实战扫描界面解读——常规选项与参数篇(二)

上一讲里我们重点讲解了FSE序列扫描界面中一些基本图标和选项或注释,通过这些图标和选项的学习能够让我们在操作中更加有的放矢。我曾经在一篇公众号的推文中说过一个好的操作技师需要能做到眼观六路耳听八方,但不经过特别认真的思考和沉淀的人是很难达到这样的境界的。事实上如果大家不能理解界面上每个图标或选项背后的含义,那就只能“视而不见、听而不闻”了。今天我继续为大家讲解FSE序列扫描界面中的一些图标或注释的意义,强调一下,不同的扫描序列在一些选项上可能会有所不同,但也有很多选项、注释是相同的,这里我们只是以FSE序列为例来拆分讲解。

该区域最上面一行可以理解为扫描工具,不属于参数范围,这里不做详细介绍。这个区域上半部分涉及到扫描中一些基本设置,如频率编码方向、化学位移伪影的方向、扫描的重复时间、扫描的实际层数等;这个区域的下半部分则可以理解为由所设定的扫描参数而决定的一些演变参数,如最大扫描层数、几次采集完成,相对信噪比等。这里每一个参数都具有特别重要的实际意义。我们在定位扫描一个序列时不仅要时刻关注着这里每一个演变参数的变化,更需要理解这些变化可能对图像产生什么样的影响。希望大家在工作中常常思考一下影响这些演变参数的因素有哪些。

频率编码方向:在GE公司的扫描界面操作者可以定义的是频率编码方向,这里截取的是头部常规T2 FSE扫描序列,所以频率编码方向选择在前后方向。一般情况下会把频率编码方向设置在扫描部位的解剖长轴方向,相对应的相位编码方向就会自动设置在扫描部位的解剖短轴方向。频率编码和相位编码方向是相互垂直的,头脑中稍加变换便可以理解。有些设备厂商扫描界面上操作者可以定义的是相位编码方向,大家在不同设备上扫描时需要调整一下固有的思维模式。虽然通常会把频率编码方向设置在扫描部位的解剖长轴方向上,但也有些扫描部位或序列则需要人为将频率编码方向设置在扫描部位的解剖短轴上,如颈、胸、腰椎、膝关节等矢状位、冠状位扫描时为了减少血流、脑脊液流动所导致的伪影,常常需要将频率方向设置在前后或左右而将相位方向设置在上下方向;在头部轴位DWI扫描时也需要将频率方向人为设置在左右方向,这一方面可以减少PNS发生的概率,同时也避免了左右方向的畸变伪影对于脑实质结构的观察。当我们在参数设置中人为将频率编码方向设置在扫描部位的解剖短轴时,在扫描出来的图像上就会出现一个SPF的标记。这个SPF就是Swap Phaseand Frequency的缩写。

Swap和Unswap:这里需要提醒大家一下,当扫描的方位是斜位时而又没有划出具体的扫描线,这时界面上这个频率编码方向可能会显示是Unswap和Swap两个选项,这里的Unswap就是不做频率相位方向的颠倒,而Swap是做频率相位方向的颠倒。大家可能会问:系统怎么知道哪个部位哪个方向是解剖长轴呢?其实这些都设置在系统的后台里了,如,头部AP方向是默认解剖长轴,而腹部则左右方向是解剖长轴。当然,如果系统内置搞反了,那就会带来不应有的错误。笔者这么多年印象中也就遇到过一个场地出了这个问题。人为进行频率、相位编码颠倒的扫描序列在图像左下角标识中会有SPF字样。

图片说明:在进行颈椎或膝关节矢状位扫描过程中如果把频率编码方向放在上下方向,这相当于该解剖区域的解剖长轴,但可以发现明显的脑脊液和血流搏动伪影,此时相当于扫描界面上的Unswap;如果把频率方向人为放在前后方向即解剖短轴方向上则显示脑脊液和血流搏动伪影消失,这时相当于扫描界面上频率选择的Swap。在相应扫描图像的右下角标志上可以见到SPF这个标志。

脂肪化学位移方向:这个窗口内可以人为设置I类脂肪化学位移伪影的方向。除了基于EPI信号读取的脉冲序列外,其他类型的脉冲序列中I类脂肪化学位移伪影出现在频率编码方向上,具体的说脂肪信号是朝着读出梯度场强低的方向发生移动。这个方向选择可以人为设置I类脂肪化学位移的方向,这里显示的窗口提示如果不加人为干涉,在该序列扫描过程中I类脂肪化学位移伪影的方向是向前移动。有时为了证实图像中所看到的高信号或低信号是否是由于水脂I类化学位移伪影引起的,这时可以人为改变一下这个脂肪位移方向,如果是I类化学位移伪影,那么原来高信号区变为低信号,而原来低信号区变为高信号。应当说这个选项给了我们一个验证或者说确认是否是I类化学位移伪影的手段,通常我们无需重复扫描。

图片说明:不同脂肪化学位移方向选择时脂肪化学位移伪影方向的变化。图1、2、3在扫描参数界面选择的脂肪化学位移方向分别是前、下、上,注意黑色箭头所示高信号和红色箭头所示低信号,这是由于脂肪信号向低频方向移动导致信号重叠(高信号)和信号移位所造成的信号缺失。2、3是改变了脂肪化学位移的方向,可以发现相应信号发生相反变化。这里需要特别注意不要把I类水脂化学位移伪影所导致的信号移位而形成的低信号区误认为骨皮质增厚。

重复时间与自动重复时间:这是序列扫描过程中同一层面两次射频激发之间的间隔时间。这个时间对于图像的对比度、总的成像时间都会产生影响。TR时间的设置可以通过人为设置的方式,也可以根据扫描层数由系统自动设定。当根据扫描层数而由系统自动设定时,这时界面上就显示为“Auto TR”,“Auto TR”的好处是随着扫描层数的变化TR时间会自适应变化,这样可以避免选择固定TR时因为扫描层数的增多而可能错误的导致两次采集,这会造成扫描时间的浪费。但选择自动TR时也要注意扫描层数变化也可以导致图像对比度的变化,如果这个变化超出了一定范围就会导致图像对比度明显偏离。譬如,在进行T1对比加权成像时如果因为扫描层数明显增多而导致TR时间明显延长,就会导致T1对比度明显变差;而同理在进行T2加权成像时假设因为扫描层数过少也可能导致TR过短,这也会导致T2对比度变差。不过后面的介绍中我们会提及,在高级选项中通过设定最小和最大TR时间范围可以避免“Auto TR”时间的过度偏离。

扫描采集层数:这是序列扫描的实际采集层数。平时扫描过程中要注意观察这个扫描层数和下面介绍的最大采集层数之间的关系,以避免不必要的时间冗余。

最大采集层数:这是由重复时间、回波时间或回波链长度等共同决定的一个扫描参数。在序列扫描过程中通常这个最大采集层数会大于上面所提及的实际扫描层数,但有时为了提高图像对比度如T1加权成像的对比度,也可能人为缩短TR时间这样就可能导致最大采集层数少于实际采集层数。这样带来的结果就是所扫描的层数需要分配到两个TR时间采集内完成。

采集次数:这里的采集次数是指扫描序列的所有层数需要几个TR时间来完成一次激发。譬如扫描层数是20层,如果在一个TR时间内能够完成20层图像的一次激发我们就说采集次数是1次。如果这20层图像需要分配到两个TR时间内才能完成一次激发,那么对应的采集次数就是2次。注意不要把这个参数和激励次数或者说信号平均次数等同起来,二者具有不同的涵义。这里要注意的是通常当一个TR内所能采集的最大层数大于实际扫描层数时对应的采集次数就应该是1,但在某些特殊序列如T1 Flair或T2 Flair时为了能更好的抑制脑脊液,通常会通过高级选项设置一个最小采集次数,如2,这样尽管一个TR时间内可以完成所有层面的一次激发,但系统仍然会将这些层面分配到两个TR时间内完成激发。在T2 Flair成像反转脉冲的宽度和所设定的采集次数相关,采集次数越多相应的反转脉冲就越宽,这就避免了成像过程中层面外未被反转的脑脊液呈现高信号。

相对信噪比:这里需要充分理解相对信噪比的具体含义。所谓相对是因为这里显示的百分比是相对于参数调整之前的一个相对值。当我们刚刚从扫描协议库调出一个扫描序列时这时它的相对信噪比会显示为100%,当操作者改变了扫描视野、层厚、采集矩阵或者激励次数时都会导致这个相对信噪比发生变化,这个变化后的信噪比和原来的信噪比相除后的值就是新的相对信噪比。所以,这个相对信噪比并不是一个绝对值。实际工作中不要误认为有一个所谓的理想阈值作为参照标准,更不能为了追求所谓更高的相对信噪比而去人为调整某些参数。如个别操作者可能会通过降低接收带宽来提高相对信噪比,但实际上由于接收带宽变窄后会导致回波间隔变长或者回波时间变长,这会导致图像模糊、对比度变差,同时由于采集信号的TE时间延长也会导致信噪比变低,只是有些原因导致的信噪比降低系统无法准确计算出来而已。

图片说明:界面上的相对信噪比不是一个绝对数值,因此没有一个明确的界值来定义图像的好坏,而且这个值也不是越高越好。这里的图像对比就是通过降低信号采集带宽来提高相对信噪比,但实际图像质量却明显变差。

像素大小:这是用来衡量图像空间分辨率的一个重要指标。Pixel代表的是层面内分辨率,再结合扫描层厚就可以得到体素大小。我们在讨论图像的空间分辨率时一定建立在像素、体素这个基础之上,特别是体素,因为信噪比和体素大小息息相关。当然体素也代表图像的空间细节分辨能力。这个界面上所显示的像素大小是由实际采集矩阵决定的。因为频率编码和相位编码矩阵不同,从而实际采集的是一个长方形像素。

像素带宽:是指每个像素所包含的频率范围。信号的接收带宽指的是在频率编码梯度方向上的频率范围,而像素带宽则是指每个像素所包含的频率范围。在GE较早期的设备操作界面上没有给出这个指标,使用者必须用界面上的信号接收带宽来手动计算。扫描参数界面的Bandwidth给出的是半带宽,用这个半带宽乘以2计算出总带宽,再除以频率编码矩阵便可以得到这个像素带宽。用两种不同的形式来表示信号接收频率各有各自的方便,知道像素带宽就可以直接计算出水和脂肪I类化学位移的像素数,而知道半带宽则更方便我们计算读出梯度场强或计算最小FOV以及回波间隔等。对于一个使用者而言如果能把二者之间的关系搞清楚并能用到实际成像的计算之中,这些指标才真正发挥了作用。

回波间隔:这个指标出现在FSE序列或基于EPI信号读取的序列中,顾名思义就是相邻两个回波之间的间隔时间。对于采用回波链采集技术的成像序列而言,回波间隔是一个特别重要的成像参数,过长的回波间隔会导致回波采样过程中的相位累积错误,这可能导致不同形式的伪影,同时回波间隔长也意味着相同的回波链长度时信号采集的总时间跨度更长,而越靠后的回波其信号越弱,这会带来图像对比度变差、图像变模糊等一系列问题。回波间隔这个参数不是可以人为设定的,而是由频率编码矩阵、信号接收带宽以及相应磁共振成像设备的梯度性能包括最大梯度场强及所能使用的梯度切换率共同决定的。作为使用者需要了解影响回波间隔的各种因素,特别是频率编码矩阵、信号接收带宽这些可以人为控制的因素,在调整频率编码矩阵、信号接收带宽这些参数必须密切关注回波间隔这一参数的变化,这样我们才能逐步建立起磁共振成像参数优化的全局观。这里需要提醒大家在FSE序列的参数界面可能会发现:有时候回波间隔和最短TE相同,有时又会发现ESP较最短TE为短,这取决于是否选择了BluringCancellation这个选项,选择了这个选项后因为第一个回波需要后移,这就导致起最短TE较ESP长了。

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