1、液體衰減反轉(zhuǎn)恢復(fù)序列及其在中樞神經(jīng)       近年來(lái)自旋回波(SE)和梯度回波(GRE)為磁共振成像(MRI)中最常用的序列。盡管反轉(zhuǎn)恢 復(fù)(inversion recovery,IR)序列可提供比SE序列更好的T1對(duì)比圖像，但因其成像時(shí)間較長(zhǎng)而相對(duì)較少使用。由于腦脊液的影響，傳統(tǒng)的SE、尤其是快速SE(FSE)序列T2WI不利于蛛網(wǎng)膜下腔、腦室內(nèi)和大腦皮層及其鄰近部位病灶的檢出，由于IR序列能夠根據(jù)不同組織所固有的T1值來(lái)選擇性地抑制某種組織的信號(hào)，加之快速成像技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展，IR序列又得以廣泛應(yīng)用。目前，除用于脂肪抑制的短反轉(zhuǎn)

2、時(shí)間反轉(zhuǎn)恢復(fù)(Short TI inversion recovery,STIR)序列外，液體衰減反轉(zhuǎn)恢復(fù)(fluid-attenuated inversion recovery,FLAIR)序列應(yīng)用最為廣泛，尤其在中樞神經(jīng)方面。FLAIR序列能夠在抑制腦脊液信號(hào)的同時(shí)獲得T2加權(quán)程度較高的T2WI，不僅消除了腦脊液的不利影響，使灰白質(zhì)的對(duì)比度減小，提高了對(duì)皮質(zhì)、腦室旁病變的對(duì)比噪聲比，而且也能夠使各種原因(如感染、出血等)造成的腦脊液異常得以顯示，提供許多常規(guī)SE序列所不能夠顯示或顯示不佳的重要信息。在許多疾病的診斷上比常規(guī)SE序列具有更高的敏感度和特異度，已成為MRI檢查中一種重要技術(shù)。一、

3、FLAIR序列的基本原理根據(jù)普通IR序列的信號(hào)強(qiáng)度公式1，2：SIR=M0(1-2e-TI/T1+2e-(TR-TE/2)/T1-e-TR/T1) eTE/T2M0為初始縱向磁化矢量，TI為最初180°反轉(zhuǎn)射頻脈沖(RF)90°RF間的時(shí)間間隔。由于在FLAIR序列中，TR遠(yuǎn)大于TE，故式可簡(jiǎn)化為：SIR=M0(1-2e-TI/T1+e-TR/T1)e-TE/T2于180°反轉(zhuǎn)RF后，置于-Z軸上的質(zhì)子的磁化矢量逐漸喪失，向+Z軸恢復(fù)(T1弛豫)，在某一時(shí)點(diǎn)時(shí)，特定組織的縱向磁化矢量將恢復(fù)至零點(diǎn)(即無(wú)凈縱向磁化矢量)，若于這一“無(wú)效點(diǎn)(null point)”時(shí)發(fā)

4、射90°RF，則該組織將因無(wú)縱向磁化矢量而無(wú)信號(hào)產(chǎn)生。這種情況發(fā)生的條件為：對(duì)快速FLAIR(fast FLAIR,fFLAIR)序列，由于在90°RF后使用了180°RF脈沖鏈以加快數(shù)據(jù) 采集速度，使組織的T1弛豫過(guò)程時(shí)間范圍從常規(guī)FLAIR技術(shù)的TR減至TR-TElast echo ,由T2弛豫所導(dǎo)致的信號(hào)衰減差異(即T2對(duì)比度)由TEeff來(lái)決定，基于上述因素 ，將式修正為：SIR=M0(1-2e-TI/T1+e-(TR-TEl ast)/T1)e-TEeff/T2同理可得使某一組織的信號(hào)得以抑制的條件為為最后的回波時(shí)間，TElast為有效回波時(shí)間(中心回波

5、時(shí)間)。根據(jù)上述公式，只要選擇合適的TR及TI(在fFLAIR序列中，尚須考慮TElast的值)，就可抑制包括腦脊液在內(nèi)許多組織的信號(hào)，在此前提下，通過(guò)選擇適當(dāng)?shù)腡E值，即可獲取不同程度的T2WI而使CSF無(wú)信號(hào)產(chǎn)生。此外，通過(guò)使用較短的TR(如15002000ms)、盡可能短的TE(或TEeff)及相應(yīng)的TI和較短的回波鏈長(zhǎng)度(ETL)，可獲得灰、白質(zhì)對(duì)比更高的、無(wú)CSF偽影的FLAIR序列T1WI。在參數(shù)的選擇中須使TR足夠長(zhǎng)以保證組織的充分弛豫，否則將會(huì)影響圖像的對(duì)比度。在對(duì)T1值較短的組織(如脂肪)進(jìn)行抑制時(shí)(STIR)，若在TR間期內(nèi)組織的縱向磁化矢量得以 完全恢復(fù)，則e-TR/T1

6、0，故TIT1×In2=0.693T1，此時(shí)TI的取值主要受組 織T1值的制約，而受TR的影響則相對(duì)較小。在FLAIR序列中，TI的取值受TR的影響隨TR的 延長(zhǎng)而逐漸減小。對(duì)fFLAIR序列，TI不僅影響層數(shù)，而且也影響ETL和采集帶寬(sampling b andwidths)。隨著讀出時(shí)間的延長(zhǎng)(較長(zhǎng)的ETL或較窄的帶寬),在特定的TI時(shí)間內(nèi)，所能采集 的層面數(shù)將減少。因此，可通過(guò)延長(zhǎng)TI時(shí)間(TR亦相應(yīng)延長(zhǎng))來(lái)增加成像層數(shù)和提高信噪比(窄的采集帶寬)，亦可增加ETL來(lái)減少成像時(shí)間。另外，通過(guò)使用交錯(cuò)(interleaving)技術(shù)， 可成倍地提高層數(shù)/時(shí)間效率，以在特定的TR

7、間期內(nèi)獲取更多的層數(shù)。對(duì)大部分生理組織而言，其T1值隨著外磁場(chǎng)強(qiáng)度(B0)的增強(qiáng)而增加(約與B01/3 呈正比)，但對(duì)高速運(yùn)動(dòng)的小分子物質(zhì)(如自由水)，B0改變對(duì)其T1值的影響不大，而B(niǎo) 0的改變對(duì)T2值的影響甚小(無(wú)改變或隨B0的增強(qiáng)而僅輕微減小)，至少在目前使用的MRI 場(chǎng)強(qiáng)范圍內(nèi)如此。因腦脊液中含有少量蛋白(2040mg/dI),偶極子交叉弛豫(dipolar cross -relaxation)作用將會(huì)使其T1值稍縮短而小于游離水，因此對(duì)不同場(chǎng)強(qiáng)的機(jī)型，一方面 ，腦脊液的T1值將會(huì)有一定的差異(隨B0的增加稍微延長(zhǎng)，但較大部分中等大小分子物 質(zhì)的增加程度明顯為小)，故在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)根據(jù)

8、特定機(jī)型的場(chǎng)強(qiáng)盡可能精確地測(cè)算腦脊液 的T1值，并以此來(lái)確定最佳的TR、TI及TE值；另一方面，由于不同組織T1值的變化程度 不同，從而造成了不同場(chǎng)強(qiáng)機(jī)型下圖像對(duì)比度具有一定的差異。此外，由于影響T1、2 值的因素很多，加之 180°反轉(zhuǎn)射頻脈沖調(diào)整誤差和目前投入臨床使/試用的MRI設(shè)備的場(chǎng)強(qiáng) 差別又很大(0.02T-4T)，故有必要對(duì)不同場(chǎng)強(qiáng)、不同成像方式下FLAIR序列的參數(shù)進(jìn)行比較 和優(yōu)化，并對(duì)其各自的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行對(duì)比，以充分發(fā)揮和拓展FLAIR技術(shù)的應(yīng)用。近年來(lái)，人們已把FLAIR技術(shù)與其它技術(shù)結(jié)合使用，如FLAIR擴(kuò)散成像(diffusion imaging) 、FLAIR梯

9、度自旋回波(FLAIR gradient spin-echo,FLAIR-GRSE)、釓增強(qiáng)FLAIR、同時(shí)抑 制脂肪和水的選擇性部分反轉(zhuǎn)恢復(fù)FLAIR(selective partial inversion-recovery FLAIR, SPIR-FLAIR)及回波平面(echo planar)FLAIR和反轉(zhuǎn)恢復(fù)半傅立葉單次激發(fā)快速自旋回波(i nversion recovery half Fourier single-shot Turbo spin-echo,IR-HASTE)等，并已 取得了一定的經(jīng)驗(yàn)和結(jié)果。二、FLAIR序列中的偽影及一些常見(jiàn)表現(xiàn)在室間孔、中腦導(dǎo)水管、后顱凹腦池及四

10、腦室附近常可見(jiàn)到腦脊液的流動(dòng)偽影，這種偽影的產(chǎn)生是由于腦脊液的流動(dòng)使未接受180°反轉(zhuǎn)脈沖激勵(lì)的腦脊液流入成像層面所致，并可因腦脊液搏動(dòng)而出現(xiàn)于相位編碼的方向上，因此對(duì)這些區(qū)域，尤其是離這些區(qū)域有一定距離且與之在同一相位編碼方向上的高信號(hào)應(yīng)仔細(xì)分析，必要時(shí)需隨訪觀察或通過(guò)改變相位編碼方向重復(fù)掃描等方法加以辨認(rèn)和確定。在第三、四腦室邊緣常襯以薄線狀的高信號(hào)。在90%的 側(cè)腦室額角和77%的側(cè)腦室枕角周圍可見(jiàn)帽狀高信號(hào)，其中54%不對(duì)稱。在SE序列T2WI上額角及腦室周圍亦可見(jiàn)到類似的高信號(hào)，其中額角周圍的帽狀高信號(hào)為可見(jiàn)于各年齡段的正常表現(xiàn)，這是由于該部位髓鞘質(zhì)結(jié)構(gòu)較松散及較多的室管膜

11、下液體所致；腦室周圍的細(xì)線高信號(hào)可見(jiàn)于許多正常老人，這是由于室管膜下膠質(zhì)增生、灶性室管膜脫失及室管膜周圍腦脊液的增加所致。另外，在內(nèi)囊水平的皮質(zhì)脊髓束走行區(qū)亦可見(jiàn)到較高的信號(hào)，并向上延升至半卵圓中心，向下行至橋腦0.55.5cm的范圍(平均為2.5cm)。上述改變與年齡和性別無(wú)關(guān)，但散在于其它部位白質(zhì)內(nèi)高信號(hào)的出現(xiàn)卻隨年齡的增加而增多。另外，Araki等對(duì)133例正常人的研究發(fā)現(xiàn)，97例(73%)垂體柄于FLAIR序列上呈高信號(hào)，其中16例小于10歲者中僅5例呈現(xiàn)為高信號(hào)，經(jīng)測(cè)算，高信號(hào)垂體柄的T2值高于灰質(zhì)或白質(zhì)，推測(cè)可能為垂體柄中的液體成分所致。與SE序列T2WI相比，F(xiàn)LAIR序列T2W

12、I上這些部位的高信號(hào)顯得較為明顯或能夠得以顯示，這是因?yàn)槟X脊液的信號(hào)被抑制(消除了腦脊液的部分容積效應(yīng)及其偽影)和T2加權(quán)的程度更重之故。認(rèn)識(shí)這些表現(xiàn)將有助于對(duì)FLAIR序列上正常和異常高信號(hào)的識(shí)別。對(duì)腦脊液流動(dòng)所產(chǎn)生的高信號(hào)偽影可通過(guò)使用較寬的反轉(zhuǎn)帶(如500%)、預(yù)飽和技術(shù)及ECG門控技術(shù)等消除或減輕。三、臨床應(yīng)用1. 多發(fā)性硬化(MS)：近來(lái)，人們對(duì)FLAIR序列在顯示MS病灶能力上的研究證明，F(xiàn)LAIR序列對(duì)幕上病灶的顯示明顯優(yōu)于其它技術(shù)，尤其利于皮質(zhì)旁及腦室旁病灶的檢出，而對(duì)幕下病灶的顯示則不及FSE和常規(guī)SE(CSE)序列。Tubridy等對(duì)6例MS患者分別行CSE、2DFSE、3

13、DFSE及 多次激發(fā)EPIT2*WI和fFLAIR序列多種技術(shù)檢查，其檢出的病灶數(shù)分別為：CSE?225、 2DFSE?274、3DFSE?320、EPIT2WI?137、fFLAIR?385;EPI?T2WI的敏感度最低且 磁敏感的偽影(尤其是在顳葉及腦干)較重；其中對(duì)幕上病灶的顯示以fFLAIR序列為最好(380 )，3DFSE序列次之(297)，其后依次為2DFSE(264)和CSE(211)序列；在對(duì)幕下病灶的顯示上 則以3DFSE序列為最佳(23)，其后依次為CSE(14)、2DFSE(10)和fFLAIR(5)序列。此外，F(xiàn)ilippi等對(duì)13例發(fā)作-緩解交替的MS患者進(jìn)行了fFL

14、AIR序列T2WI加三倍劑量釓增 強(qiáng)SE序列T1WI與雙回波SE序列PDWI、T2WI加常規(guī)劑量釓增強(qiáng)SE序列T1WI對(duì)照研究，發(fā)現(xiàn)前者對(duì)每例病人的月活動(dòng)病灶平均檢出數(shù)為3.8個(gè)，而后者僅為2個(gè)，因此，fFLAIR序列T2WI與三倍劑量釓增強(qiáng)T1WI的聯(lián)合使用更利于活動(dòng)病灶的檢出，從而能更準(zhǔn)確地對(duì)MS的療效和預(yù)后進(jìn)行估價(jià)。Hashemi等發(fā)現(xiàn)矢狀面薄層(2mm)fFLAIR序列比常規(guī)橫斷面SE序列T2WI及PDWI更利于早期MS病灶的檢出。盡管有一些報(bào)道認(rèn)為，F(xiàn)LAIR序列T2WI比SE序列T2WI更利于脊髓內(nèi)MS病灶的顯示；但近 來(lái)的一些研究卻顯示FLAIR序列T2WI對(duì)脊髓內(nèi)MS病灶的顯示

15、不及SE序列T2WI。Filippi等采用較大及較小像素FSE序列T2WI和fFLAIR序列檢查了13例MS患者，發(fā)現(xiàn)較大像素FSE序列T2WI在7例病人的脊髓內(nèi)共發(fā)現(xiàn)23處病灶(頸段10，胸段12，腰段1)；較小像素FSE序列T2WI在上述7例病人中共發(fā)現(xiàn)17處病灶(頸段7，胸10)；而fFLAIR序列僅在6例病人中檢出9處病灶(頸段5，胸段4)。另外，Keiper等對(duì)15例MS患者進(jìn)行FSE和fFLAIR序列T2WI對(duì)照研究，盡管fFLAIR序列有效地抑制了腦脊液信號(hào)，從而消除了腦脊液搏動(dòng)偽影和截段偽影，但在FSE序列所顯示的30處病灶中，僅5處fFLAIR序列能達(dá)到或優(yōu)于FSE序列水平，

16、對(duì)其中5例FSE序列所顯示的11處病灶中，fFLAIR序列僅4處能達(dá)到FSE序列水平，4處不及FSE序列顯著，3處則未能顯示；同時(shí)發(fā)現(xiàn)TR及TI的縮短均不利于病灶顯示。對(duì)與MS相關(guān)的視神經(jīng)病變(也包括其它原因的視神經(jīng)炎)，則以SPIR-FLAIR技術(shù)最利于病灶顯示及量化分析，優(yōu)于STIR和SPIR序列。2. 蛛網(wǎng)膜下腔病變：常見(jiàn)的蛛網(wǎng)膜下腔病變包括蛛網(wǎng)膜下腔出血(SAH)、腦膜炎及囊腫性病變等。由于常規(guī)SE序列對(duì)此區(qū)域病變的敏感度和/或特異度不高，所以很易漏診或誤診。FLA IR序列則可彌補(bǔ)其不足，對(duì)蛛網(wǎng)膜下腔病變具有很高的敏感度和特異度。Noguchi等對(duì)14例 亞急性及慢性SAH患者和22

17、例正常人行FLAIR、常規(guī)SE序列及CT對(duì)照研究，發(fā)現(xiàn)對(duì)亞急性期SA H的檢出以FLAIR序列最高(100%)，其余分別為SE序列T1WI(36%)，SE序列T2WI(0%)，CT(45%)。在慢性期，F(xiàn)LAIR序列的檢出率為63%，略高于其它方法(但無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義)。對(duì)急性期SAH，其它作者通過(guò)與CT對(duì)照研究顯示，F(xiàn)LAIR序列的準(zhǔn)確度為100%。在急性期SAH，腦脊液 內(nèi)蛋白增加和隨之而產(chǎn)生T1值的縮短為其可在FLAIR像上檢出(呈現(xiàn)高信號(hào))的重要原因；由于腦脊液內(nèi)氧張力較高，限制了抗磁性氧含血紅蛋白向順磁性去氧血紅蛋白的轉(zhuǎn)化，故由去氧血紅蛋白造成的順磁效應(yīng)可忽略不計(jì)。由此可見(jiàn)，與常規(guī)SE序

18、列相比，F(xiàn)LAIR序列可極大地提高對(duì)急性和亞急性SAH的敏感度。與CT相比，F(xiàn)LAIR序列對(duì)幕上SAH至少具有同樣的敏感度，對(duì)幕下SAH，F(xiàn)LAIR序列則具有明顯的優(yōu)勢(shì)。此外，對(duì)非創(chuàng)傷性SAH，F(xiàn)LAIR序列比CT更利于顯示其出血原因(如動(dòng)脈瘤、血管畸形等)；對(duì)慢性期SAH，T2WI可能具有較大的優(yōu)勢(shì)(因它對(duì)具有順磁效應(yīng)的含鐵血黃素造成的失相位效應(yīng)最敏感)，但FLAIR序列對(duì)SAH的特異度則較低，這是因?yàn)樵S多病變(如出血、各種原因的腦膜炎、破裂的皮樣囊腫等)均可于FLAIR序列T2WI上表現(xiàn)為腦脊液的高信號(hào)之故。 Singer等對(duì)21例證實(shí)的蛛網(wǎng)膜下腔病變與41例正常人進(jìn)行了對(duì)照研究，結(jié)果顯示

19、FLAIR序列總的敏感度、特異度和準(zhǔn)確度分別為85%、93%和90%；其中對(duì)15例感染或腫瘤性腦膜炎的敏感度、特異度和準(zhǔn)確度分別為82%、93%和90%；6例急性SAH均顯示為腦脊液高信號(hào)；對(duì)其中8例患者和16例正常人行FLAIR序列T2WI和釓增強(qiáng)SE序列T1WI對(duì)比研究，發(fā)現(xiàn)其敏感度、特異度和準(zhǔn)確度分別為86%、91%、89%和43%、88%、74%。因此認(rèn)為在對(duì)蛛網(wǎng)膜下腔病變的顯示上，F(xiàn)LAIR序列T2WI不僅具有較高的敏感度和特異度，而且優(yōu)于釓增強(qiáng)SE序列T1WI。 在對(duì)位于蛛網(wǎng)膜下腔的表皮樣囊腫與蛛網(wǎng)膜囊腫的鑒別上，F(xiàn)LAIR序列明顯優(yōu)于常規(guī)SE序 列，表皮樣囊腫均呈現(xiàn)為高于腦脊液的

20、異常信號(hào)，而蛛網(wǎng)膜囊腫的信號(hào)與腦脊液的一致，均 為低信號(hào)。3. 顱腦外傷：顱腦外傷為常見(jiàn)的致殘、致死原因。在美國(guó)，顱腦外傷占整個(gè)外傷死亡人數(shù)的50%以上，其常見(jiàn)的后果為硬膜外、硬膜下血腫、SAH、彌漫性軸索損傷、皮質(zhì)損傷、深部灰質(zhì)損傷、腦干損傷、腦室內(nèi)脈絡(luò)叢出血、腦疝及創(chuàng)傷性缺血、梗塞和彌漫性腦水腫等。常規(guī)SE序列在診斷和估價(jià)上具有很高的價(jià)值，但亦有一定的缺陷，除在顯示SAH方面不足外， 對(duì)鄰近腦表面、腦溝、腦池及腦室旁的病灶，由于腦脊液產(chǎn)生的搏動(dòng)偽影、截?cái)鄠斡昂筒糠?容積效應(yīng)的影響而不利于顯示，故FLAIR序列T2WI在對(duì)這些部位病灶的顯示上優(yōu)于常規(guī)SE序列T2WI。Ashikaga等對(duì)56

21、例頭顱外傷的患者行FLAIR和SE序列T2WI對(duì)比研究。結(jié)果顯示，F(xiàn)LAIR序列T2WI的敏感度等于或高于常規(guī)SE序列T2WI，而對(duì)其中9例穹隆及胼胝體部的彌漫性軸索損傷，僅可于矢狀FLAIR像上顯示。4. 顱內(nèi)感染性病變：FLAIR序列除對(duì)前述的腦膜炎具有明顯的優(yōu)勢(shì)外，對(duì)其它各種原因和部位的顱內(nèi)感染均優(yōu)于常規(guī)SE序列。Tsuchiya等對(duì)20例顱內(nèi)感染(腦炎6例，腦膿腫5例，腦膜炎3例，腦膜腦炎2例，Creutzfeldt-Jakob病2例，硬膜外膿腫1例，腦囊蟲(chóng)病1例)的研究顯 示，F(xiàn)LAIR序列對(duì)腦炎、腦膜腦炎的顯示優(yōu)于常規(guī)SE序列，對(duì)2例Creutzfeldt-Jakob病基底 節(jié)區(qū)的

22、病灶，在FLAIR序列上顯示較清，對(duì)硬膜外膿腫、腦膿腫及腦膜炎和腦囊蟲(chóng)病則以增 強(qiáng)SE序列T1WI為好。Thurnher等對(duì)44例HIV陽(yáng)性者行fFLAIR和FSE序列T2WI對(duì)照研究，發(fā)現(xiàn)fFLAIR序列在對(duì)較小和位于皮質(zhì)/皮質(zhì)下區(qū)及深部白質(zhì)內(nèi)病灶的顯示方面明顯優(yōu)于FSE序列T2WI，其中24例中， fFLAIR序列T2WI比FSE序列T2WI檢出的病灶數(shù)多，認(rèn)為在對(duì)HIV腦炎的MRI檢查上，fFLAIR序列T2WI可替代FSE序列T2WI。5. 腦梗塞：腦梗塞為一種常見(jiàn)疾病，其療效和預(yù)后主要取決于早期準(zhǔn)確的診斷。隨著MRI技術(shù)的發(fā)展，尤其是彌散與灌注成像技術(shù)的應(yīng)用，極大地提高了對(duì)其的早期診

23、斷準(zhǔn)確度。但因上述技術(shù)目前尚不能完全普及，故有必要就如何應(yīng)用常規(guī)序列來(lái)提高對(duì)其的早期診斷進(jìn)行探討和研究。FLAIR序列對(duì)急性期腦梗塞及缺氧缺血性腦病的敏感高于常規(guī)SE序列。由于皮 層灰質(zhì)的代謝率較高，易受到缺血的損害，但常規(guī)SE序列T2WI受高信號(hào)腦脊液的影響較大 ，不利于顯示，F(xiàn)LAIR序列則可因無(wú)腦脊液影響之慮而提高對(duì)皮質(zhì)及腦室旁深部白質(zhì)缺血性損傷的顯示。Noguchi等對(duì)19例(23處缺血病灶)發(fā)作后8h內(nèi)的急性腦梗塞患者進(jìn)行了FLAIR和SE序列T2WI對(duì)照研究，F(xiàn)LAIR序列對(duì)其中22處累及灰質(zhì)的病灶均清楚地顯示為高信號(hào)，F(xiàn)LAIR序列T2WI對(duì)SE序列T2WI上未能顯示的3h內(nèi)超急性期病灶尤為有用。在11例近端血管完全閉塞者中，9例于FLAIR像上其遠(yuǎn)端部分血管呈高信號(hào)而得以顯示。此外，在行