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不管是临床扫描还是质量控制，磁共振（MRI）参数的优化都具有特别重要的意义。合理的参数优化是获得优秀图像质量的前提。快速自旋回波（FSE，TSE）作为MRI中最常用最基本的成像序列之一，对其参数的了解至关重要。本文主要介绍FSE中关于回波链相关的一些问题。 MRI参数的优化具有特别重要的意义，特别是在FSE序列中，会涉及到很多重要的参数，有些参数在扫描界面可见可修改，而有些参数在扫描界面不可见。对于广大MRI使用者而言，MRI参数优化无非就是两个目的：提高图像质量；缩短成像时间。在这众多的优化参数中回波链长度（ETL，tse Factor，turbo factor）无疑是一个极其重要的成像参数。 实际扫描中常为了加快扫描速度或是提高图像质量更改一些诸如回波链（ETL）、带宽（BW）、激励次数（NEX）、相位编码数（Phase）、相位FOV（Phase FOV），重复时间（TR）等参数。那么回波链的更改会给图像带来什么样的影响？ 修改回波链是改变扫描时间简单、粗暴的方法之一，但设置不合理的回波链长度会给图像带来什么样的影响？ 自旋回波（SE）在给予一次激发脉冲（通常为90°）后，只采集一个回波信号，填充于K空间相应的一行，所以其成像时间非常的长。而FSE相比SE，FSE信噪比虽不及SE，但其引入了回波链的概念，即在给予一次激发脉冲后，采集多个回波信号填充于K空间的多行，这样极大的减少了成像时间，如下示意图。 对于我们操作者而言，修改回波链时需要注意如下几个问题： 1.FSE给予一次激发脉冲后，采用多个180°（或＜180°）重聚脉冲来重聚信号，其180°重聚脉冲的数量即为回波链长度。 这里介绍一个比较特殊的序列：单次激发FSE（SSFSE）序列，该序列在一个TR内填充完成K空间的全部相位编码线。 由上图中可看出SSFSE（HASTE）的第一个回波时间和最后一个回波时间跨度非常大，该序列一次激发后填充完K空间的全部相位编码线，序列相位编码数可以看作回波链的长度（通常采集相位编码矩阵一半多点的K空间线，再利用K空间的共轭属性重建另一半的数据。）。 该序列成像速度非常快，常用于超快速成像或重T2成像，但其回波链非常长，靠后的回波信号非常小，获得的图像不管是信噪比还是对比度都较差，图像模糊伪影较重。 2.在不同的TE时间采集了多个不同对比的信号，那么最终获得的图像是何种对比？ 在FSE序列中，我们不难发现，每个回波信号的采集时间是不同的，特别是对于T2WI序列，其采集回波信号的时间跨度非常大，也就是说在90°激发脉冲后，在不同的TE时间采集了多个不同对比的信号。如下图，当采用回波链采集技术时，第一个回波信号在10.1ms采集，其为T1权重，而最后一个回波在163.6ms采集，其为T2权重，那么最终获得的图像是何种对比？为了解决这个问题引出了一个有效回波时间的概念，也就是我们操作界面中可调整的TE值就是这个有效TE值。 例如将有效TE设置为85ms，那么为了获得相应的权重图像，会在采集信号数据时将85ms附近采集的信号数据填充于K空间的中心（K空间中心数据决定图像对比度），将远离85ms的信号数据填充于K空间的外围（K空间周围数据决定图像的分辨率），最将终获得相应对比权重的MRI图像。 那么，基于这种在不同的TE时间采集了多个不同权重的信号思路，是不是一次扫描就可以得到多种对比的图像！！ 3.FSE给予一次激发脉冲后，采集多个回波信号，采集的回波信号强度取决于回波间隙和回波链的长度。 回波链长度一定，在相同的TR内，回波间隙（ES）越短，信号采集的时间跨度就会越小，则靠后的回波信号相对越高；而ES越长，信号采集时间跨度就会更大，则靠后的回波信号相对越弱。同样ES一定的情况下，在相同的TR内，回波链越短，信号采集的时间跨度就会越小，其则靠后的回波信号相对越高；回波链越长，信号采集的时间跨度就会越大，其则靠后的回波信号相对越弱； 回波链越短，信号采集的时间跨度就会越小，其则靠后的回波信号相对越高；回波链越长，信号采集的时间跨度就会越大，其则靠后的回波信号相对越弱；需要指出的是更改回波链长度时，在操作界面显示的相对信噪比的值并无变化，但实际信噪比是发生了改变了的。 使用回波链采集技术，如果采集的时间跨度过大，必然后导致图像的模糊和信噪比的降低。所以应根据实际的需求合理设置回波的长度。 如在扫描关节时，回波链设置过长（图中为回波链16），会导致图像的模糊伪影，锐利度降低，细节分辨不清。 缩短回波链（图中为回波链8），不仅能更好的显示一些细微结构，也能更好的显示骨质、关节软骨、液性信号等情况。在观察一些细微结构时，宁可减小采集（激励）次数，也不要轻易的增加回波链长度。需要说明的是回波链也不是越短越好。 在盆腔扫描中，使用较长回波链的T2WI来增加组织间的对比。如回波链设置过短，必然会 导致组织间对比不足，不利于组织结构的显示。
需要突出液性信号与组织间对比时也常采用长回波链的序列扫描，突出组织间的对比。 所以回波链并不是越长越好，回波链越长，采集的时间跨度过大，必然后导致图像的模糊和信噪比的降低；同时回波链并不是越短图像就会越好，短的回波链会降低图像的T2对比（特别是含水丰富的组织）。所以回波链应选取一个适当的值，那么回波链设置多长比较合适： T1WI：为了减少T2对比的污染，回波链长度通常2-4个； PDWI：8-12个； T2WI：10-16个，更长的20-32个，如水成像。 在其他参数不变的情况下，调整回波链的长度，使得（第1个回波时间+最后一个回波时间）/2≈设置的TE值，此时回波链数是比较合适的。当然这并不是标准，应根据实际的需求合理设置回波的长度。 4.FSE采用其重聚脉冲重聚信号，可以极大的消除空间上有规律分布的磁场不均匀引起的信号干扰，如对于金属植入的受检者，大量腹水的受检者等。
对于有金属植入物的受检者，采用回波链采集技术，其180°重聚脉冲可有效的减轻质子的失相位，改善相应的伪影。 5.FSE一次激发脉冲后，短时间内采用多个重聚脉冲来重聚信号，会导致SAR值升高。
同样的参数，如回波链的长度的增加，在扫描界面可以看到给出的参考SAR值增加。
当然回波链只是影响SAR众多因素中的一个变量。在MRI系统中，影响SAR值的因素有：静磁场强度（也叫共振频率，SAR与场强的平方成正比）、射频脉冲类型、重复时间、带宽、线圈、体素、组织类型、组织结构、环境温度、受检者体重、受检者自身生理调节等。按照美国ANSI的C95.1-1982推荐，接受连续电磁波照射时，全身SAR不超过0.4W/kg。美国FDA制定的RF电磁场安全标准为：全身SAR应不大于0.4W/kg或每克组织的SAR空间峰值不大于8.0W/kg。 6.使用回波链采集的FSE序列会导致脂肪组织信号增高，回波链越长，其脂肪组织信号越亮。
脂肪具有短T1，稍短T2的特性，但从FSE图像上观察会发现脂肪的信号几乎与液体的信号相当，那么为什么在FSE序列上会表现为很高的信号？ 1.连续的180°重聚脉冲，会破坏脂肪组织J耦合(J coupling)，导致脂肪组织信号的增高。 2.连续的180°重聚脉冲，会产生磁化转递效应（MTC），导致背景组织信号下降。 7.回波链越长，其扫描速度会越快？ 在一定的范围内，增加回波链的长度的确可以减少扫描时间，但这必须有个前提就是TR有冗余，即是在一个TR内能够允许采集那么多个回波信号；如TR没有冗余，增加回波链长度不但不能减少扫描时间反而会使得扫描时间增加。
上图，回波链长度分别16、24、40，其扫描时间分别为1:24、1:00、1:31，可以看出在回波链为40时，其扫描时间不减反增。 FSE序列引入了回波链（如N），一个TR内填充K空间的N条相位编码线，极大的缩短了扫描时间，这点也是MRI快速成像的基础。但并不是回波链越长其扫描时间就会越短。 同时，在一定的TR时间内，回波链越长，则允许扫描的层数会越少，如上图，随着回波的增加其允许扫描层数越少，这一点在使用呼吸触发扫描时较常见。 采用回波链采集技术虽然极大的加快了扫描速度，但同时必然会导致图像质量的改变，如信噪比的降低、锐利度的下降、伪影的加重、SAR值的增加等。 需要指出的是在FSE序列中各个回波信号的强度不仅与回波链长度、回波间隙（ES，最短的ES取决于机器性能）相关，而且与带宽、频率编码数等相关。在更改回波链的同时必然会引起MRI中其他一些可见和不可见参数的变化，本文仅仅局限于讨论回波链长度的相关问题。 附录及参考文献： SAR（特定吸收率）：是指单位质量组织中RF功率的吸收量，又表示每秒钟传递RF能量的多少，单位为W/kg。 IEC 60601-2-33,Particular Requirements for the Basic Safety and Essential Performance of Magnetic Resonance Equipment for Medical Diagnosis[S].Intemational Electrotechnical Commission,2013. FDA CDRH Guidance 793,Guidance for Industry and FDA Staff: Criteria for Significant Risk Investigations of Magnetic Resonance Diagnostic Devices[S].FDA,2003. |
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