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【哥家说“磁”】从EPI到DWI(一)

 活在当下gunxub 2018-06-29

一、基本概念

如下图所示,这两幅图像分别来自SE和GRE。两者之间的一个重大差异就是,颅底磁敏感伪影(白箭)在GRE的图像上更重一些。那么,为什么会出现这种现象呢?



我们从脉冲序列图来看,SE序列需要2次射频激发,才能产生一个回波信号;180°射频可以重聚相位,从而产生回波信号。GRE只需要一次射频激发,就可以产生一个回波信号;对于GRE类序列而言,回波信号主要是梯度切换生成。GRE类序列,磁敏感伪影明显比SE类序列重,一个主要原因就是GRE序列使用梯度切换重聚相位,这一过程无法剔除主磁场不均匀导致的磁敏感效应,从而在气体组织交界面产生伪影。



SE类序列,由于使用180°脉冲重聚相位,所以磁敏感伪影很小。但是问题是成像时间太长。所以为了加快扫描速度,众多厂家,都采用RARE(rapid acquisition with refocused echo)的读出方式;采用多个180°重聚脉冲,形成多个回波信号,每个回波信号填充到k空间的一行。这种方式,可以成倍缩短扫描时间,提升患者舒适度。但是,由于是使用180°射频进行回波重聚,所以扫描时间仍旧略长(要知道施加射频脉冲也是需要时间的)。所以,就有一种更快速的回波形成技术,使用梯度切换的EPI(echo-planar imaging)技术。



二、EPI读出技术

EPI只能算一个可以快速读出回波信号的技术。它是利用梯度快速往返切换,读出一连串回波信号,每一个回波信号对应于k空间的一行。它通常要和其它预备脉冲组合,如SE或GRE,才构成一个完整的序列:SE-EPI,GRE-EPI。



对照一下RARE和EPI读出方式,最大相同点在于每个回波信号都对应k空间的一行,所以成像时间被成倍降低。最大不同点在于,EPI序列k空间填充方式是zig-zag的方式,第一行填满,直接掉头反向填充;好处在于读出速度更快,缺点在于会产生很重的偏共振效应(off resonance)。



EPI读出方式会产生水的偏共振效应和脂肪的偏共振效应。水的偏共振效应主要表现为磁敏感伪影,也就是空气组织交界面的信号丢失或图像扭曲变形。脂肪的偏共振效应主要有以下两种形式:化学位移(chemical shift)伪影和相位移(phase shift)。磁敏感伪影随着场强增加而加重,如下图。



三、DWI成像


上图所示,为DWI简单示意图。可以拆解为三部分:SE准备脉冲、EPI读出信号和强大的散相梯度(180°脉冲前后各一)。强大梯度主要作用是使运动的氢质子散相,静止的氢质子由于空间位置没有变化,所以180°脉冲前后经历的梯度场没有变化,其相位得到最大程度的保留,表现为高信号。运动的氢质子,由于空间位置发生变化,180°脉冲前后经历的梯度场也不一样,变现为低信号。这就是为什么脑梗死在DWI图像变现为高信号。而且,对于极早期的脑梗死而言,更高b值的DWI可以更敏感地探测到新发病灶,如下图所示。



【哥家说“磁”】精彩回顾:
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