常用的脂肪抑制技术

针对上述脂肪组织的特性，MRI可采用多种技术进行脂肪抑制。不同场强的MRI仪宜采用不同的技术，同一场强的扫描机也可因检查的部位、目的或扫描序列的不同而采用不同的脂肪抑制技术。

1．频率选择饱和法频率选择饱和法是最常用的脂肪抑制技术之一，也被称为化学移位选择饱和（chemical shift selective saturation，CHESS）技术。该技术利用的就是脂肪与水的化学位移效应。由于化学位移效应，脂肪中质子的进动频率要比水分子慢3．5ppm。如果在成像序列的激发脉冲施加前，先连续施加一个或数个带宽较窄的脂肪饱和预脉冲，这些预脉冲的频率与脂肪中质子进动频率一致，这样脂肪组织将被连续激发而发生饱和现象，预脉冲产生的Mxy可利用梯度技术予以消除；而水分子中的质子由于进动频率不同不被激发。这时再施加真正成像的射频脉冲，脂肪组织因为饱和不能再接受能量，因而不产生信号，而水分子中的质子可被激发产生信号，从而达到脂肪抑制的目的（图5-1-5）。同样道理，频率选择饱和法也可以进行水抑制并获得脂肪信号的图像。

频率选择脂肪抑制技术的优点在于：①高选择性或特异性。该技术利用的是脂肪和水的化学位移效应，因此信号抑制的特异性较高，主要抑制脂肪组织信号，对其他组织的信号影响较小。②可用于多种序列。该方法可用于SE T1WI或T2WI序列、FSE T1WI或T2WI序列、GRE类序列等。③在1．0T以上的设备中可取得很好的脂肪抑制效果（图5-1-6）。

频率选择饱和法脂肪抑制技术也存在一些缺点：①场强依赖性较大。化学位移的程度与主磁场强度成正比。在1．0T以上高场机，脂肪和水中的质子进动频率差别较大，采用频率选择饱和法进行脂肪抑制效果较好；但在0．5T以下的低场机，脂肪和水中的质子进动频率差别很小，使用频率选择饱和法进行脂肪抑制比较困难。②对磁场的均匀度要求很高。如果磁场不均匀，脂肪饱和预脉冲的中心频率就很难与脂肪中质子的进动频率一致，从而严重影响脂肪抑制效果。因此在使用该技术进行脂肪抑制前，需要对主磁场进行自动或手动匀场（图5-1-7），同时应该去除患者体内或体表有可能影响磁场均匀度的任何物品。③进行大FOV扫描时，视野周边区域脂肪抑制效果较差，这与磁场周边区域的均匀度降低有关。④增加了人体吸收射频的能量。⑤脂肪饱和预脉冲占据TR间期的一个时段，因此将减少同一TR内可采集的层数，如需要保持一定的扫描层数则需要延长TR，这势必会延长扫描时间，并有可能影响图像的对比度。如在1．5T扫描机中，SE T1WI，如果选择TR＝500ms，TE＝8ms，在不施加脂肪抑制技术时，最多可采集26层，如果施加脂肪抑制技术，则最多只能采集12层。

图5-1-5　频率选择饱和法脂肪抑制技术原理

水分子中氢质子的进动频率比脂肪中质子快3．5ppm（1．5T时约为225Hz），图中高频率侧幅度实线峰较高的为水峰，低频率侧幅度较低的虚线峰为脂肪峰。先施加脂肪饱和脉冲，其中心频率与脂肪中氢质子的进动中心频率一致，带宽较窄，仅包含脂肪峰的频率范围，这样只有脂肪组织被激发而饱和，水分子不被激发。当真正的成像脉冲激发时，脂肪组织因饱和而不产生信号，只有水分子能被激发而产生信号

2．STIR技术STIR技术原理在第3章第六节中已经作了介绍。STIR技术是基于脂肪组织短T1特性的脂肪抑制技术，也是目前临床上常用的脂肪抑制技术之一。STIR技术可用IR或FIR序列来完成，目前多采用FIR序列。

由于人体组织中脂肪的T1值最短，因此180°脉冲后其纵向磁化矢量从反向最大到零点所需的时间很短，因此选择短TI则可有效抑制脂肪组织的信号。抑制脂肪组织信号的TI等于脂肪组织T1值的69%。由于在不同的场强下，脂肪组织的T1值将发生改变，因此抑制脂肪组织的TI值也应作相应调整。在3．0T的扫描机上TI一般选择160～180ms，在1．0～1．5T的扫描机上TI一般选择在150～170ms，在0．5T以下的扫描机上TI一般选择在90～140ms。

图5-1-6　频率选择饱和法脂肪抑制技术的临床应用

A．为右侧腮腺混合瘤，在1．0T扫描机上利用SE T1WI脂肪抑制序列进行横断面增强扫描，强化的病灶清楚显示（白箭）；B．为1．5T肝脏横断面FSE脂肪抑制T2WI，脂肪抑制效果良好，左肝转移瘤清楚显示（白箭）；C．为左侧胫骨急性化脓性骨髓炎，在1．5T扫描机上采用FSE脂肪抑制T2WI进行冠状面扫描，脂肪抑制效果良好，骨髓水肿及周围软组织水肿清楚显示（白箭）

图5-1-7　频率选择饱和法脂肪抑制技术要求均匀的磁场

这是两幅足踝部FSE脂肪抑制T2WI的矢状面图像，A．未进行匀场，由于主磁场不均匀，脂肪抑制效果很差，仅胫骨下段脂肪抑制较好，其他足踝部骨的骨髓及皮下脂肪均未能抑制；B．采用手动匀场后，主磁场均匀度增高，脂肪抑制效果明显好转

STIR技术的优点在于：①场强依赖性低。由于该技术基于脂肪组织的T1值，所以对场强的要求不高，低场MRI仪也能取得较好的脂肪抑制效果。②与频率选择饱和法相比，STIR技术对磁场的均匀度要求较低。③大FOV扫描也能取得较好的脂肪抑制效果（请参阅图3-6-6）。STIR技术的缺点表现为：①信号抑制的选择性较低。如果某种组织（如血肿等）的T1值接近于脂肪，其信号也被抑制。②由于TR延长，扫描时间较长。③一般不能应用于增强扫描，因为被增强组织的T1值有可能缩短到与脂肪组织相近，信号被抑制，从而可能影响对增强程度的判断。

3．频率选择反转脉冲脂肪抑制技术频率选择反转脉冲脂肪抑制技术实际上是上述两种脂肪抑制技术的组合，在真正成像脉冲施加前，先施加一个预脉冲，这个预脉冲的带宽很窄，中心频率为脂肪中质子的进动频率，因此仅有脂肪组织被激发。同时这一脉冲的偏转角大于90°，可以是180°，也可以介于90°与180°之间；预脉冲结束后，脂肪组织发生纵向弛豫，其Mz将发生从反向到零，然后到正向并逐渐增大，直至平衡状态。根据所采用的预脉冲偏转角不同，选择合适的TI，在Mz经过零点时施加真正的成像脉冲，脂肪组织信号即被抑制。目前实际上这种频率选择与反转脉冲相结合的技术在临床上的应用最为广泛，详见后面的介绍。

4．选择性水或脂肪激发技术选择性激发技术可以选用水激发（抑制脂肪信号而获得水的信号）或脂肪激发（抑制水信号而获得脂肪信号）。选择性激发技术通常采用频率和空间选择的二项脉冲，这种脉冲实际上是偏转角和偏转方向不同的多个脉冲的组合。如一个90°的二项脉冲可以由一个22．5°、一个45°和一个22．5°脉冲组合而成。

下面就以这种组合模式的二项脉冲来介绍水激发技术的原理。第一个22．5°脉冲激发后水和脂肪的宏观磁化矢量（magnetization，M）处于同相位，由于这两种成分中的氢质子进动频率存在差别，两者相位差逐渐增大；当两者处于反相位（相差180°）时，施加45°脉冲，这样这两种M又在同一平面且处于同相位，但他们与主磁场（B0）的交角不同，脂肪的M为22．5°，水的M为67．5°；过了一段时间后，这两种宏观磁化矢量又处于反相位，这时给予第二个22．5°脉冲，这个脉冲把脂肪的M打回到B0方向，因为没有信号，而把水的M打到XY平面，因此只有水的信号可以采集到，这样就完成了脂肪抑制的水激发（图5-1-8）。如果45°脉冲施加的方向相反，这种组合式二项脉冲也可进行水抑制的脂肪激发。

图5-1-8　选择性水激发技术的原理

这是一个1-2-1组合脉冲，90°度脉冲由一个22．5°、一个45°和一个22．5°脉冲组合而成。图中白箭代表水质子的宏观磁化矢量（M），灰箭代表脂质子的M。第1个22．5°脉冲激发后水和脂肪的M处于同相位；过了一定时间后两者将处于反相位，这时施加45°脉冲，这样这两种M又在同一平面且处于同相位，但他们与主磁场（B0）的交角不同，脂肪的M为22．5°，水的M为67．5°；再过了一段时间后，这两种宏观磁化矢量又处于反相位，这时给予第2个22．5°脉冲，这个脉冲把脂肪的M打回到B0方向，脂肪没有信号，而把水的M打到XY平面，因此只有水的信号可以采集到

选择性激发技术可以用于SE、FSE及梯度回波序列中，既可以用于2D采集模式，也可用于3D采集模式，但在不同厂家及不同型号的设备中，与选择性激发技术兼容的脉冲序列也不尽相同。选择性激发技术要求高度均匀的主磁场，因此常需要进行匀场。临床上，选择性水激发技术要比选择性脂肪激发技术的应用更为广泛，在眼眶、神经根、腹部、骨关节等部位的检查中均得到应用（图5-1-9）。

5．Dixon技术　Dixon技术是一种水脂分离成像技术，在SE或FSE序列中利用脉冲位移技术，或在梯度回波序列中利用双回波技术，都可获得水脂相位一致（同相位）图像和水脂相位相反（反相位）的图像。通过两组图像信息相加或相减可得到水质子图像和脂肪质子图像。详见本章第二节。