3D-FFE T1W I were acquired in 30 patients.Results:The optimization paramete rs in 3D-FFE were TR/TE/flip angle＝30ms/9ms/20°. SNR of single slice on 3 D-FFE T1WI was worse than that on 2D-SE T1WI (P<0.05),but that of the equal thickness on 3D-FFE T1WI was equal to that on 2D-SE T1WI.CNR of les ion/pituitary tissue on 3D-FFE T1WI was superior to that on 2D-SE T1WI(P <0.01).Conclusions:The spatial resolution and CNR of lesi on/pituitary tissue on 3D-FFE T1WI were superior to those on 2D-SE T1WI.
, 百拇医药
【Key words】 Pituitary 2D-SE 3D-FFE
常规SE成像对磁场不均匀、不敏感及可以取得高对比度的T2加权图像，但扫描层厚相 对较厚及扫描时间较长，而且通常使用二维技术扫描。二维扫描技术为避免交叉(cross tal k)伪影，又必须有一定的层间距(层厚的10%以上)。厚层扫描时，部分容积效应可掩盖小病 灶，层间距又可能遗漏小病灶，这是二维SE成像技术的局限性[1]。三维快速梯度 回波成像(3D-FFE)无层间距，重建层厚可薄至0.5mm，更有利于小病灶的显示。本文研究了 30例脑垂体增强后3D-FFE T1WI和2D-SE T1WI， 以评价3D-FFE T1WI在垂体检查中 的临床应用价值及最佳成像参数。
材料与方法
垂体MR检查30例，其中男8例，女22例，年龄9～75岁。研究对象包括：垂体微腺瘤20例 ，垂体大腺瘤5例，正常5例。
, http://www.100md.com
均用Philips ACS NT15 1.5T超导MR成像仪及头颅正交线圈。所用造影剂为Gd-DTPA ，造影剂使用剂量为0.05mmol/kg，经肘前静脉注射。30例均用相同的检查序列，序列包括 增强前矢状位及冠状位2D-SE T1WI扫描、增强后Keyhole动态扫描、矢状位及冠位2D-SE T1WI及3D-FFE T1WI。扫描参数：矩阵/视野/层厚/层间距/层数/平均采样次 数/重 复时间(TR)/回波时间(TE)/翻转角/扫描时间：2D-SE为：192×256/180mm / 3mm / 0.3mm /9/2/ 550ms / 20ms / 90° / 2′54″；3 D-FFE为192×256/180mm/0.75mm/重叠层厚的10%/40 / 2 /[ KG9〗30ms / 9ms / 20° / 2′34″。30例3D-FFE T1WI，使 用10°、20°、30°、40°及50°不同的翻转角，比较它们的相对信号水平(RSL)。
, 百拇医药
图像质量评价
1. 图像伪影(流动伪影、磁化敏感性伪影)情况分成4个标准。4=没有伪影，3=伪影可见， 但不影响正常的解剖结构。2=伪影明显，掩盖了一部分结构。1=伪影明显，图像结构无法辨 认。
2. 兴趣区信噪比及病变/正常组织对比噪声比测量
在2D-SE T1WI和3D-FFE T1WI所显示的图像相同位置测量信号强度(即象素的平均信 号强度Mn)，测量兴趣区的面积不变。降低窗宽与窗位，确认兴趣区内没有伪影，选择大的 矩形兴趣区，测量背景的平均信号强度作为图像统计噪音的标准差(σ)。
病变/正常组织对比噪声比(L/B CNR)测量病变兴趣区的平均信号强度(MnL)，对比组织(正常 垂体)的平均信号强度(MnB)，背景信号平均值(作为σ)，L/B CNR=(MnL-MnB)/σ。
, 百拇医药
3. 甲、乙两位医师根据自己MRI经验按上述指标对图像进行质量评分。
4. 统计学处理(配对T检验)，根据2D-SE T1WI和3D-FFE T1WI序列扫描所得图像兴趣 区信噪比及病变/正常组织对比噪声比的测量结果，2D-SE T1WI与3D-FFE T1WI序 列图像伪影评分结果，进行差异显著性检验(配对T检验)。
结果
3D-FFE T1WI序列，使用不同的射频翻转角，其相对信号水平见表1。
表1 3D-FFE T1WI不同翻转角，其相对信号水平比较 翻转角
相对信号水平(RSL)
, http://www.100md.com
10°
120%
20°
123%
30°
100%
40°
80%
50°
65%
2D-SE T1WI与3D-FFE T1WI图像伪影评分均数及配对T检验结果见表2。表2 2D-SE T1WI与3D-FFE T1WI序列图像
, 百拇医药
伪影评分均 数及T检验结果
2D-SE T1WI
3D-FFE T1WI
配对T检验
流动伪影
3.53
3.9
P<0.05
磁化敏感性伪影
3.87
3.43
P<0.05
, http://www.100md.com
2D-SE T1WI与3D-FFE T1WI序列兴趣区信噪比(SNR)及病灶/正常组织对比噪声比( CNR)测量结果及配对T检查结果见表3。表3 兴趣区信噪比及病变/正常组织对比噪声比
SNR
CNR
2D-SE T1WI
13.47±2.74
4.45±0.59
3D-FFE T1WI
8.51±0.88
7.88±0.69
, 百拇医药
T检验
P<0.05
P <0.01
讨论 3D-FFE T1WI使用高分辨及短TE技术，可以减低磁场不均匀所引起的信号丢失。另外，采 集后的图像可以按要求重建，重建的图像质量较高，符合诊断要求。有必要的话，还可以进 行层面的均衡，部分改善薄层扫描所引起的信噪比减低。
1. 2D-SE T1WI与3D-FFE T1WI序列图像兴趣区及病变/正常组织对比噪声比
理论上，假若TR远大于TE，那么，2D-SE T1加权序列的信噪比[1]为：
(1), 百拇医药
K为磁共振扫描仪品质常数，p为自旋质子密度，NSA为信号平均次数，Nx为频率编码数，Ny 为相位编码数，E1=exp(-TR/T1)及E2*=exp(-TE/T2*) ，Bw为信号带宽。
3D-FFE T1WI序列的信噪比为：
(2)K为磁共振系统品质常数，p为自旋质子密度，NSA为采集信号平均次数，Nx为频率编码数，N y为相位编码数；Nz为3D扫描层数，E1=exp(-TR/T1)及E2*=exp(-TE/T2*)，Bw为信号带宽。
, 百拇医药
由于2D-SE T1WI与3D-FFE T1WI在扫描层面内空间分辨率相同，病变/正常组织对比噪 声比与病灶的大小相关，其关系如下：
(3)公式3由公式1、2得出，A代表成像平面内每个象素的面积，ΔZL指病灶在层面选择方向在 扫描层面内所占大小，SNRL为病灶信噪比，而SNRB为对比组织信噪比。公式3表明当病 灶在层面选择方向ΔZL小于或等于3D扫描层厚时，病变/正常对比噪声比与层厚无关。
从表3可见，对于垂体微腺瘤(1～9mm)，3D-FFE T1WI序列的病变/正常对比噪声比明显优 于2D-SE(P<0.01)(图1)。这是因为2D-SE T1WI的L/B CNR仍然按公式3计算，而3D -FFE T1WI扫描技术的L/B CNR为公式3再乘以ΔZL/3D[1]。2D -SE层厚，信噪比好(P<0.05)。假如叠加3D-FFE T1WI层面至相当于2D-SE层 厚的层面信噪比，与2D-SE T1WI基本上相等[2]。增加层厚可增加信噪比，但 没有增加病灶/正常组织相对噪声比(原理见公式3)。在5例大垂体瘤，其2D-SE与3D-FFE显示效果相似(图2)。因此，笔者主张在垂体微腺瘤检查中，常规采用3D-FFE T1WI技术进 行增强扫描。
, http://www.100md.com
图1 同一病人垂体微腺瘤，2D-SE未显示(a)，而3D-FFE清楚可见微 腺瘤低信号区(b)。
图2 垂体瘤在2D-SE(a)和3D-FFE(b)序列上均显示 清楚，其效果相似。
2. 3D-FFE扫描参数选择
2D-SE T1WI序列由90°～180°脉冲组成，其FID和回波见图3。而3D-FFE T1WI序列是 由一系列小翻转角(α)射频激励脉冲组成的，每一个小翻转角脉冲产生一个FID，其FID和回 波见图4，翻转角决定信号强度。本组结果显示翻转角等于20°给出最强的信号强度(见图5) 。
, 百拇医药
短TR明显缩短扫描时间，即使扫描40层，扫描时间才2min 34s，同时3D成像可通过多平面 重建(MPR)技术获得不同方位图像，比二维SE技术大大减少了扫描时间[3]。3D薄层 减少了部分容积效应及流动伪影，但梯度回波技术对磁场均匀度要求高，比2D-SE多见组织 -空气界面的磁化敏感性伪影。采用TE足够短(T1E=9)，与流动补偿技术，能有效限制磁 化敏感性伪影。因此，3D-FFE优化参数：重复时间(T1R)/回波时间(T1E)/翻转角为30m s/9ms/20°。
图3 2D-SE序列FID和回波。
图4 FFE序列FID和回波。
, 百拇医药
图5 FFE序列不同翻转角的信号强度曲线。
小结
3D-FFE T1WI的空间分辨力高，病变/正常垂体组织对比噪声比，3D-FFE明显优于2D-SE (P<0.01)。
参考文献
[1]Debiao Li,Rober TW,Weili Li. Magnetic resonance imaging of the brain with Gd-DTPA: comparison of T1-weighted spin-echo and 3D gradient-echo seq uences[J]. JMRI,1996,6(3)∶415-423.
[2]陈敏,杜安涛,王占立,等. 腹部磁共振成像的临床应用[J]. 中华放射学杂志,1994,28 (8)∶517-521.
[3]葛玉林,戴建平,高培毅. 梯度回波技术与应用[J]. 国外医学:临床放射学分册,1996, 19(2)∶87.
(1999-07-01 收稿), 百拇医药