Кровь имеет длительный показатель T1 приблизительно 1200 мс при напряженности поля 1,5 Тл и поэтому имеет относительно низкий уровень сигнала. Из-за своего длинного значения Т2 кровь может казаться высокой при T2WI.
МРА предоставляет не только морфологическую информацию о кровеносных сосудах, но и количественную информацию о направлении, скорости и потоке крови. Все методы МРА используют или нацеливают некоторые аспекты характеристик кровотока для визуализации.
I. Общие формы кровообращения.
Большинство методов МРА используют эффект потока крови для визуализации. Некоторые методы МРА, даже если они не используют эффект потока крови для визуализации, все равно имеют характеристики потока, которые влияют на сигнал крови.
1.Плоский поток (идеальное состояние, на практике не существует).
2.Ламинарный поток
3.Турбулентный поток (образование вихрей)
Поток крови в сосуде обычно бывает ламинарным и турбулентным одновременно или альтернативно. NR=ρDV/η (NR — число Рейнольдса, представляющее собой отношение силы инерции к вязкости, ρ — плотность крови, D — диаметр сосуда, V — средняя скорость потока крови, η — вязкость крови) NR<2000 имеет тенденцию к ламинарности; NR>3000 — к турбулентности. Чем больше диаметр емкости, тем выше скорость потока и ниже вязкость, тем больше вероятность возникновения турбулентности. Кроме того, стеноз, шероховатость стенки сосуда, бифуркации, повороты или извилистость сосуда могут привести к турбулентности.
Сигнал кровотока зависит от формы кровотока, направления кровотока, скорости кровотока, последовательности импульсов и параметров визуализации.
II. Кровоток с низким уровнем сигнала
1. эффект проточного пространства: направление кровотока перпендикулярно уровню сканирования (чем длиннее TE/2, тем более выражен эффект проточного пространства).
2. ослабление сигнала, вызванное перемещением положения группы протонов в пределах уровня сканирования. (Уровень сканирования параллелен направлению кровотока). 180-градусный импульс может отклонить противофазные протоны, вызванные постоянной неоднородностью основного магнитного поля. Хотя кровоток в пределах уровня сканирования остается в пределах уровня сканирования в течение периода времени TE/2, положение популяции протонов на уровне изменяется по сравнению с импульсом 90 градусов, и среда основного магнитного поля изменяется. Импульс 180 градусов не корректирует внефазную популяцию протонов, вызванную неоднородностью основного магнитного поля, и поэтому сигнал текущей популяции протонов ослаблен по сравнению с неподвижной тканью.
3. внефазность, вызванная различиями в скорости ламинарного потока.
4, Вне фазы из-за молекулярного вращения, вызванного ламинарным потоком.
5, Турбулентность. Это вызывает неравномерное движение кровотока по направлению и скорости, поэтому популяция протонов внутри вокселя будет находиться вне фазы, и МР-сигнал будет значительно ослаблен. Турбулентность, как правило, возникает дистальнее стенозов сосудов, бифуркаций сосудов, поворотов сосудов, аневризмы и т.д.
6. Длинные Т1 характеристики кровотока. В некоторых сверхбыстрых T1WI с очень короткими TR и TE поток мало влияет на сигнал крови, и в основном его значение T1 определяет сигнал крови. Значение T1 крови очень длинное, около 1200 мс при напряженности поля 1,5 Тл, и поэтому представляет собой относительно низкий сигнал.
В-третьих, кровоток с высоким уровнем сигнала
1. Эффект усиления притока. Если кровоток перпендикулярен или по существу перпендикулярен уровню сканирования, а TR выбран относительно коротким, популяция протонов в покоящейся ткани в пределах уровня не успевает пройти достаточную продольную релаксацию и происходит насыщение, в результате чего сигнал ослабляется. В случае кровотока в плоскости сканирования всегда присутствует невозбужденная популяция протонов, которая возбуждается радиочастотными импульсами и производит более сильный сигнал, демонстрируя более высокий сигнал по сравнению с покоящейся тканью. Эффект усиления притока часто наблюдается при градиентно-эховых последовательностях, а также может возникать при спин-эхо последовательностях. При двухмерном многоуровневом сканировании наиболее сильный эффект притока и высокий сигнал наблюдается в первом слое в направлении восходящего потока крови, в то время как сигнал постепенно снижается в других слоях в направлении кровотока из-за постепенного увеличения популяции насыщенных протонов в кровотоке.
2. Феномен диастолического псевдосигнала. ТР совпадает с сердечным циклом.
3. Эффект четного эха. При многоэховой визуализации SE кровоток отображается в виде низкого сигнала на изображениях с нечетными эхосигналами и высокого сигнала на изображениях с четными эхосигналами. Также называется фазовой рекомбинацией четного эха. Хорошо известно, что входящая частота и фаза протонов связаны с напряженностью магнитного поля, и что изменение положения протонов в градиентном магнитном поле вызовет изменение входящей частоты и фазы. Если популяция протонов движется в фазово-кодированном направлении, то даже линейно изменяющееся градиентное магнитное поле может заставить уже разрозненную популяцию протонов воссоединиться в фазе, в результате чего сигнал кровотока будет более интенсивным. Эффект четного эха часто наблюдается в многоэховых последовательностях SE в печени, например, печеночные вены и внутрипеченочные портальные ветви показывают низкий сигнал на первом эхосигнале (PD) и высокий сигнал на втором эхосигнале (T2WI). FSE, благодаря использованию непрерывных 180-градусных импульсов для создания эхоцепочек различной длины, фактически имеет половину эхосигналов в эхоцепочке как нечетные эхосигналы, а другую половину как четные эхосигналы, так что использование FSE для T2WI также покажет эффект равномерного эха, например, на FSE T2WI печени печеночные вены или ветви внутрипеченочной воротной вены могут часто показывать высокий сигнал.
4. Очень медленный кровоток. Кровоток в таких сосудах, как паравертебральное сплетение или тазовое сплетение, очень медленный, и эффект внефазности или пустоты, вызванный потоком, не очевиден. Тогда сигнал кровотока в этих сосудах имеет мало общего с самим потоком, а зависит в основном от значений T1 и T2 крови, которые могут показывать высокий сигнал в T2WI, потому что кровь имеет длинное значение T2.
5. Кровоток показывает высокий сигнал на градиент-эхо последовательности. В отличие от последовательностей SE, эхосигналы в последовательностях GRE генерируются с помощью переключения градиентного поля, которое не требует выбора уровня. Поэтому кровоток, который возбуждается под малыми углами для создания макроскопических поперечных векторов намагниченности, может по-прежнему ощущать переключение градиентного поля и генерировать эхосигналы, несмотря на выход за пределы уровня сканирования, до тех пор, пока он не превышает эффективное градиентное поле и эффективный диапазон катушки регистрации, и, таким образом, не демонстрирует нулевой поток, а относительно высокая интенсивность сигнала.
6. Последовательности Balance-SSFP с использованием ультракоротких TR и TE показывают высокий сигнал, при TR < 5 мс и TE < 2 мс, даже для более быстрых артериальных потоков, где поток (как ламинарный, так и турбулентный) мало влияет на изображение. На этой последовательности интенсивность сигнала ткани зависит от T2/T1, поэтому более длинные значения T2 крови демонстрируются, и как артериальная, так и венозная кровь имеют высокий сигнал. 7. использование контрастных веществ. На последовательности градиентного эхо T1WI с ультракоротким TR и ультракоротким TE сигнал крови минимально зависит от потока и зависит в основном от значения T1. Поскольку TR очень короткий, ткань в целом представляет низкий сигнал из-за насыщения, в этот момент значение T1 крови укорачивается под действием внутривенно вводимого контрастного вещества (которое значительно короче значения T1 жира), в этот момент кровь имеет высокий сигнал.