磁共振（MRI）参数的故事（八）

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    刚好今天在讨论参数细节，有一个很有意思的案例，可以给大家分享一下。

    飞利浦磁共振系统的参数开放度大是出了名的，用户可以把一个2D的梯度回波序列直接改成3D的自旋回波序列，只要你有这个能力。而且很多时候，飞利浦系统，改一个对比度参数，可能影响的不止是对比度，还可能影响体素（影响分辨率）。

    所以，很多用户对飞利浦磁共振是又爱又恨啊。爱是因为飞利浦磁共振很多部位图像漂亮，参数开放度度大，可以给用户自由发挥；恨呢，也是因为飞利浦参数太多啦，而且“牵一发而动全身”，不敢去修改。



    上图是一个常规的腰椎T2不压脂序列，大家先不关注这个序列的扫描时就。

    这个序列是一个典型的TSE（快速自旋回波）序列，我把TR固定到3600ms，TE（有效TE）=100ms，就算是初学磁共振的也知道这个序列是T2WI。

    由于是快速自旋回波序列，所以，还有一个参数叫做TSE factor，也就是回波链。上例中，TSE factor=17。还有一个参数叫TE Spacing，回波间隙，就是两个回波之间的间隔。

    总结一下上面这个序列的参数，采用TSE序列，TR=3600ms，TE=100ms，TSE factor=17，TE Spacing=10ms，体素0.8*1.32mm，扫描时间3:25min。

    在飞利浦系统中，修改参数，大家不仅要关注左边的修改栏，也要时刻关注右边的信息栏。

    我们知道，回波间隙如果越窄，图像对运动伪影越不明显，因为每个回波之间间隔小了。



    另外，理论上，回波间隙越短，在TR、TE、扫描层数、TSE factor不变的情况下，一次激发应该能扫描更多的层数。

    于是，我们尝试修改TE Spacing，奇怪的事情发生了。



    大家注意看，我其它参数都没有动，而且TR我是直接设置的固定值，我仅仅把回波间隔从10ms修改到了9ms，扫描时间翻倍了。为什么扫描时间翻倍，我们来检查一下，找茬，找前后两个序列有什么参数跟着变化，影响了扫描时就。



    这是修改前，回波间隔为10ms的时候，我们发现扫描时就为3:25minn。



    修改以后，我们仔细分析这两个序列参数变化。（先不要去管采集带宽，梯度变化及射频功率变化）。

    我们发现把TE Spacing，从10ms→9ms，跟扫描时就直接相关的就是Packages。这个参数从1→2。什么意思呢？就是原来用一个Package就能完成整个序列的扫描，现在不行了，必须得2个。



    磁共振扫描大部分采用多片技术，什么叫多片技术呢？就是我们知道，我们在进行2D扫描的时候，一般是先激发某个特定层面，再完成这个特定层面的扫描。

    我们在扫描第一层的时候，一般由于TR时间比较长，远远大于重聚脉冲及读出梯度的时间，在采集完第一层信号以后。我们会等候一个TR时间，再重复这个过程。那么采集完第一层信号以后，等候的这个时间就是——无效时间。这个时间，我们完全可以把它利用起来，去继续激发第二层，第三层......。



    一个序列一次TR能多片激发多少层，跟这个序列的TR，TE及TSE factor，回波间隙都有关系。如果在一个TR以内不能把所有层数都激发（一个TR时间内不能采集完所有层），那么就需要分Package。

    不能公司有不同的显示方式，比如GE会显示一个序列最多扫描多次层；而飞利浦是以Package来显示的。如果是一个Package代表一个TR就能激发所有层；如果两个Package，代表需要进行两次分包扫描，以此类推。Package越多，扫描时间肯定成倍增加。





    我们前面这个序列，由于第二个是2个Package，所有扫描时间相比第一个翻倍，这个大家是比较好理解的。

    大家不好理解的可能是下面的逻辑。



    这是一个TSE序列的简单脉冲示意图，这个大家应该非常熟悉，即一个90°射频脉冲激发，然后连续多个重聚脉冲（不一定是180°）重聚信号，采集信号，填充到一个K空间的多条相位编码线上。

    那么回波越多（TSE factor越大）或者Echo Spacing（回波间隔）越多，相应的Shot length长度越长。

    我们一个TR里面最多能扫描多次层呢？这个问题其实用数学就能大概算出来。

    Max Slice Scan Per TR= TR÷（Shot Length+ Ts），这里的Shot Length大家可以理解为一个快速自旋回波序列采集回波持续的长度，也可以简单的把它作为最后一个回波的回波时间，即TElast。因为不管我们采集多少个回波，最后一个回波时间，会决定你整个的Shot Length。Ts代表一些系统附加的时间，理论上这个时间会非常小但是不可能为0。

    举个例子，扫描SE序列，TR=400ms，TE=20ms，我们在一个TR里面最多能激发多少层呢？ Max Slice=400ms÷20ms=20。可以激发20层。当然这是理想状态下，实际上，还要考虑梯度爬升时间，设备自身的脉冲准备等附加时间。

    了解了这些之后，我们知道了，TR、TE、TSE factor及扫描层数，会决定这个序列是需要用几个Package来扫描完。

    如果我们固定这些参数（TR、TE、TSE factor、扫描层数），理论上扫描时间应该变化不大。

    但是，不要忘了，飞利浦系统特别灵活，我们可以修改TE Spacing回波间隙。





    在K空间填充方式上，如果选择asymmetric，则可以显示TE spacing，这个时候用户可以自定义这个参数。

    TE spacing，前面我也讲了，这个参数越小，代表在TSE序列中，各个回波之间的间隔越小，这样的话可以减少序列对运动伪影的敏感。

    但是，很多老师肯定想不通，我没有改变TR，也没有改变TE，也没有改变TSE factor，只是把回波间隙改短了。为什么会强行的分两个包。

    理论上，回波间隙越短，相同的回波数目，采集长度应该越短啊，事实也是这样，但是为什么Package变为2了呢？这是完全矛盾的呀！



    回波间隙为10ms，采集17个回波，Shot Length为180ms。



    回波间隙为9ms，还是17个回波，Shot Length减少到了162ms，理论上应该还可以装更多的层。也就是说在TR不变3600ms的情况下，理论上，回波间隙减少了，应该能够容纳更多的层数才对。

    为什么反而增加了一个Package，分包了呢？





    原因就在于这个参数，Min. TR。

    如上图所以，回波间隙为10ms的时候，Min.TR为3517ms；而回波间隙为9ms的时候，Min.TR缩短为1490ms。

    很多人不理解这个Min. TR是什么意思？我们不是设置了TR吗？没错，我把TR固定到了3600ms，但是为什么会有一个Min. TR呢？

    要思考这个问题，我可以把TR设置为shortest，在飞利浦中，如果你把TR设置为shortest，系统会自动给你算一个最优的TR。



    比如这个例子，我的TE还是100ms，TSE factor仍然为17，回波间隔10ms，其他什么都不变。我只把TE设置为最小，系统给了我一个最小TE，即3517ms。

    也就是说，我不需要3600ms，3517ms的TR时间，就足以保证一个Package扫描完这个序列。



     如果我把回波间隔改为9ms，TR设置为shortest，则系统自动给你算一个1490ms的TR。这个TR时间太短，肯定不足以在一个Package里面采集完成，所以Package为2。由于TR相对于3600ms大大下降，只有1490ms，所以即使两个Package，扫描时间也短了。

    有人可能就要问了，为什么系统不一个Package采集完，非得1490ms采用2个package采集完。

    而且在TR设置为shortest的时候，右侧信息栏里面不会显示Min. TR，而是显示的是Act. TR。也就是实际扫描TR。

    现在大家清楚了，为什么前面的回波间隔改为9，扫描时间会翻倍，因为Package多了。

    为什么Package多了，因为Min. TR变少了。

    为什么Min. TR变少了呢？

    这里我们要理解什么叫做Min. TR。前面我们是强行把TR固定到3600ms的，但是修改了回波间隔后，Min. TR只有1490ms。大家可以这样理解，本来我可以使用3600ms或者如前面的3517ms的这个TR时间，去激发后面几层。Min. TR就是在工作的时间最小TR。

    在上面的例子中，修改了参数后，TE Spacing从10ms变为9ms，导致了工作有效TR的缩短。虽然我的TR设置为3600ms，但是到了1490ms以后，系统就不在去激发后面几层，让这个时间处于等待或者无效阶段。所以实际上，在3600ms的TR时间里，我们只用上了1490ms这个时间，剩余时间是无效的。

    那么为什么要这样呢？为什么回波间隔从10ms变为9ms，有这么大的变化。

    是时候展示所有的参数了。



    我们看到，在TR=3600ms，TE=100ms，TSE factor为17，ES为10ms的情况下。系统可以让TR时间内，有效的工作TR（Min. TR）达到3517ms，从而保证1个Package扫描完成图像所有层。

    这个时候大家注意看右上角的SAR值和PNS，先不去管梯度切换及采集带宽。



    当同样的条件，TR=3600ms，TE=100ms，TSE factor为17，ES为9后。虽然TR为3600ms，但是有效的工作TR只有1490ms，这个时候也就是在1490ms这个时间短，梯度会继续工作，保证继续激发下一层。由于有效的工作TR大幅度缩短，所以不能保证在1个Package解决所有扫描层面，于是系统就分包了。

    前面给大家说了让大家注意右上角，我们再来看看右上角的SAR值和PNS。大家发现没有，分包以后，SAR值和PNS都下降了。

    系统为什么会把有效工作TR（Min. TR）缩得这么短？因为回波间隙越短，对梯度的要求会越高，而且回波间隙越短，多个重聚脉冲之间时间越短，相对来说被检查者的SAR值会升高。

    所以，当回波间隔比较短到一定程度的时候，系统会根据这些进行调整。

    另外，这两组参数的比较其实还不算太严谨，因为大家如果仔细看的话，会发现他们的WFS（水脂位移）和BW采集带宽是不同的。这些微小的参数都能够决定信噪比及扫描时间。
转载自：懋式百科全书