磁共振成像技术参数及其对图像质量的影响.doc

4.4磁共振成像技术参数及其对图像质量的影响4.4.1层数SE序列多回波多层面（MEMP）二维采集时，脉冲重复期间最多允许层数（NS)由TR和最大回波时间TE决定。NS = TR / (TEma +K） （公式41)公式41中：NS为最多允许层数； TR为重复时间;TEma 为最大回波时间;K为额外时间，根据所用参数不同而变化,一般用SAT和Flow Comp时K值就大。另外特殊吸收率（SAR）也是层数的主要限制因素。4.4。2层厚层厚取决于射频的带宽和层面选择梯度场强。层厚越厚,激发的质子数量越多，信号越强，图像的信噪比越高.但层厚越厚，采样体积增大，容易造成组织结构重叠,而产生部分容积效应。层厚越薄，空间分辨力越高，而信噪比降低.扫描时要根据解剖部位及病变大小来决定扫描层厚。4.4。3层面系数层面系数的大小取决于层间距和层面厚度。层面系数=层间距/层面厚度100%上式表明，层面系数与层间距成正比,而与层面厚度成反比。当层面厚度固定时，层间距越大，层面系数越大。当层间距固定时，层面厚度越厚,层面系数越小。层面系数小时，相邻层面之间会产生干扰,从而影响T1对比。4。4。4层间距层间距（GAP)即不成像层面。选用一定带宽的射频脉冲激励某一层面时,必然影响邻近层面的信号,为了杜绝成像之间层面的干扰,通常采用如下解决办法:(1）增加层间距：一般要求层间距不小于层厚的20%。层间距过大，容易漏掉微小病变;层间距越大,图像信噪比越高。（2）如果扫描部位或病变较小，不能选择过大层间距或无层间距时，应采用间插切层采集法而不选择连续切层法，以克服相邻层间的相互干扰，提高信噪比。4。4。5接收带宽接收带宽是指MR系统采集MR信号时所接收的信号频率范围。减少接收带宽可以提高图像的信噪比，但可导致图像对比度下降。同时，减少扫描层数，扫描时间延长，并增加化学位移伪影。MR激发脉冲使用的是射频波,其频率范围称为射频带宽或发射带宽。射频脉冲的持续时间越短，即脉冲的形状越窄，傅里叶变换后其频带带宽越宽。层面厚度与带宽成正比，即层厚越厚，带宽越宽.人体组织信号为不同频率信号的叠加，包括被激励的组织和噪声。射频带宽越宽，信号采集范围就越大，噪声也越大.4.4.6扫描野（FOV)扫描野也称为观察野,它是指扫描时采集数据的范围,它取决于频率编码和相位编码梯度强度。采集矩阵不变时，FOV越小，则体积单元（体素）越小，空间分辨力越高，但信号强度减低，信噪比越低。检查部位超出FOV时，会产生卷褶伪影。因此，选择FOV时要根据检查部位决定.4。4.7相位编码和频率编码方向在频率编码方向上的FOV缩小时不减少扫描时间。而在相位编码方向上的FOV缩小时，可以减少扫描时间。因此，在扫描方案的设置上，应该注意两个问题.相位编码方向FOV应放在成像平面最小径线方向,不但能节省扫描时间，又可避免产生卷褶伪影，而图像质量不受影响,如做腹部、胸部横断位扫描时，相位方向应应放在前后方向，相位编码方向FOV可减少25%，能节省1/4的扫描时间。选择的相位编码方向应能避开在相位编码方向的运动伪影不在主要观察区。如行肝脏扫描，要观察肝左叶病变，为了避开主动脉伪影对肝左叶的影响，相位编码方向应放在左右方向，此时，不能减小FOV,避免产生卷褶伪影。4。4.8矩阵矩阵组成每幅MR图像的像素方格，它包括采集矩阵（原始资料矩阵）和显示矩阵（影像矩阵）。显示矩阵是经过付立叶变换显示在显示屏上.MR系统为了提高显示屏上图像的分辨力，一般显示矩阵大于采集矩阵。目前，显示矩阵大多最高达到512512。采集矩阵是指频率编码采样数目与相位编码步码数的乘积。FOV不变时，矩阵越大，体素就越小，图像的分辨力高.在频率编码方向增加采样点，可以增加空间分辨力，而不增加扫描时间；在相位编码方向增加编码数,则会增加扫描时间。采集矩阵一般用256 256，最高可用512 256.4。4.9信号平均次数也称激励次数或信号采集次数，是指数据采集的重复次数，即在K空间里每一相位编码步级被重复采样的次数.增加采集次数,重复采样，可减轻周期性运动伪影及流动伪影，提高图像信噪比；但会增加扫描时间。扫描时间正比于激励次数。SNR大小与信号平均次数的平方根成正比,当激励次数从1提高到4次时,SNR可提高到2倍,而扫描时间要增加到4 倍。4.4.10预饱和技术预饱和技术可用于各种脉冲序列。使用预饱和技术可以抑制各种运动伪影，设置预饱和带在运动的组织区(感兴趣区以外的区域）最多可放6 个方向的饱和带。饱和带越多,抑制伪影效果越好,但要减少扫描层数或增加扫描时间。饱和带越窄，越靠近感兴趣区，抑制伪影效果越好预饱和技术首先用预饱和90o脉冲将运动组织（饱和带区域）的质子纵向磁化矢量打到90o，等静态组织90o脉冲到达时，该矢量再次翻转90o.与采集平面垂直,此时信号为零（饱和带区域无信号),而静态组织质子磁化矢量90o处在采集平面而呈高信号。4。4.11门控技术门控技术包括心电门控、脉搏门控和呼吸门控。（1）心电门控通过肢体导联，以心电图R波作为MRI测量的触发点，选择适当的触发时间(心电图R波与触发脉冲之间的时间）可获得心电周期任何一个时相的图像.心电门控常常用于心脏、大血管检查。(2）脉搏门控通过压力电压传感器与手指接触能获得脉搏信号来控制射频脉冲触发。最常使用于大血管检查。（3）呼吸门控通过压力电压传感器获得呼吸信号来控制射频脉冲触发。常使用于胸、腹部呼吸运动伪影大的扫描部位。4.4。12重复时间（TR）是指执行两次相邻的脉冲序列的时间间隔。SE序列的TR是指一个90射频脉冲至下一个 90射频脉冲之间的时间间隔,即相邻两个90脉冲中点间的时间间隔；梯度回波的TR是指相邻两个小角度脉冲中点之间的时间间隔；反转恢复序列中TR是指相邻两个180反转预脉冲中点间的时间间隔；在单次激发序列（包括单次激发快速自旋回波和单次激发EPI）中，由于只有一个90脉冲激发，TR等于无穷大。SE序列的TR：T1WI 400500 ms；T2WI 18003000 msSE序列长TR值用于T2加权和质子密度加权，长TR使大部分组织的T1弛豫接近完成，免除T1成分。SE序列短TR值用于T1加权。短TR时,长T1组织能量丢失少,所以纵向磁化矢量恢复的也少，到下一个90脉冲时吸收少，回波幅度低，而短T1组织能量大部分丢失,纵向磁化矢量接近完全吸收，在下一个90脉冲时，回波幅度高，信号强。人体不同组织有其各自的T1值,且随磁场强度变化而改变，高磁场MR机TR宜长些。4。4.13回波时间(TE）是指产生宏观横向磁化矢量的脉冲中点到回波中点的时间间隔.SE序列的回波时间TE是指90射频脉冲到自旋回波中点的时间间隔；梯度回波中指小角度脉冲中点到梯度回波中点的时间间隔.SE序列的TE：T1WI 1030 ms；T2WI 90120 msTE越短，T2对比越小.强调T1对比时，TE应尽量短,以避免T2干扰，提供较强的信号，提高信噪比。T2加权要使用长TE值，TE越长，T2对比越大。即T2对信号强度的影响越大.TE超过一定范围，所有组织的T2横向磁化都极大的衰减而无对比。人体不同组织有它们不同的T2值，TE值可因MR设备及脉冲序列不同而异。4.4.14反转时间（TI）反转时间TI为180反转脉冲中点与90激励脉冲中点之间的时间。大多数组织TI值在400ms左右。TI时间用于各种反转恢复脉冲序列。改变TI，可以获得不同的脉冲序列图像。短反转时间反转恢复序列（Short TI inversion recovery，STIR）的TI为80120ms.脂肪的TI时间在100 ms左右。使用短TI，使短TI组织脂肪信号为零，达到抑制脂肪的目的。中等反转时间反转恢复序列TI200800 ms （GE公司称为T1 FLAIR,TI值750 ms)可以获得脑白质白、脑灰质灰,灰白质对比度高的图像。长反转时间反转恢复脉冲序列TI为15002500 ms。它与SE或FSE T2加权相结合,形成液体衰减反转恢复脉冲序列(fluid attenuated inversion recovery， FLAIR)，这种长TI,会使脑脊液信号全部或大部为零，从而达到T2加权像抑制脑脊液呈低信号。这种重T2加权像可以清楚地显示贴近脑室周围长T2病变。4.4。15偏转角偏转角是指在射频脉冲的作用下，组织的宏观磁化矢量偏离平衡状态的角度。偏转角的大小取决于射频脉冲的能量，能量越大偏转角越大。而射频脉冲的能量取决于脉冲的强度和持续时间，增加能量可通过增加脉冲的强度和(或）持续时间来实现。MRI常用的偏转角为90、180和梯度回波序列的小角度.偏转角越小,所需要的能量越小，激发后组织纵向弛豫所需要的时间越短。在梯度回波脉冲序列里，使用小角度脉冲激励，组织的纵向弛豫仅有一小部分被偏转到横向平面，纵向磁化大部分被保留,从而大大缩短了纵向磁化恢复所需要的时间。GRE序列采用小于20翻转角，可以得到倾向于SE T2加权像，大于80可以得到T1加权像。由于梯度回波序列TR和TE明显缩短，扫描时间随之也明显缩短.翻转角过小，图像信噪比降低。4.4.16回波次数在常规自旋回波脉冲序列里,90脉冲后，使用多次180相位重聚脉冲而产生多个回波，称之多回波SE序列。一般使用最多的是4 次回波，TE为30、60、90、120 ms。在每个TR周期，在4个K-空间中各完成一条梯度场幅度值相同的相位编码线。相位编码线为256时，在4个K-空间里要完成256条线,才能完成4 幅图像。如果将每次回波信号峰值点连线（一次比一次低），就得到T2衰减曲线。随着回波次数的增加，回波时间延长，图像T2对比越强，噪声增加,空间分辨力下降,图像质量下降。4。4。17回波链每个TR周期中一次90激发后所产生和采集的回波数目。主要用于FSE、IR和EPI序列。FSE序列在一次90脉冲后施加多次180相位重聚脉冲，即一个TR周期内,由多次180脉冲组成的回波链，用不同相位编码梯度场幅度值各产生一个回波，在一个K空间每次填充多条线，使成像时间成倍缩短。回波链越长，扫描时间越短,但信噪比也越低,允许扫描的层数也减少。4.4。18流动补偿技术用一特定梯度场补偿血流、脑脊液中流动的质子，可消除或减轻其慢流动时产生的伪影，增加信号强度。血液或脑脊液流动，在相位编码方向产生伪影。选择时,应使频率编码方向或层面选择方向与血流方向相垂直。流动补偿技术常用于FSE T2加权序列以及MRA中（大血管存在的部位）。T1加权时不用,因为T1加权脑脊液为低信号，而且最短TE延长。4。4。19呼吸补偿技术在呼吸运动敏感的相位方向,集中采集呼吸周期呼气末至吸气初阶段的信号,可最大限度地抑制呼吸运动造成的伪影。呼吸补偿技术用于T1加权检查胸、腹部呼吸运动伪影大的部位。4。4。20扫描时间常规SE序列的扫描时间：扫描时间 = TRNyNEX，式中：TR 为重复时间；Ny为相位编码步级数；NEX为信号平均次数。FSE序列的扫描时间:扫描时间=（TRNyNEX）/ETL，式中：TR、Ny、NEX物理意义同公式7；ETL为回波链长度.FSE序列所需时间是SE序列的1/ETL.三维MRI由于是容积采集，需要增加层面方向的相位编码，容积内需要分为几层则需要进行同样步级的的相位编码。其采集时间按以下公式计算：扫描时间 = TRNyNEXS,式中S为容积范围的分层数，其它同二维采集。从以上得知,实际上影响采集时间的因素主要是TR的长短和TR需要重复的总次数。 4 / 4