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磁共振成像参数解读之一:关于回波链的那些事儿

 luoct123 2018-10-09

在临床磁共振成像过程中快速自旋回波(FSE)序列是常用基本序列之一。在快速自旋回波序列因为采用了回波链读取技术使得其扫描速度相比于自旋回波(SE)序列加快,从而使得很多磁共振成像成为可能。与梯度回波(GRE)序列相比,快速自旋回波序列采用多个180°或近似于180°聚焦脉冲来重聚信号,因而具有更强的消除空间上有规律分布的磁场不均匀所造成的信号干扰。通常快速自旋回波序列可用于T1加权、T2加权和质子密度加权(PD)成像。快速自旋回波序列在通过采用回波链技术提升扫描速度的同时其实也付出了牺牲图像质量的代价。比如说采用快速自旋回波序列时导致脂肪的信号更亮,但更重要的是过长的回波链还会导致图像对比度变差并模糊,听起来是不是有些不可思议?这里笔者为大家剖析一下使用FSE序列的几个误区。

01

常见误区之一

在使用FSE序列时回波链越长扫描速度越快。的确,在一定的扫描层数时增加回波链长度确实可以减少扫描时间,但这里一定要注意这种情况存在于你所使用的重复时间TR具有一定冗余,这样就允许可以在这个重复时间(TR)采集更多的K空间线。如果这个重复时间内没有冗余时间时盲目的增加回波链就不能减少扫描时间反而有可能增加扫描时间;

02

常见误区之二

在使用呼吸门控的FSE序列时,当扫描层数超过允许的采集层数时可以通过降低回波链长度来提高允许采集的层数;

03

常见误区之三

增加回波链长度时界面上所显示的信噪比不变,所以可以通过增加回波链长度来节省扫描时间,这样就可以又快又不影响图像质量;

综上,既然说以上几个想法都是误区,显而易见在笔者看来就是不可取的。欲要真正理解回波链长度这一参数对图像的影响,我们还得从FSE这个序列本身说起。

这里我们给出一个FSE序列的示意图,这里在90°射频脉冲后方所跟随的180°脉冲的个数就是我们所说的回波链长度。有几个重要的概念需要了解并牢记:1)越往后的回波信号幅度越低,这就是说当我们采用过长的回波链时后面回波所采集到的信号很低,这在根本上降低了图像的信噪比,同时也牺牲了对比度;2)相邻两个回波之间的时间间隔称为回波间隔(ESP)。对于FSE序列而言,回波间隔是个特别重要的概念,因为对于相同的回波链长度而言,ESP越短相同回波链长度时信号采集的时间跨度就越小,这意味着靠后的回波信号相对更高;而ESP越长则相同回波链长度的信号采集时间跨度就更大,这意味着靠后的回波点的回波时间长信号相对低。

当然,磁共振成像的参数之间是相互制约相互影响的,影响回波间隔的两个重要因素是信号接收带宽和频率编码矩阵。信号接收带宽决定了频率编码上每个点的采样时间,用于描述该时间的概念也称为驻点时间,驻点时间相当于接收带宽的倒数。当然,在稍后接收带宽的解读分享中我们会谈到接收带宽会影响信号读取时读出梯度的强度,而这个强度与梯度爬升率相互作用影响梯度爬升时间。采用的信号接收带宽越宽就意味着采用的梯度场强越大,这样在相同的梯度爬升率时所需要的爬升时间就长。这就是说接收带宽对于回波间隔的影响是具有对立统一的二重性。到底是缩短ESP还是延长ESP就要看它的那种作用占了上风。这些敬请各位看官稍安勿躁,我们接下来会细细解读。理解了驻点时间这一概念相信大家就会理解频率编码矩阵与回波间隔之间的关系了。

通过观察这里展示的参数界面对比和相应图像希望大家理解:当我们增加回波链长度时对应的回波信号采集时间跨度变大。前文我们已经说过在FSE序列越往后的回波采集到的信号就越弱,而且当这个时间跨度过大时会导致图像变模糊。我们对比回波链长度17和31这两幅腰椎图像我们很容易发现回波链长度为31的图像对比度明显变差且图像模糊。尽管在参数界面我们看到的Rel.SNR都是100%,但后面的分享中我们会讨论到这个SNR是相对信噪比而不是绝对信噪比,因为在计算这个SNR时未能把TE时间的延长计算进去,但随着TE时间的延长采集到的信号也变弱,这时图像最终的信噪比会随之下降。


这里我们展示的是回波链增加所导致的图像变化。事实上,回波链长度既不能随意增加,当然也不能随意缩短。特别是进行T2加权成像时如果回波链过短便会降低图像的T2对比,会导致含水病变和周围正常组织之间对比变差。什么样的回波链长度比较合适呢?笔者的经验是你所选择的TE时间最好接近于整个回波链对应采集时间窗的中间点比较合理。希望大家在工作中有兴趣可以测试和体会一下。

END
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