磁共振参数卡简介之3D成像序列特殊参数

      磁共振成像除了传统使用的2D成像序列之外，随着临床应用需求的深入，3D成像具有无层间距，空间分辨率高，容积效应轻以及图像信噪比高等优点越来越受到关注。在成像过程中，相较于2D成像序列使用选层梯度进行层面选择，然后使用相位编码梯度和频率编码梯度进行层面内空间位置的定位；3D成像序列则是通过激发某一定范围的容积，然后通过两组相位编码梯度和频率编码梯度实现空间定位。所以2D序列与3D序列在成像的方式上都存在着一定的区别，下面将3D成像序列的特殊参数进行叙述。

Slabs：层块

     在3D成像序列中，层块的意义与2D成像序列中层数的意义类似，决定K空间数的多少。当Slabs为1时，则在整个成像范围内采集获得一个三维的K空间，当Slabs大于1时，则表示该3D序列进行多层块扫描，需采集获得多个三维K空间。在临床应用中，Slabs的多少取决于临床需求，例如进行3D解剖成像时，为了减少层块与层块之间边缘模糊的伪影，Slabs尽量选择1，并通过增加层数来覆盖扫描区域；而在进行TOF MRA成像时，由于大范围的成像将导致近心端血液信号高，远心端血液信号低，所以需要通过控制一定的扫描层数，利用多个Slabs来达到覆盖成像范围的目的，并且在成像过程中需要通过增加层面方向的过采样来减少层组与层组之间的边缘模糊伪影及层组间负间隔的方式提升图像重建的质量。

Slices per slab：每个层块的层数

     每个层块的层数是指当前层块中的层数，该层数的大小影响选层方向上的相位编码步级数，其对图像信噪比的影响是与层数的平方根成正比。所以在3D序列中，每个层块中层数的多少将直接影响图像的信噪比，在参数优化时需要特别注意。

Dist. factor： 层块间距

      层块间距是指两个层块之间的间距。当Slabs为1时，该参数显示为灰色且不能修改的20%，其意义是该参数在Slabs为1时没有实际意义，因为只有一个层块，此时没有层块间距。当Slabs不为1时，该参数能够进行调节，例如进行TOF MRA成像时，可以通过调节负的层块间距使得层块与层块之间重叠以提升图像重建的质量。

Slice Oversampling：层面方向的过采样

     根据3D序列成像的原理可知：在对组织进行容积激发后，通过相位编码进行层面方向及层面内相位编码方向的空间定位，然后再通过频率编码进行读出，即3D序列在成像的过程中需要使用两组相位编码梯度。在2D序列中为了防止在相位编码方向上出现卷褶伪影或者通过采集更多的相位编码线来增加图像的信噪比，可以使用相位方向上的过采样；而3D序列，在层面方向上也使用相位编码梯度进行空间定位，也可以通过层面方向的过采样来减少或防止层面方向上卷褶伪影的出现或者增加图像的信噪比。当Oversampling的大小为100%时，实际上是在层面方向的两侧各增加层块厚度的50%。过采样采集的数据将运用于后续的图像重建，但是该范围的图像不显示。

Average：平均次数

     平均次数是指对K空间重复采集的次数，一般只能按整数进行选择。在3D SPACE序列中，为了减轻或者消除SPACE序列中的FID伪影及更有效控制扫描的时间，Average可以有更多的选择，例如1.4，1.5.....等，其小数点后的部分是指在成像过程中额外采集K空间中心部分占完整K空间的比值，例如Average为1.4时，首先先采集一个完整的3D K空间，然后采集完整K空间40%的K空间中心部分的信息。

Slice resolution：层分辨率

      该参数用于决定在层面方向上的相位编码步级数，当设置为100%时，则层面方向的相位编码步级数是层数与层面方向过采样的总和。在临床应用中，可以通过设置不同的层分辨率来调节图像的空间分辨率和信噪比，例如将层分辨率更改为50%时，层面方向上的相位编码步级数减少为原来的一半，成像的体素增大一倍，最后整体的图像信噪比增加1.4倍，扫描时间缩短为原来的一半。在3D序列参数优化时，为了兼顾成像时间，覆盖范围及图像信噪比，往往需要综合考虑层分辨率的设置。

Slice partial Fourier：层面部分傅里叶

       根据K空间的特点可知，在相位编码方向上可以通过减少相位编码步级数（K空间边缘的相位编码步级）来缩短数据采集的时间，然后通过填零或者共轭对称的方式进行映射重建。三维成像使用两个相位编码，所以在层面方向上也可以使用部分傅里叶技术。利用该技术的好处是能够在保持成像体素的前提下缩短扫描的时间，但是会造成图像分辨率的降低（图像体素不变但是细节减少）。

Elliptical scanning：椭球扫描

      三维成像采集三维K空间，根据K空间的特点可知，K空间中心决定图像的信噪比，K空间边缘决定图像的细节。在数据采集时，K空间中心与边缘部分都以一样的方式消耗成像时间，但是对图像的影响却截然不同。所以在3D成像时，可以将立方体的K空间方式转变为采集椭球形K空间，然后通过填零的方式变为立方体K空间，这样可以减少K空间的采集时间，并且在一定程度上提升图像的信噪比。

Excitation：激发方式

      该参数决定使用怎么样的方式进行射频激发，目前在不同的3D序列中能够选择的参数有：

      Slab-sel.：层块选择激发，其原理类似于2D成像时在射频激发时通过选层梯度实现对共振频率区域的层面进行激发，而3D层块选择激发就是利用具有一定带宽的射频脉冲对一定层块厚度的区域进行激发（在层面方向上施加选层块梯度），然后进行成像。该模式的好处是成像的区域能够通过选层块梯度进行控制，实现一定范围的3D成像，避免或减少出现层面方向的卷褶伪影；但是也存在着层块边缘成像质量与射频脉冲的轮廓息息相关的问题。

      Slab-sel. PE：该参数与上述Slab-sel.类似，但是存在一定的区别，在该种模式下选层块梯度施加的方向不是在层面方向上，而是在相位编码方向上。这样的好处是能够减少卷褶伪影的发生。经典的应用是在进行体部冠状位成像时，前后方向的厚度要比左右方向的宽度小得多，所以左右方向更可能发现卷褶伪影。在3D成像时，为了减少卷褶伪影的发生，可以将选层块的梯度施加在左右相位编码方向上，而通过过采样来消除层面间的卷褶伪影。

      Non-sel.：非层块选择激发，其原理是在射频激发时不施加对应的层块选择梯度，射频脉冲将对一定范围成像容积的区域进行激发，然后根据接收线圈的范围接收该区域的信号。该激发模式的好处是无需选层块梯度，并且层块边缘层面图像质量不会受射频脉冲轮廓的影响，但是该模式不适合轴位及小范围的3D成像。

      ZOOMIT：在SPACE序列中，可以利用激发脉冲和重聚脉冲以不同的方向进行施加实现小视野的组织激发。使用ZOOMIT激发的好处是能够在不降低分辨率的情况下通过减少相位编码步级数来缩短扫描时间。

Incr. Gradient spoiling：增强扰相梯度

     该参数出现在3D 扰相梯度回波序列中，目的是在射频扰相的基础上使用更强的扰相梯度对残余横向磁化矢量进行损毁。在使用多通道线圈进行成像时，接近线圈单元的区域对信号具有更强的敏感性，更容易出现残余横向磁化矢量的条纹状伪影。使用该参数的好处是能够减轻或者消除相关的伪影，但是也带来了另外的一些状况，例如更强的扰相梯度将导致更长的回波间隔，并且导致整个回波的读出时间增加，增加了对运动的敏感性；回波间隔的变化在一定程度上也影响了MPRAGE序列TI和TR的设定，所以为了保证MPRAGE传统的图像对比，需要综合考虑该参数对TI及TR设定的影响。

在SPACE序列中，也有部分特殊参数：

Reordering：排序

     该参数是指K空间数据的填充顺序，在不同的成像序列中具有不同的临床意义，在SPACE序列中有以下两种不同的参数可供选择：

Linear：线性填充，是指将回波链中的回波按照顺序逐步填入K空间，回波链中间的回波被填入到K空间的中心。例如回波链为50时，即第25个回波左右的回波将被填入K空间的中心。该模式在SPACE序列中一般应用于T2W或重T2W成像。

Centric：中心填充，是指将回波链中靠前的回波填入到K空间的中心位置，等效回波时间TE较短。该模式在SPACE序列中一般应用于T1W或PDW成像，同时由于靠前的回波被填入到K空间中心，所以可以获得更好的脂肪抑制效果。

Flip angle mode：翻转角模式

      使用SPACE序列进行成像时，根据SPACE序列的成像原理，不同的成像权重和临床应用有不同的翻转角模式。在该参数中有以下参数可供选择：

     Constant：常量，在该模式下进行成像，SPACE序列重聚脉冲的角度保持不变，主要应用于重T2W成像，例如MRCP，MRU，内耳水成像等。该模式下进行成像与TSE3D序列的主要区别就是SPACE序列与TSE序列的区别即利用非选择性射频脉冲可以获得更短的回波间隔。

      T1 Var：T1变量，即SPACE序列在设计之初就根据T1W成像的权重来设计翻转角的分布方式以获得T1W图像，同时又利用SPACE序列的技术特点进行长回波链成像以缩短扫描时间。

      PD Var：PD变量，和T1 Var类似，就是根据SPACE序列信号演变的特点计算重聚脉冲翻转角的分布以使用更长的回波链来获得质子密度加权的图像。

       T2 Var：T2变量，即系统将计算重聚脉冲翻转角的分布来获得T2W的图像，实现扫描时间的缩短和SAR的降低。

      上述就是三维成像序列与二维成像序列中不同的参数及临床意义不同的相关注释。