【贴士】带宽（Bandwidth）对磁共振图像的影响

jazzwong 2017-11-13

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文 / 康剑整理翻译 / 西门子医疗

在 MRI 应用培训过程中，涉及磁共振参数与图像质量的问题时，带宽（Bandwidth）的影响是经常被提及的问题之一，本文的主要目的是为了阐明 Bandwidth 在磁共振图像中的意义，及其与其他 MRI 参数的相关性，并由此对日常工作过程中参数优化时给予提示。

对于 MRI 的序列来说，Bandwidth 有两种不同的意义，在射频发射期（transmission phase）,其可用于指射频脉冲（RF pulse）的带宽。而在射频接收期，则用来指接收的 MR 信号的带宽。

图 1：关于 RF 脉冲带宽的设置，在 Syngo 的用户界面参数选项卡中，提供三种不同的选择：分别是 Low SAR，Normal 及 FAST 模式。

在射频发射期的 Bandwidth：

在射频发射期，通过施加梯度磁场，发射包含特定范围（Bandwidth）的射频脉冲，以此来激励特定的某一固定层厚或体积的组织。此时射频脉冲的带宽通常限定于几千赫兹范围内。

1、Low SAR（3.84 ms）模式

更长的射频脉冲时间确保射频脉冲更好的选层（射频脉冲更接近于方波），可减少层间交叉，缩小层间隔（gap）最小值。
有利于减少 SAR 值。
延长最小 TE 和 TR 值。

2、Normal（2.56 ms）模式

常规的采用的射频脉冲模式，同时优化了选层和 SAR 值。

3、Fast（1.28 ms）模式

缩短了射频脉冲的发射时间，而射频在选层质量上有所妥协。
可缩短最短 TE 及 TR 值。
缩短最小回波间隔（Echo Spacing），减轻 TSE 序列模糊效应。
减少的磁敏感伪影。
相比于其他模式，更容易引起高 SAR 值。

在射频接收期的 Bandwidth:

在射频接收期，回波信号产生时，读出梯度场会被激活，此时数模转换器（ADC）会对接收到的回波信号取样。梯度磁场对采集到的回波信号进行频率编码，FOV 即为幅度在时间的积分。事实上，数模转换器大约会每 30 μ s, 对于回波信号幅度值进行采样，并将该采样值以数字信号方式记录于电脑中。该时间称之为 dwell time (D)。例如对于基础分辨率为 256*256 的图像来说，该采样过程将重复256 次，总的采样时间 Ts =256 × 30 μ s =7.680ms

T s = N × D

式中 N 为读出梯度值（matrix in Read）该段信号的取样频率范围即为 dwell time 的倒数 :

f = 1 / D

在上面的例子中，其范围约为 33 kHz.

而参 Syngo 选项卡中出现的Bandwidth（图 2）是指总采样时间的倒数，其单位为 : Hz / pixel。

Bandwidth= 1 / T s [Hz / pixel]

该 Bandwidth 用一种更为简单的方式描述了在每个像素中包含每个回波信号的频率范围。

图 2：上面例子中左侧第一个像素包含频率范围：0 - 130 Hz，第二个像素：130 - 260 Hz，依次后推，故对于读出梯度为 256 的图像来说，右侧最后的像素即为33 kHz。

如图 3 所示，增加带宽可以减少采样时间，从而缩短序列时间（可减少最短 TE 及 TR 值），减少带宽则相反。

高带宽最大缺点是由于更宽采集频率范围将采集到更多的噪声，由此可以导致相对低的信噪比（SNR）。但是其积极的一面在于，我们可以缩短最小回波间隔（ES），以减轻模糊效应。脂肪信号在 TSE 序列中会受到回波间隔（ES）和加速因子（turbo factor）的影响，短的 ES 及高 TF 将引起图像中脂肪组织的高信号。高带宽的序列可以有助去除金属伪影，通过缩短优化的激励脉冲结合短的读出梯度时间及短的回波间隔的设置可以有效减轻植入物所带来的的图像的扭曲。