МРТ-последовательности (обзор)

МРТ-последовательность — это совокупность радиочастотных импульсов и градиентов, результатом применения которых является серия изображений с определенными характеристиками. В этой статье представлен упрощенный подход к распознаванию распространенных МРТ-последовательностей без углубления в детали каждой из них.

Для более полного и детального обсуждения см. статью импульсные последовательности МРТ.

Обзор

Самый простой способ разобраться во множестве последовательностей, доступных на современных томографах, — разделить их в зависимости от преобладающего фактора, влияющего на отображение тканей. Это позволяет разделить все последовательности на взвешенные по протонной плотности (PD), T1-взвешенные, T2-взвешенные, диффузионно-взвешенные, чувствительные к току и «прочие». Также можно выделить ряд «дополнительных опций», таких как ослабление сигнала от жира или жидкости либо накопление контраста. Это приводит к следующей общей классификации:

• T1-взвешенные (T1w)
  • с контрастным усилением гадолинием
  • с подавлением сигнала от жира
• T2-взвешенные (T2w)
  • с подавлением сигнала от жира
  • с ослаблением сигнала от жидкости
  • чувствительные к магнитной восприимчивости
• взвешенные по протонной плотности (PD)
  • с подавлением сигнала от жира
• диффузионно-взвешенные
• чувствительные к потоку
  • МР-ангиография (МРА)
  • МР-венография (МРВ)
  • исследования тока ЦСЖ
• прочие
  • МР-холангиопанкреатография (МРХПГ)
    • специальная T2-взвешенная последовательность
  • последовательность SPACE
  • МР-спектроскопия (МРС)
  • МР-перфузия
  • функциональная МРТ
  • трактография

Терминология

Интенсивность

При описании большинства последовательностей МРТ оттенок серого цвета тканей или жидкости обозначается словом «интенсивность», что приводит к следующим абсолютным терминам:

• высокая интенсивность сигнала = белый
• промежуточная интенсивность сигнала = серый
• низкая интенсивность сигнала = чёрный

Часто внешний вид описывают относительными терминами:

• гиперинтенсивный = ярче объекта сравнения
• изоинтенсивный = такой же яркости, как и объект сравнения
• гипоинтенсивный = темнее объекта сравнения

К сожалению, эти относительные термины часто используются без указания ткани, выбранной для сравнения. В некоторых случаях это не вызывает затруднений; например, гиперинтенсивный очаг в толще печени очевидно гиперинтенсивен по сравнению с окружающей паренхимой печени. Однако во многих других ситуациях использование относительных терминов может приводить к путанице. Представьте себе очаг в желудочках головного мозга, описанный как «гипоинтенсивный». Означает ли это, что очаг темнее ЦСЖ или темнее прилежащего вещества мозга?

В связи с этим предпочтительно либо использовать абсолютную терминологию, либо, при использовании относительных терминов, указывать ткань сравнения, например: «очаг гиперинтенсивен по отношению к прилежащей селезенке».

NB: термин «плотность» относится к КТ, и совершение такой ошибки — один из вернейших способов выдать в себе новичка в МРТ.

Диффузия

При описании диффузионно-взвешенных последовательностей мы также используем термин «интенсивность», но дополнительно применяем термины «ограничение диффузии» и «облегченная диффузия», чтобы указать, перемещается ли вода с большим трудом (ограничение) или свободнее (облегчение), чем ожидается для данной ткани. Опять же, многие используют эти слова как абсолютные термины, что приводит к путанице (подробнее об этом вопросе здесь).

T1-взвешенные последовательности

Т1-взвешенные (T1W) последовательности входят в состав практически всех протоколов МРТ и лучше всего воспринимаются как наиболее «анатомические» изображения (исторически последовательность T1W называлась анатомической), формируя изображения, которые наиболее близко приближены к макроскопическому виду тканей, хотя даже это является сильным упрощением.

Преобладающая интенсивность сигнала различных тканей:

• жидкость (например, моча, ЦСЖ): низкая интенсивность сигнала (чёрный)
• мышцы: промежуточная интенсивность сигнала (серый)
• жир: высокая интенсивность сигнала (белый)
• головной мозг
  • серое вещество: промежуточная интенсивность сигнала (серое)
  • белое вещество: гиперинтенсивное по сравнению с серым веществом (беловатое)

Подробнее о Т1-взвешенных последовательностях.

С контрастным усилением

Наиболее часто используемые контрастные препараты в МРТ созданы на основе гадолиния. В используемых концентрациях эти препараты приводят к повышению T1-сигнала (что иногда путано называют укорочением T1). Контрастное вещество вводится внутривенно (обычно 5–15 мл), а сканирование выполняется через несколько минут после введения. Патологические ткани (опухоли, зоны воспаления/инфекции) демонстрируют накопление контраста (главным образом из-за повышенной проницаемости сосудов) и поэтому выглядят более яркими, чем окружающая ткань. Часто постконтрастные T1-последовательности также выполняются с подавлением сигнала от жира (см. ниже), чтобы облегчить визуализацию изменений.

Подавление сигнала от жира

Подавление сигнала от жира (или ослабление, или насыщение) — это модификация, применяемая во многих T1-взвешенных последовательностях для подавления яркого сигнала от жира. Чаще всего это выполняется в двух сценариях:

Во-первых, и наиболее часто, после введения контрастного вещества на основе гадолиния. Преимущество состоит в том, что это облегчает визуализацию ткани, демонстрирующей накопление контраста.

Во-вторых, если вы предполагаете, что определенная ткань содержит жир, и хотите это доказать, удобно продемонстрировать, что она становится темной на последовательностях с жироподавлением.

Подробнее о последовательностях с жироподавлением.

T2-взвешенные последовательности

T2-взвешенные (T2W) последовательности входят в состав практически всех протоколов МРТ. Без модификаций преобладающая интенсивность сигнала различных тканей следующая:

• жидкость (например, моча, ЦСЖ): высокая интенсивность сигнала (белый)
• мышцы: промежуточная интенсивность сигнала (серый)
• жир: высокая интенсивность сигнала (белый)
• головной мозг
  • серое вещество: промежуточная интенсивность сигнала (серое)
  • белое вещество: гипоинтенсивное по сравнению с серым веществом (темноватое)

Подробнее о T2-взвешенных последовательностях.

С жироподавлением

Во многих случаях требуется выявить отёк в мягких тканях, которые часто содержат значительное количество жира. Таким образом, подавление сигнала от жира позволяет выделить жидкость, имеющую высокий сигнал. Этого можно достичь несколькими способами (например, химическим жиронасыщением или STIR), но конечный результат одинаков.Для получения дополнительной информации см. последовательности с жироподавлением.

Подавление сигнала от жидкости

Аналогично, при исследовании головного мозга часто требуется выявить отёк паренхимы без слепящего высокого сигнала от ЦСЖ. Для этого подавляют сигнал от ЦСЖ. Такая последовательность называется FLAIR. Важно отметить, что на первый взгляд изображения FLAIR похожи на T1 (ЦСЖ темная). Лучший способ отличить их друг от друга — посмотреть на соотношение серого и белого вещества. На последовательностях T1 серое вещество темнее белого вещества. На T2-взвешенных последовательностях, как с подавлением сигнала от жидкости, так и без него, белое вещество темнее серого вещества.

Подробнее о последовательности FLAIR.

Последовательности, чувствительные к магнитной восприимчивости

Возможность выявления продуктов распада крови или кальция имеет важное значение при многих патологических процессах. МРТ предлагает ряд методик, чувствительных к такого рода соединениям. Как правило, в этих последовательностях используется так называемый эффект T2* (T2 со звездой), который высокочувствителен к небольшим локальным возмущениям магнитного поля. Наиболее чувствительная из этих последовательностей известна как взвешенная по магнитной восприимчивости томография (SWI), которая также позволяет дифференцировать кальций от крови.

Подробнее о взвешенной по магнитной восприимчивости томографии (SWI).

Последовательности, взвешенные по протонной плотности

Учитывая, что ядерный магнитный резонанс протонов (ионов водорода) лежит в основе МРТ, неудивительно, что сигнал может быть взвешен для отражения истинной плотности протонов; это промежуточная последовательность, сочетающая в себе некоторые характеристики как T1, так и T2.

Протонно-взвешенные изображения широко использовались для визуализации головного мозга, однако в значительной степени были вытеснены последовательностью FLAIR. Тем не менее, PD продолжает обеспечивать превосходное разделение сигналов между жидкостью, гиалиновым и волокнистым хрящом, что делает эту последовательность идеальной для оценки суставов.

Преобладающая интенсивность сигнала от различных тканей:

• жидкость (например, суставная жидкость, ЦСЖ): высокая интенсивность сигнала (белый)
• мышцы: промежуточная интенсивность сигнала (серый)
• жир: высокая интенсивность сигнала (белый)
• гиалиновый хрящ: промежуточная интенсивность сигнала (серый)
• волокнистый хрящ: низкая интенсивность сигнала (чёрный)

Диффузионно-взвешенные последовательности

Диффузионно-взвешенная томография оценивает лёгкость перемещения молекул воды внутри ткани (в основном отражая жидкость во внеклеточном пространстве) и даёт представление о клеточности (например, опухоли), набухании клеток (например, ишемия) и отёке.

Преобладающая интенсивность сигнала от различных тканей:

• жидкость (например, моча, ЦСЖ): отсутствие ограничения диффузии
• мягкие ткани (мышцы, паренхиматозные органы, головной мозг): промежуточная диффузия
• жировая ткань: слабый сигнал из-за малого количества воды

Обычно при выполнении диффузионно-взвешенной томографии получают три серии изображений: DWI, ADC и изображения B=0.

DWI

Говоря «DWI», обычно имеют в виду то, что правильнее называть изотропной T2-взвешенной картой, поскольку она представляет собой комбинацию истинных значений диффузии и T2-сигнала.

Это изображение относительно низкого разрешения со следующими характеристиками:

• серое вещество: промежуточная интенсивность сигнала (серое)
• белое вещество: слегка гипоинтенсивное по сравнению с серым веществом
• ЦСЖ: низкий сигнал (чёрный)
• жировая ткань: слабый сигнал из-за малого количества воды
• другие мягкие ткани: промежуточная интенсивность сигнала (серое)

Острая патология (ишемический инсульт, гиперклеточная опухоль, гной) обычно проявляется повышением сигнала, что указывает на ограничение диффузии. Однако (и это важно), поскольку изображение частично формируется за счет T2-сигнала, некоторые ткани с высоким сигналом на T2 будут выглядеть яркими и на DWI-изображениях без наличия патологического ограничения диффузии. Этот феномен известен как T2 shine through.

ADC

Карты измеряемого коэффициента диффузии (ADC) представляют собой изображения, отражающие истинные значения диффузии в тканях без T2-эффектов. Поэтому они гораздо более информативны и позволяют получить объективные количественные показатели диффузии, хотя визуально они менее привлекательны. В целом они выглядят как инвертированные по шкале серого DWI-изображения.

Это изображения относительно низкого разрешения со следующими характеристиками:

• серое вещество: промежуточная интенсивность сигнала (серое)
• белое вещество: слабо гиперинтенсивное по сравнению с серым веществом
• ЦСЖ: высокий сигнал (белый)
• жир: низкий сигнал из-за малого содержания воды
• другие мягкие ткани: промежуточная интенсивность сигнала (серые)

Острая патология (ишемический инсульт, высококлеточная опухоль, гной) обычно проявляется снижением интенсивности сигнала, что указывает на ограничение диффузии.

B=0

Если вы их видите, не беспокойтесь. Они используются только для расчета значений ADC. По сути, это T2-взвешенные изображения с небольшим эффектом магнитной восприимчивости.

Подробнее о диффузионно-взвешенных изображениях.

Чувствительные к потоку последовательности

Одним из больших преимуществ МРТ является возможность визуализации физиологического тока жидкостей (например, кровотока) зачастую без необходимости внутривенного введения контрастного вещества. Это позволяет визуализировать артерии, вены и ток ЦСЖ.

Подробнее о МР-ангиографии.

Подробнее о МР-венографии.

Подробнее об исследованиях тока ЦСЖ.

Прочие последовательности

В дополнение к вышеупомянутым последовательностям на протяжении многих лет разрабатывались новые методики применения, которые в основном выходят за рамки данной вводной статьи.

МР-спектроскопия

Различные химические соединения взаимодействуют с магнитным полем МРТ-сканеров немного по-разному, и количество этих соединений можно количественно измерить в заданной области ткани. Эти данные могут использоваться для характеристики ткани в целях помощи в диагностике или определении степени злокачественности опухолей.

Подробнее о МР-спектроскопии.

МР-перфузия

Объём поступающей в ткань крови также можно зарегистрировать и относительно количественно оценить, получая такие показатели, как объём мозгового кровотока, скорость мозгового кровотока и среднее время транзита. Эти показатели полезны в ряде клинических ситуаций, включая определение ишемической полутени при ишемическом инсульте, оценку степени злокачественности некоторых опухолей или дифференциацию радионекроза от прогрессирования опухоли.

Подробнее о МР-перфузии.

Функциональная МРТ

Головной мозг очень строго и локально регулирует свой кровоток. Активная ткань демонстрирует усиление кровотока, что может быть зафиксировано.

Подробнее о функциональной МРТ.

Трактография

Структура ткани (например, плотно упакованные аксоны) влияет на то, насколько легко происходит диффузия воды в различных направлениях. Это может быть зарегистрировано и позволяет определить направление проводящих путей белого вещества.

Подробнее о трактографии.