相位对比 (PC) 血流 MRI 是一种特定的磁共振成像 (MRI) 技术，用于可视化和量化体内动态流体流动。该技术特别有用，因为它允许无创测量流动流体（如血液或脑脊液 (CSF)）的速度。
相位对比血流 MRI 的物理原理
相位对比血流 MRI 背后的物理原理涉及相位偏移现象。当流动血液中的质子遇到磁场梯度时，它们会经历与其速度成正比的相位偏移。通过在垂直于流动方向施加双极梯度脉冲，运动的质子中会诱发相位偏移。这些相位偏移表现为 MRI 信号相位的差异，可以被检测并用于计算血流速度。
以下是涉及的物理原理分解：
- 梯度磁场：
除了主磁场外，PC-MRI 还使用时空调变的梯度磁场。这些梯度沿特定方向施加（通常与预期的流动方向对齐）。 - 相位偏移：
当施加这些梯度场时，运动的质子获得与其速度成正比的相位偏移。发生这种相位偏移是因为运动的质子在其路径上经历的磁环境与静止质子不同。 - 速度编码 (VENC)：
流动流体的速度通过调整梯度被编码到 MRI 信号中。能够准确测量而不产生混叠（即较高速度可能被错误地显示为较低速度）的最大速度由一个称为 VENC 的参数决定。选择合适的 VENC 对于准确的速度测量至关重要；如果 VENC 过低，会发生速度混叠；如果过高，对慢速流动的敏感性会降低。
图像表现
在相位对比图像中，每个像素的强度对应于流动的速度和方向（相对于所施加梯度的方向）。图像通常呈现为三种类型：
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复相位图像 (Re-phased Image – 流动补偿信号的幅度):
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此图像捕获流动补偿信号的幅度，其中流速经过调整以增强其在静态背景组织中的可见度。 - 流动信号：
高信号强度。 - 背景可见度：
背景结构在此类图像中保持可见。复相位图像的目的是测量流动已被补偿区域的信号。这意味着流速被调整以呈现为高信号区域，便于在静态组织背景下识别流动动力学。
幅度图像 (Magnitude Image – 差分信号的幅度):
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幅度图像源自相位偏移信号与流动补偿信号之间差分的幅度。它具有高信号强度的流动信号（无论方向如何），同时抑制背景。这种增强侧重于清晰描绘流动与周围组织的界限，强调流体运动的区域。 - 流动信号：
高信号强度，与流动方向无关。 - 背景抑制：
在此图像中，背景被有意抑制以增强流动的可见度。幅度图像通过计算相位偏移图像与流动补偿图像之间的绝对差值来创建。此过程突出显示流动区域，使其比非运动组织明显更亮，从而将分析严格集中在流体动力学上。
相位图像 (Phase Image – 差分信号的相位):
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在相位图像中，信号强度随流动方向而变化——正向流动产生高信号，反向流动产生低信号，背景为中灰色。这种方向敏感性对于评估体内流体运动的速度和方向性至关重要，有助于精确诊断。 - 流动信号：取决于流动方向
；正向流动表现为高信号，而反向流动表现为低信号。 - 背景：
通常显示为中灰色，有助于在中性背景下区分流动方向。相位图像通过根据流动的方向和速度改变信号强度来编码运动流体的速度。这种方向敏感性对于流体动力学的详细评估至关重要，例如在心血管评估中确定血流方向。
相位对比 MRI 的应用
相位对比血流 MRI (PC-MRI) 是一种多功能成像技术，因其能够无创测量和可视化体内流体流动而被广泛应用于各种医学和研究领域。以下是该技术的一些关键应用：
心血管应用
PC-MRI 广泛用于心脏病学，评估心脏和大血管内的血流动力学：
- 心脏瓣膜病：
通过测量流经病变瓣膜的流量，帮助量化瓣膜反流和狭窄的严重程度。 - 先天性心脏缺陷：
PC-MRI 对于评估先天性心脏病（如间隔缺损、肺循环或体循环异常）至关重要。 - 血管研究：
评估血管疾病（包括动脉瘤和夹层）的血流动力学，有助于理解风险和监测治疗效果。 - 肺血管和气道疾病：
可评估肺动脉和肺静脉的血流，用于肺动脉高压等疾病。
神经系统应用
在神经病学中，PC-MRI 用于研究脑脊液 (CSF) 流动和评估血管状况：
- CSF 流动分析：
PC-MRI 测量脑积水、Chiari 畸形和脊髓囊肿等疾病中的 CSF 流动动力学，辅助其诊断和治疗计划制定。 - 动静脉畸形 (AVM)：
可用于可视化和量化 AVM 内的血流，这对于术前规划和评估治疗效果至关重要。
研究与功能研究
- 血流动力学研究：
研究人员使用 PC-MRI 研究血管疾病内的血流动力学，探索血流动力学变化如何导致动脉狭窄或血管动脉瘤等疾病。 - 肌肉和关节动力学：
PC-MRI 可以测量运动过程中的组织速度，提供对肌肉收缩和关节力学的见解。这在运动科学和康复医学中特别有用。 - 肾脏和肝脏血流：
PC-MRI 用于评估肾动脉、肾静脉、肝动脉和肝静脉的血流。这些信息对于肾动脉狭窄或肝硬化等血流受到显著影响的疾病非常重要。 - 4D 血流 MRI：
这是 PC-MRI 的扩展，可捕获随时间变化的三维血流动力学，提供复杂血流模式的详细可视化和分析，在全面的血管评估和手术规划中特别有用。 - 灌注研究：
通过测量动脉输入函数，协助计算组织灌注，这对于脑、心脏和肿瘤等器官的动态对比增强研究至关重要。 -
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