Последовательность Т2 FLAIR (Fluid-Attenuated Inversion Recovery) является модифицированной Т2-взвешенной последовательностью с инверсией сигнала от жидкости, которая позволяет подавить сигнал от свободной жидкости (например, спинномозговой жидкости — ликвора) и улучшить визуализацию патологических процессов, связанных с тканями головного мозга. Для понимания работы этой последовательности необходимо подробно рассмотреть физические принципы её функционирования, начиная с основ магнитно-резонансной томографии (МРТ) и заканчивая применением инверсных импульсов.

Основы Т2-взвешенной визуализации

В стандартной Т2-взвешенной МРТ визуализации изображения формируются на основе времени спин-спиновой релаксации (T2) различных тканей. После возбуждающего радиочастотного (РЧ) импульса ядерный магнитный резонанс (ЯМР) сигнал от ткани постепенно затухает из-за взаимодействия между спинами. Время Т2 определяет скорость, с которой сигнал ослабевает. Ткани с длинным временем T2, такие как ликвор, остаются яркими на Т2-взвешенных изображениях, тогда как ткани с коротким T2, например, белое вещество, теряют сигнал быстрее и выглядят темнее.

Однако высокая интенсивность сигнала от ликвора на стандартных Т2-взвешенных изображениях может маскировать патологические изменения, особенно если они находятся вблизи желудочков или в периферических ликворных пространствах. Для устранения этого недостатка была разработана последовательность FLAIR, которая подавляет сигнал от свободной жидкости, что улучшает контраст между патологическими тканями и нормальными структурами мозга.

Механизм инверсии и инверсионное восстановление (Inversion Recovery)

Последовательность FLAIR основывается на принципе инверсионного восстановления (Inversion Recovery). Этот подход включает использование инверсионного импульса (180°), который инвертирует продольную намагниченность тканей, в том числе жидкости. После этого сигналы от тканей начинают релаксировать обратно к равновесному состоянию, но скорость восстановления продольной намагниченности различается для разных тканей.

Инверсный импульс

В классической Т2-взвешенной последовательности радиочастотный импульс 90° переводит популяцию спинов в поперечную плоскость, что вызывает их прецессию и генерацию сигнала, который затем регистрируется. Однако в последовательности FLAIR используется дополнительный инверсионный импульс 180°, который инвертирует продольную намагниченность спинов до противоположного состояния (от +Mz до -Mz).

Затем на протяжении времени инверсии (Inversion Time, TI) продольная намагниченность тканей восстанавливается к исходному состоянию. Важно отметить, что у разных тканей это восстановление происходит с разной скоростью, и время инверсии подбирается так, чтобы сигнал от свободной жидкости, например, ликвора, достигал нулевого значения на момент применения следующего 90° импульса. В этот момент сигнал от ликвора не будет зарегистрирован, а патологические изменения в других тканях останутся видимыми, обеспечивая улучшенный контраст.

Время инверсии (TI)

Время инверсии является ключевым параметром последовательности FLAIR. Оно выбирается таким образом, чтобы сигнал от жидкости, такой как спинномозговая жидкость (ликвор), был максимально подавлен. Для подавления сигнала от жидкости с длинным T1 время инверсии подбирается таким образом, чтобы сигнал от ликвора пересекал нулевую точку в момент записи эхо-сигнала. В случае ликвора, который обладает длинным временем T1, время инверсии составляет примерно 2000–2500 мс.

На практике это выглядит следующим образом: сразу после инверсионного импульса продольная намагниченность жидкости (ликвора) переворачивается на -Mz. По мере времени TI намагниченность постепенно восстанавливается к нулю. На момент, когда продольная намагниченность ликвора становится нулевой, подаётся стандартный возбуждающий импульс, и сигнал от ликвора не регистрируется, так как его намагниченность находится на нулевом уровне.

Влияние параметров последовательности (TR, TE, TI)

Последовательность Т2 FLAIR включает несколько ключевых временных параметров:

1. Время повторения (Repetition Time, TR): Это время между последовательными возбуждающими импульсами, которое влияет на взвешенность изображения по T1 или T2. Для FLAIR необходимо длинное время TR (9000–12000 мс), чтобы обеспечить достаточное восстановление намагниченности и точное подавление сигнала от жидкости.
2. Время эхо (Echo Time, TE): Это интервал времени между возбуждающим импульсом и регистрацией сигнала. Для достижения оптимального T2-взвешенного контраста выбирается длинное TE, как правило, в диапазоне 90–150 мс, что обеспечивает большую чувствительность к тканям с длинным временем T2, таким как отёчные и воспалённые области.
3. Время инверсии (TI): Время от инверсионного импульса до возбуждающего импульса 90°, которое устанавливается для подавления сигнала от жидкости. Как уже упоминалось, для ликвора это время обычно составляет около 2000–2500 мс, что достаточно для подавления сигнала от спинномозговой жидкости, но не затрагивает сигналы от патологических тканей.

Последовательность действий в FLAIR

Последовательность FLAIR можно разделить на несколько этапов:

1. Инверсионный импульс 180°: Применяется для инверсии продольной намагниченности тканей.
2. Время инверсии (TI): В течение этого времени продольная намагниченность восстанавливается с разной скоростью для разных тканей. Важно, что для свободной жидкости к моменту следующего шага намагниченность становится нулевой.
3. Возбуждающий импульс 90°: Применяется для перевода оставшихся популяций спинов в поперечную плоскость и регистрации их сигнала.
4. Регистрация эхо-сигнала (TE): Сигнал от тканей с длинным временем T2 регистрируется, тогда как сигнал от ликвора подавлен.

Преимущества подавления сигнала от жидкости

Главное преимущество последовательности Т2 FLAIR — это подавление сигнала от ликвора, что существенно улучшает визуализацию патологических изменений, особенно вблизи перивентрикулярных областей и в субарахноидальном пространстве. На стандартных Т2-взвешенных изображениях яркий сигнал от ликвора может маскировать такие изменения, как демиелинизирующие очаги, небольшие инсульты, воспалительные процессы или опухоли, что значительно затрудняет диагностику.

Подавление сигнала от жидкости также делает FLAIR полезной для выявления патологий, которые могут быть не видны на других последовательностях, таких как отек мозга, микрокровоизлияния и субарахноидальные кровоизлияния. Например, субарахноидальное кровоизлияние может проявляться на FLAIR как зона гиперинтенсивности в области, где сигнал от ликвора подавлен.

Клиническое применение Т2 FLAIR

Т2 FLAIR последовательность широко используется для диагностики различных патологий головного мозга:

1. Демиелинизирующие заболевания: Последовательность незаменима при рассеянном склерозе. Перивентрикулярные, юкстакортикальные и инфратенториальные очаги становятся чётко видимыми, особенно те, что находятся рядом с желудочками.
2. Сосудистые патологии: Т2 FLAIR полезен при выявлении изменений в подострой стадии инсульта, особенно при вазогенном и цитотоксическом отеке, где традиционные Т2-взвешенные последовательности могут быть менее информативными.
3. Опухоли и воспалительные процессы: FLAIR помогает различать опухолевые очаги от окружающих тканей, что особенно важно при диагностике глиом или метастазов, находящихся близко к ликворным пространствам. Также последовательность эффективна при диагностике инфекционных заболеваний, таких как энцефалиты.
4. Травмы головного мозга: Т2 FLAIR помогает выявить последствия черепно-мозговых травм, такие как отек, микрокровоизлияния или рубцы.

Ограничения последовательности Т2 FLAIR

Несмотря на очевидные преимущества, последовательность FLAIR имеет свои ограничения:

• Артефакты движения: Длительное время сканирования повышает вероятность появления артефактов, связанных с движением, что может затруднять интерпретацию изображений.
• Чувствительность к задержке времени релаксации: В некоторых случаях, особенно при использовании высоких полей, параметры инверсии могут вызывать недостаточное подавление сигнала от жидкости, что снижает диагностическую точность.

Заключение

Физика последовательности Т2 FLAIR основана на принципе инверсии сигнала от свободной жидкости и времени инверсии, которое подавляет сигнал от ликвора, позволяя выделить патологические изменения в других тканях. Это делает FLAIR незаменимой для диагностики множества заболеваний головного мозга, таких как рассеянный склероз, опухоли, инсульты и воспалительные процессы.