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作者：张英魁、徐田勇、权光南 在磁共振成像过程中参数优化是质量控制和质量保证的一个重要组成部分。由于磁共振成像是一个多序列、多参数成像且参数之间是相互制约、相互影响的，这给参数优化带来一定的困难和挑战。正确理解每个参数的意义是做好参数优化的前提和基础。在所有的扫描参数中接收带宽是一个具有特殊意义的参数变量，它影响着图像的信噪比、对运动伪影的敏感程度、水、脂化学位移的像素数，也影响着图像的对比度。现在我们就来谈谈接收带宽这个参数。 什么是接收带宽 接收带宽，简单的说就是在磁共振成像过程中在读出梯度方向或说频率编码方向上的信号频率范围。不同的厂商对于接收带宽有不同的表示方法，在GE磁共振产品上给出的是个半带宽的概念，也就是说大家在参数界面上所看到的Bandwidth数如31.25kHz、41.67kHz再乘以2就是成像过程中采用的总带宽了。其他厂商给出的是像素带宽，如300Hz/Pixel等。 这两种不同的表示方法可以相互转换，如在GE磁共振参数界面如果采用的接收带宽是50kHz,频率编码是384，那么对应的像素带宽就是(50000x2)/384=260Hz/像素；同样的如果你用的其他厂家的磁共振那么你在扫描界面上看到的是像素带宽，如果像素带宽是122Hz，频率编码矩阵是320，那么其总带宽就是122x320=39040Hz=39kHz。 对于这些基本概念及不同参数间转换方法的掌握，在实际工作中非常有意义。 在这里引入一个与接受带宽相关的经典公式：2Δυ=γ/2π*Gx*Lx中的Δυ就是个半带宽的概念。如果我们想计算在某成像序列中所采用的读出梯度的强度我们就需要计算出成像过程中所采用的半带宽，在GE磁共振这个参数是直接给出，其他公司设备则需要转换一下。而有时候当我们想知道在某一具体序列中水、脂化学位移的像素个数时，就必须先计算出单个像素对应的像素带宽。 接收带宽背后的故事 大家可曾知道，在界面上能选择的接收带宽的大小和梯度的临床性能息息相关？ 实际上对于每一个成像序列，只要知道FOV和接收带宽，我们就可以计算在采集该序列时系统所使用的读出梯度场强。反之亦然，如果在某一具体给定的接收带宽，我们根据这一带宽所对应的能够采集的最小FOV，我们也就能计算出某磁共振成像系统所能提供的临床最大使用梯度。 通过计算接收带宽所对应的最小FOV我们也可以发现一个现象：磁共振成像系统所能使用的临床梯度值和厂家所提供的工程值有一定差距，有时这种差距还非常巨大。 有兴趣了解你所看到的某幅图像所使用的读出梯度吗？重温一下这个公式： 2Δυ=γ/2π*Gx*Lx。 公式中的Lx就是我们图像中频率方向的FOV； γ/2π是个常数，相当于我们通常说的旋磁比42.6MHz； 2Δυ就是我们使用的总接收带宽。 对应于一个给定的2Δυ，我们从参数界面可以看到对应的最小Lx，根据这个公式我们就能够计算出Gmax。 接收带宽对图像的影响 如前所述，接收带宽能够影响回波间隔、最短TE这些参数，因此它对图像的影响是多方面的。在参数优化中我们经常提及初级参数和二级参数这样的概念，二级参数中最重要的就是图像对比度问题，接收带宽恰恰是对对比度影响最重要的参数之一。请大家了解一下这个公式： 这个公式寓意比较深刻。大家通过这个公式可以看出影响最短TE及回波间隔ESP的因素有以下三个： 其一是由总带宽所决定的采样时间； 其二是由总带宽及梯度切换率所决定的爬升时间，当然对于ESP而言还涉及到一个梯度回落时间，因此公式应该修改成： 总带宽越宽，对应的读出梯度场强也越大，因此梯度的爬升和回落所需要的时间也越长。据此大家可能就可以理解一个现象：在一定范围内的接收带宽，带宽增加对应的最短TE或ESP会相应变短；但在某个拐点我们发现随着接收带宽的增加最短TE或ESP不再变短而是升高了。这个拐点的出现在一定程度上反映了梯度爬升性能。 影响ESP或最短TE的第三个因素是频率编码矩阵，它和总带宽一起共同决定读出完整回波所需要的时间。大家一定要理解和牢记接收带宽可以影响最短TE和回波间隔这一现象，因为在那些需要实现最短TR、TE的序列如FIESTA或在那些使用回波链技术的序列如FSE或EPI读取，最短TE以及回波间隔的延长都会严重的影响图像质量。 接收带宽使用中的误区 在磁共振成像过程中信噪比一直是大家特别在意的一个参数，而信噪比与接收带宽的平方根成反比，因此很多操作老师习惯上把接收带宽调的很窄以追求更高的信噪比。值得强调的是，参数界面中大家所看到的信噪比是个相对信噪比，如果操作室一味追求更高的相对信噪比，容易丢掉了很多更重要的东西，如图像的对比度。 前面的分析阐述了在一定范围内，合理的接收带宽可以确保更短的TE和更短的回波间隔，而回波间隔可以确保使用回波链技术的FSE及EPI能在尽可能短的时间跨度内完成K空间数据采集。这从另一个方面减少了采集过程中的信号损失，同时也确保了图像具有更真实的图像对比度和更少的相位累计错误。因此在日常扫描过程中，各位操作老师切勿盲目的降低接收带宽来换取所谓“更高的信噪比”。事实上在参数优化过程中图像的对比度具有更重要的临床意义。 接收带宽与化学位移伪影 在磁共振成像过程中，会存在的水、脂化学位移伪影，而这一的化学位移伪影与信号采集的接收带宽之间也有联系：接收带宽越大化学伪影越不明显，而接收带宽越窄则化学位移伪影越明显。 不仅如此，如果知道某一序列的接收带宽和频率编码矩阵，我们可以计算出化学位移的像素个数。比如在3T磁共振上某序列的接收带宽是31.25KHz，频率变码是256，那么水脂化学位移是几个像素？ 计算方法如下： 首先，算出单个像素的像素带宽：(31.25x2x1000)/256=244Hz/像素； 其次，在3T磁共振上，水脂化学位移是440Hz，这样我们可以计算出化学位移的像素是440/244=1.8个像素；如果同样的扫描参数在1.5T上化学位移的像素个数则是：220/244=0.9个像素。通过这样的计算我们不难理解为什么在3T上要采用相对比较宽的接收带宽。 这里我们需要特别强调的是： 在扩散加权成像化学位移伪影不出现在频率编码方向而是出现在相位编码方向，这是因为在扩散加权成像采用的接收带宽通常为系统允许最大带宽，这样在频率编码方向化学位移可以忽略不计，而由于扩散加权成像采用EPI读取，在相位编码上的采样也是一个连续的过程，这样可以简单的理解为在相位编码方向也存在一个采样频率（有些原理书上称之为伪频率）。这个伪频率是多少呢？其实就是EPI回波间隔的倒数。前面我们已经说过，决定回波间隔的一个重要因素就是接收带宽，在梯度爬升速度允许的范围内接收带宽越宽ESP越短，这时对应的相位编码方向上的化学位移就越小。举个例子：如果某系统给出的ESP间隔是0.27ms,那么对应的相位编码方向的伪频率是1000/0.27=3700Hz，如果成像时采用的相位编码是128，则对应于每个像素的带宽是29Hz,那么水脂化学位移是多少个像素呢？在3T磁共振是440/29=15个像素；在1.5T上则220/29=7.5个像素。由此可见在扩散加权成像如果不能实现充分的脂肪抑制则在相位编码方向就会出现明显的化学位移伪影。通过上面的分析我们也可以理解磁敏感伪影与接收带宽的关系。虽然我们不能像计算化学位移伪影那样计算出明确的位移像素数，但我们可以肯定的是对于相同的接收带宽，场强越高其磁敏感伪影越重；而对应于同样磁场强度显然接收带宽越宽则磁敏感伪影越不明显。 |
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