磁共振成像序列繁多,而且新的磁共振成像序列又層出不窮。那么作為磁共振技師,在日常工作中深入研究各磁共振成像序列,并且拓展其臨床應(yīng)用將面臨很大的挑戰(zhàn)與機遇。磁共振成像涉及內(nèi)容廣泛,主要有數(shù)學(xué)、物理、工程、醫(yī)學(xué)、生物學(xué)、計算機、信號處理等,需要磁共振技師擁有夯實的磁共振成像基礎(chǔ)理論知識。同時理論結(jié)合實踐,每一臺磁共振成像儀出廠都配備了豐富的原始序列,給操作技師提供了豐富的可實踐操作的機會。每一個檢查序列都有其特殊之處,如果能將每一個序列都進行深入研究、剖析,又何愁學(xué)不好磁共振。正如古語有云:熟讀唐詩三百首,不會作詩也會吟。研究透了一個序列,那么調(diào)整優(yōu)化參數(shù)更是游刃有余,繼而尋找能否為此序列做應(yīng)用推廣,應(yīng)用于其他檢查部位或其他疾病的檢查。
Bytheway,由于此公眾號只有我一人維護,而且現(xiàn)在個人時間十分有限,時常感覺力不從心。其實我很想看東西、寫東西,并分享出來,而且推出了好多欄目,這樣更給自己增加了好多壓力。由于我不經(jīng)常更新,時常感覺內(nèi)心很愧疚,對不起大家的關(guān)注。好多其他的公眾號,都非常厲害,首推的就是懋式百科全書,相信不用說大家都知道;還有老王講技術(shù)(每兩周一更),都是些關(guān)于磁共振設(shè)備相關(guān)的;這兩個都是飛利浦的王牌培訓(xùn)講師和工程師。還有西門子培訓(xùn)講師的XI區(qū)(主要是CT方面),GE的天師論道等。醫(yī)院個人的有志存先生等。還有好多其他醫(yī)院個人的,但好多好像都不更了,說明維護公眾號還是很難的啊。從一開始的翻譯《ThebasicsofMRI》到《精讀磁共振成像指南》,可謂是沒有一個寫完的。精讀系列在寫的時候,一開始是設(shè)備相關(guān)的,剛好那時老王講技術(shù)的老王也在出相關(guān)系列,感覺作為搞技術(shù)的我寫的太low了,就一直沒提起勇氣寫。慢慢地,等忙完五月,我也要給自己多點動力去看更多的東西,把未完成的事繼續(xù)推進下去。先不說幾天出一篇,但最起碼要天天時常去寫,日積月累也就能發(fā)出東西了。
好了,今天要分享的就是我打算如何去研究一個序列的。
首先,我把我們醫(yī)院PhilipsAchieva3.0T磁共振的廠家序列全都截圖下來,打算一個一個過,序列之豐富真可謂是要啥有啥(這是老款機型了,所以新的序列不是很多,但足夠研究了)。
隨便挑了一個序列,就是Head->Brain->T1_weighted->T1W_IR序列。先把它的序列截圖貼上來讓大家看下。
<序列介紹>
<infopage信息欄>
<initial選項卡>
<geometry幾何選項卡>
<contrast對比項卡>
<motion運動項卡>
<dyn/ang動態(tài)/血管選項卡>
<postprocessing后處理選項卡>
還有<offc/ang偏中心/角度選項卡>、<conflicts沖突選項卡>。
我將實施八步走戰(zhàn)略來研究磁共振成像序列。
第一步:就是詳細閱讀序列介紹信息。它不僅告訴你這是什么序列,干什么用的,還告訴你為有的參數(shù)為什么這么設(shè)置,以及相關(guān)設(shè)置參數(shù)的技巧和提示。從中能夠?qū)W到很多東西。
第二步:就是看對比選項卡,因為它是序列的靈魂,從中抽離出這個序列的結(jié)構(gòu)。
首先,它主要是反轉(zhuǎn)恢復(fù)序列IR,并且不是單純的IR,而是快速反轉(zhuǎn)恢復(fù)序列TIR。好,現(xiàn)在我們先來看下IR和TIR,《磁共振成像技術(shù)指南》上講的很清楚。
IR序列簡圖(省略空間編碼示意)
如果用公式來描寫就是:
IR序列的信號表達式如下:
TIR序列結(jié)構(gòu)如下圖(以此序列TSEfactor=5為例):
下面結(jié)合序列參數(shù)進行探討(每一個參數(shù),在幫助文件中都能找到很詳細的說明,一定要看!它是學(xué)習(xí)的不二法寶。tips:用鼠標左鍵激活想要了解的參數(shù),敲擊F1鍵就會直接彈出來或者去help文件中搜索。比如想要了解IRdelay):
(1)掃描模式是MS,多層,即多片技術(shù),節(jié)約整體掃描時間;
(2)掃描技術(shù)IR,即序列結(jié)構(gòu)主體是反轉(zhuǎn)恢復(fù)序列;
(3)快速成像模式TSE,即快速自旋回波,同時采用多激發(fā),那么就有了下面TSEfactor的參數(shù);
(4)快速自旋回波加速因子=5,為什么設(shè)置成5?因為這是T1加權(quán)序列,那么回波鏈就應(yīng)該小點,以防止引入過多的T2弛豫污染,最好3~5。
(5)K空間填充順序選擇為low_high模式,為什么?這在序列介紹里說了,是為是獲得短的有效回波時間。因為我們做的T1加權(quán),那么有效TE當然要短。
(6)TE=15ms,已經(jīng)足夠獲得較好的T1加權(quán)了。但為什么不在此序列其他參數(shù)允許的情況下設(shè)置成最短呢,即TE=shortest,可以嗎?
(7)重聚翻轉(zhuǎn)角調(diào)控,為什么設(shè)置成120degree呢?序列介紹里也有提到,說是減少SAR值,以及減輕磁化傳遞效應(yīng)。在這里就是信噪比對比度的考量了。180度和120度重聚脈沖得到的信號,其對比度和信噪比都會有影響的。
(8)TR設(shè)置成最短,在序列介紹中也有說到,說設(shè)置最短得到的TR已經(jīng)足夠弛豫了,可以在infopage中看到Act.TR=3374,已經(jīng)很長,對于反轉(zhuǎn)恢復(fù)序列來說足夠了。
(9)反轉(zhuǎn)恢復(fù)延遲TI=400ms,為什么?!在這個序列中,這是一個可以說是最重要一個參數(shù)。它決定著顱腦灰白質(zhì)的對比,而且在序列介紹和postprocessing選項卡中可以看到,此序列成像的最終圖像表達是想用實圖來做圖像。
(10)softone因子=3,softone是飛利浦的一種降低聽覺噪聲的技術(shù),在序列介紹里也有提及。
因為此序列主要的就是這個對比選項卡,如果有做腹部、心臟等那么motion選項卡就很重要;如果是做血管或動態(tài)時dyn/ang選項卡就很重要。在(9)中提到是模圖與實圖,那么什么是模圖與實圖呢?這個先不慌說,我們先來了解下顱腦灰白質(zhì)的一些固有屬性,即我想說的第三步。
第三步:了解所要觀察對象的本征屬性,如弛豫時間,水脂含量,自由水結(jié)合水比例,如果是血液,那么就得搞清楚其速度大小和方向等,如果是增強檢查,對對比劑也得要了解,組織結(jié)構(gòu)、磁化率等等,即一切與此結(jié)構(gòu)組織相關(guān)的性質(zhì)。當然,這些性質(zhì),有的是與B0場強度相關(guān)的,選取時要注意。
此序列,是在顱腦檢查包里的,那么它首先就是用來對顱腦進行成像的(能不能用來做其他部位的檢查呢?其是T1加權(quán),能用于增強嗎?如何將此序列作更多的推廣應(yīng)用?),來獲得灰白質(zhì)對比。那么我們先來研究下顱腦的一些本征參數(shù)。
查閱相關(guān)資料,獲得了顱腦灰白質(zhì)、CSF以及皮下脂肪的T1弛豫時間。那么就可以根據(jù)這些參數(shù)作出其反轉(zhuǎn)恢復(fù)縱向弛豫曲線了,如下圖:
我們看到,腦白質(zhì)的弛豫稍快于及灰質(zhì)。脂肪最快,CSF最慢。下面我們需要將此觀察對象的本征參數(shù)曲線與序列相結(jié)合,來更全面地來看下各參數(shù)的設(shè)置以及組織對比是如何被獲取的。即第四步。
經(jīng)過研究,TI=400ms的意義就是,當腦白質(zhì)過零時,施加90度激勵脈沖采集信號。這里400ms只是一個經(jīng)驗值,不是很精準的。但為什么是白質(zhì)過零時采集呢?稍后講。我們先來看看,這個白質(zhì)過零時間到底是多少。
根據(jù)信號強度公式,可大致精確地算出TI時間,但其值是與TR相關(guān)的。如果TR=無窮大,那么過零點就是組織的T1值的ln2倍。但實際中TR并不可能無窮大,那么就可以用上式進行計算。下面來看下,此時采集的組織的對比是如何映射成圖像對比的,即模圖與實圖。
模圖采集,只關(guān)心矢量的大小,不關(guān)心其方向(即是正矢量還是負矢量),那么對應(yīng)到灰階時就是,量的絕對值越大,越白;絕對值越小(即越接近于零矢量),越黑。我們對照模圖M來看,在腦白質(zhì)過零時采集,那么由于脂肪比腦白質(zhì)弛豫快,那么其矢量已經(jīng)恢復(fù)到正方向且有較大的值,在M圖上表現(xiàn)為較高信號(亮);腦灰質(zhì)由于比腦白質(zhì)弛豫慢,那么采集時其仍在恢復(fù),但其還沒有達到零,仍有較少的負矢量,那么在M圖上表現(xiàn)為稍高信號(灰);腦脊液由于擁有很長的T1值,那么其弛豫是非常慢的,采集時,其仍擁有很大的負矢量,那么在M圖上就表現(xiàn)為高信號(亮);但由于采集時腦白質(zhì)剛過零,那么其矢量為零,在M圖像上就對應(yīng)最黑,跟空氣差不多(背景是黑色),即無信號。
實圖采集,不僅關(guān)心矢量的大小,也關(guān)心其方向(即是正矢量還是負矢量),那么對應(yīng)到灰階時就是,最大正矢量對應(yīng)最白;最大負矢量對應(yīng)最黑,零矢量對應(yīng)正中間的灰色,即背景為灰色(空氣是沒有信號的)。我們對照實圖R來看,在腦白質(zhì)過零時采集,那么由于脂肪比腦白質(zhì)弛豫快,那么其矢量已經(jīng)恢復(fù)到正方向且有較大的值,在R圖上表現(xiàn)為較高信號對應(yīng)到灰到白的灰階,即亮白;腦灰質(zhì)由于比腦白質(zhì)弛豫慢,那么采集時其仍在恢復(fù),但其還沒有達到零,仍有較少的負矢量,那么在M圖上表現(xiàn)為較低信號,對應(yīng)著灰到黑的灰階,即灰黑色;腦脊液由于擁有很長的T1值,那么其弛豫是非常慢的,采集時,其仍擁有很大的負矢量,那么在R圖上就表現(xiàn)為更低的信號,趨于黑色;但由于采集時腦白質(zhì)剛過零,那么其矢量為零,在R圖像上就對應(yīng)灰色,跟背景一個灰階。
好了,實圖與模圖已經(jīng)搞清楚了。那么我提個問題,我們常規(guī)的顱腦T1反轉(zhuǎn)恢復(fù)序列一般都是采用的模圖M,那么其TI反轉(zhuǎn)時間是多少呢?能根據(jù)信號公式計算出最優(yōu)時間嗎?還有就是研究過了這個序列,就會立馬想到STIR,F(xiàn)LAIR序列跟這個不是一個大家庭的嗎?可謂不攻自破(“不研即會”)。接著,就會想到進階序列,雙反轉(zhuǎn)、三反轉(zhuǎn)等。
第五步:把序列激發(fā)的時序圖畫出來,即每時每刻機器都在做什么?!是在尋找中心頻率?調(diào)諧?施加勻場?施加飽和脈沖?施加反轉(zhuǎn)脈沖?RF射頻激發(fā)?施加流動補償?施加擴散梯度?施加相位編碼?施加擾相梯度?施加射頻擾相?采集信號?還是就是等待時間?……說白了,就是機器的射頻與梯度施加的時序關(guān)系及每一次施加的幅度大小與持續(xù)時間。有人把磁共振比作一架鋼琴,把序列比作一曲譜子,那么不同的譜子就會彈奏出不同的樂章。
在哪看這些參數(shù)呢?在infopage中有所提及:
TSEes/shot(ms)是什么概念呢?即回波間隙為15ms,shot為5個聚焦脈沖總共持續(xù)的時間。那么就是15ms×5=75ms。平時在表述序列結(jié)構(gòu)圖時,我們經(jīng)常不考慮RF和(或)梯度施加的時間,但其實也是有的,而且有時對于序列參數(shù)的調(diào)整會起到一定的影響。
第六步:細細研究所有參數(shù),重要的、不重要的都有深入探究下。比如,此例中還有好多其他參數(shù)也很重要,如acquireduringdelay,water-fatshift,CLEAR。
第七步:運用磁共振圖像三角調(diào)整優(yōu)化參數(shù),根據(jù)不同的病人配合情況,不同檢查目的,不同的檢查***,不同的年齡組、不同的組織對比、不同的疾病組等等,根據(jù)需求合理設(shè)置參數(shù)。