Последовательности инверсия-восстановление

Импульсные последовательности инверсия-восстановление — это разновидность последовательностей МРТ, используемая для селективного подавления сигнала от определенных тканей (например, жира или жидкости).

Инверсия-восстановление также позволяет получать выраженно T1-взвешенные изображения и изначально разрабатывалась именно для этой цели.

Физические основы

По сути, импульсная последовательность инверсия-восстановление (IR) представляет собой импульсную последовательность спин-эхо, которой предшествует 180° РЧ-импульс. Подготовительный импульс инвертирует продольную намагниченность (M_z), а именно обращает M_z в отрицательное значение, -M_z. Ткани восстанавливают M_z с разной скоростью продольной (T1) релаксации, определяемой их временем T1-релаксации. 90° считывающий импульс спин-эхо подается точно в тот момент, когда продольная намагниченность достигает нулевой точки для ткани, сигнал от которой необходимо подавить.
Время, прошедшее между подготовительным 180° импульсом и 90° возбуждающим (выбирающим срез) РЧ-импульсом, называется временем инверсии (TI) (рисунок 1).

Выбирая подходящее TI, можно добиться подавления сигнала от различных тканей:

• инверсия-восстановление с коротким временем инверсии (STIR): сигнал от жира обнуляется

• инверсия-восстановление с подавлением сигнала жидкости (FLAIR) или двойная инверсия-восстановление (DIR): сигнал от жидкости подавлен

• фазово-чувствительная инверсия-восстановление (PSIR): подавление отсутствует

Реконструкция изображений

Практически во всех последовательностях спинового эха с инверсией-восстановлением (IR) для итогового изображения используется амплитудная реконструкция (по модулю). Это означает, что интенсивность пикселя отражает только величину продольной намагниченности без учета полярности; используются абсолютные значения (т. е. абсолютные расстояния от точки нуля).
Малоиспользуемый метод реконструкции с фазово-чувствительной инверсией-восстановлением (PSIR), напротив, учитывает полярность, делая пиксели с отрицательными значениями M_z более темными, и наоборот.

Преимущества

• вдвое больший динамический диапазон по сравнению с последовательностями спин-эхо T1w; благодаря инвертирующему импульсу 180° продольная релаксация происходит от -M_z до M_z

• при использовании короткого TI более длительные значения T1 будут вносить вклад в T2-контрастность, поскольку при амплитудной реконструкции инвертированные значения также отображаются как положительные (см. выше)

• может выполняться на аппарате с любой напряжённостью магнитного поля

• относительно нечувствительна к неоднородности магнитного поля (ср. с SPIR/SPAIR)

• относительно низкая восприимчивость к металлу, что особенно полезно при визуализации пациентов с ортопедическими металлоконструкциями

• может использоваться с быстрыми (турбо) спин-эхо последовательностями, что сокращает время сканирования

Недостатки

• подготовительные 180° импульсы увеличивают время сканирования

• более высокий удельный коэффициент поглощения (SAR) из-за дополнительных 180° импульсов

• потенциальное снижение отношения сигнал/шум (SNR) из-за подавления сигнала от тканей

• увеличение количества артефактов потока, таких как феномен потери сигнала от потока (flow void).

• методика инверсии-восстановления не специфична для конкретной ткани (т. е. не является химическим подавлением). По этой причине STIR не следует выполнять после введения гадолиния, поскольку ткани, накапливающие гадолиний, могут демонстрировать укорочение T1 до диапазона значений жира и непреднамеренно подавляться вместе с жировой тканью