MRI 参数解析（Philips）-器械之心

PHILIPS MR 系统的扫描界面上，扫描参数主要分为以下几类：Summary /Geometry/ contrast/motion/Dyn/Ang/proc/offcenter /confilict

将参数分组排列有利于日常操作过程中调整相关的参数设置，提高操作效率，本文将分别介绍上述参数卡片和参数的意义，并讨论参数设置和参数冲突的一般原因。

1、 Summary ：摘要选项卡，可以在扫描前快速检查扫描协议。主要显示常用的参数；

FOV：各个方向上的视野(FOV)，单位为mm，

Voxel：各个方向上的体素大小，单位为 mm，

Matrix：各个方向上的矩阵大小，即体素数量 x 体素数量 x 层数，

Gap：层间距（此项可以通过勾选来启用或禁用，还可以输入值进行调整），单位为mm，

NSA：激励次数(NSA)，通常为整数，即1、2、3目前philips的系统中NSA可用小数，如1.2、1.6等

2、 Geometry”参数卡片包含了与“几何”有关的扫描参数：线圈，体位，视野，矩阵，矩形视野因子，扫描百分比，扫描顺序，饱和带，片数，间隔，片厚，编码方向，卷摺抑制，并行采集有关的设置（加速方向，倍数）等。

Recon voxelsize指的是重建体素，同理Reconstructionmatrix即重建矩阵，一般情况下重建体素会小于采集体素，在2D序列中我们建议重建体素不要小于采集体素的60%，3D序列可以允许重建体素小于采集体素的60%。

Fold-oversuppression过采样，我们在日常扫描如腰椎，由于椎体范围长，但扫描范围有限，如果我们不做处理那么就可能产生卷褶伪影，这是我们可以通过过采样技术来减少卷褶伪影。

Slice oversampling：层面定位。

Sense：并行采集技术主要利用多通道线圈，减少相位编码采集，然后通过探测线圈敏感度，利用算法去除卷褶伪影。使用Sense可以减少扫描时间，同时信噪比下降不多，图像质量影响较小，随着Sense因子不断增加，信噪比会下降，同时加速过猛可能会产生Sense伪影，建议Sense一般不要超过2倍。

Stacks：叠块，常规扫描一般会用一个叠块，但是当要分别扫描如椎间盘时，就需要多个叠块进行扫描。

Slice orientation：采集方位，通过修改我们可以选择横轴位扫描或者进行冠状、矢状位采集。

Fold-overdirection：相位编码方向，可选择不同的相位编码方向，如前AP、RL等。

饱和带（REST）：

可以起到防止运动伪影，抑制化学位移效应（波谱），抑制折叠等功能，但同时也会降低信噪比（参与成像的质子数量减少），提升 SAR，延长扫描时间等。RESTslabs在后面修改需要添加的饱和带参数即可，最多可以添加6条饱和带，同样可以通过修改参数来调整饱和带的位置、层厚以及方向等。

矩阵（Matrix）：
矩阵大小直接影响空间分辨率，同时决定扫描的时间。大距阵空间分辨率高，但扫描时间长（相位编码步数多），信噪比低。当需要高矩阵扫描时，为信噪比提升计，可以适当加大片厚。
矩形视野因子（RFOV）：
可以在保证分辨率的条件下缩短扫描时间，应当在允许的情况下使用。使用低于 100%的扫描百分比能够减少扫描时间，在组织/器官的锐利边界可能出现“振铃”伪影（相位编码方向），打开“ringing filtering” 有助于减低这一效应。
扫描百分比（Scan percentage）：
和半扫描（half scan）相比，100%–80% 扫描百分比不会造成明显的分辨率的损失，信噪比则有所上升，但低于 70%的扫描百分比会造成可观的分辨率损失。
多片扫描顺序（Scann Slice Order）：
根据设置不同会采用隔片，升序，降序，临片最大时间距离进行。当片间干扰为最优先考虑时，最大时间距离为最好；有些特殊扫描（CASL）要求一定的扫描片序则按特殊要求进行。
并行采集（sense）：
是常用的加速扫描、提高图像质量的技术。其设置和所选择的并行采集线圈的通道数，各通道空间的排列方式密切相关。优化的设置能得到接近一的 g 因子，从而最大限度地保留信噪比，降低重建伪影。当进行三维扫描时，视线圈的情况允许，将高加速因子分配到相位编码和选片编码两个方向上比较有利。

“Contrast” 参数卡片：主要是序列选择有关的参数，对图像的对比度产生根本性的影响。

扫描模式（scan mode）：决定扫描是单片还是多片，是否 3D。MS和M2D的区别在于是贯序法激发还是交叉多层激发。
扫描技术（scan technique）：（基本序列类型）有自旋回波（SE），梯度回波（FFE），反转恢复（IR）及 SE/IR 交替同时成像（MIX）。

Modified SE：优化SE，主要是将常规SE序列的相位编码梯度从重聚脉冲之前移到其后，抑制短TR的SE扫描激发回波引起的伪影。

Acquisition mode：采集方式，这里只要是指K空间的轨迹特征。K空间有不同的填充轨迹（trajectory）和填充顺序（Profile Order）。常有三种形式分别为笛卡尔、放射状以及螺旋。其实更简单的可以把K空间的填充轨迹分为笛卡尔式和非笛卡尔式。笛卡尔为常规K空间轨迹，即平行填充，一条接一条；放射状模式是以通过K空间原点的星形线覆盖K空间；螺旋模式用多个K空间原点发出的螺旋线遍布K空间。后两种方法具有对运动不敏感以及扫描速度快等特点。

Fast imaging mode（快速成像技术）：
在选定基本序列后，又有几种快速成像技术可供选用：SE/IR/MIX 类序列有TSE/EPI/GraSE, FFE 有 TFE/EPI/TFEPI 等加速方式.TFE 是一种趋近稳态过程采集的快速成像技术,TSE 为多重聚回波技术,EPI 为梯度翻转回波串技术,而 GraSE 则是 TSE和 EPI 混合的采集技术.根据对扫描速度/对比度/伪影/SAR/PNS 等的要求进行选择。

Flip angle：翻转角。在FFE中翻转角是一个非常重用的参数，主要是描述射频脉冲效果的一个指标，在射频脉冲作用后，把宏观纵向磁化矢量翻转到偏离原来纵向的方向。

Halfscan：半扫描技术，只采集半个（略多于半个）K空间的数据，省略去的数据通过计算出来，加快扫描速度减小回波链长度并可可以改善图像质量。半扫描技术不影响图像分辨率，但会影响信噪比。选择下拉菜单，可以选择开启半扫描，有yes和default两种选择。选择yes以后，用户可以自动设置半扫描因子（也就是填充K空间半分比），选择default的话，系统自动设置。

Water-fat shift：（水/脂肪位移）由于化学位移差引起的水/脂肪成分在图像上相对位移的像素个数。水/脂肪位移越大，采集带宽越窄，所需要的频率编码梯度幅度越低，信噪比高；反之采集带宽越宽，所需要的频率编码梯度幅度越高，信噪比低。WFS用户可以选择minimum（最小）、maximum（最大）和user defined（用户自定义）。

RF Shims：即通常所说的多源，可以通过打开多源来消除3T体部扫描的介电伪影。该参数有两种选择：fix和adaptive。选择adaptive则开启了多源，系统会再扫描一个B1 calibration去校正B1场，然后采用多源方式纠正介电伪影。一般在3.0T的体部扫描中，都建议打开。

Shim：匀场，通过这个参数可以对扫描的范围添加匀场。在1.5T中一般又三种方式，分别是：default、auto和volume。选择前两种都不用额外操作，系统自动匀场。而选择volume，则会出现一个绿色的框（匀场框），用户可以根据需要放置这个匀场框的位置和调整大小。

在3.0T的磁共振中，由于有HOS（高阶匀场），所以shim里可以选择的项目就多了，包括：default、auto、volume、PB auto、PBvolume。PB代表（Pencil Beam）是一种高阶匀场方式。匀场对于特别是做脂肪抑制及MRS尤为重要。局部磁场的均匀性直接影响图像质量。

TSE factor：

即快速自旋回波因子，从名称可以看出这一参数和TSE序列的加速有关。TSE factor可以理解为重聚脉冲的个数，但不能完全认为就是重聚脉冲数。Echo spacing为回波间隙或者回波间隔，即一个TR内两个相邻回波之间的空隙。日常使用中通过提高TSE因子可以加快扫描速度，但并不是TSE因子越大越好，因为到了后半部分采集到的回波越来越弱，所得到的信号强度会减弱，重建得到的图像模糊效应则会越来越重。另外，TSE factor越大以后，有可能扫描时间反而增加，因为一个TR无法交叉激励的层数太多了，可能导致反而扫描时间加倍的情况。

Profile order

可以将它理解成K空间的填充顺序，基本上飞利浦设备几乎所有的序列都可以调整K空间填充的顺序。在这里常见有三种方式linear（线性填充），Low-High（中心优先填充），以及Asymmetric（非对称性填充）。在这里我们需要知道一个参数有效TE，是填充到K0所需要的时间。根据K空间的特性我们知道K空间中心决定图像的对比度，K空间周边决定图像的解剖细节（分辨率），K空间填充顺序不同，K0的时间不同，有效TE不同，图像的对比度不同。

Linear是通过一条一条按照顺序去填充K空间，为了完成填充则需要一个长的TE时间，获得的图像一般偏T2权重。

Low-Hign则首先K空间中心，那么他的有效TE非常短即产生回波就填充到K空间的中心，然后在依次填充K空间，这样得到的图像一般偏T1权重。

Asymmetric填充方式是飞利浦独有的一种K空间填充方式。类似于用户自定义填充方式。这个参数的最大意义在于，使用了非对称填充方式，用户可以自定义回波间隔。

回波间隔这个参数，在大部分设备是上不能修改的。根据序列不同，系统根据TR、TSE factor自动进行计算的。而使用了非对称填充方式以后，则用户可以自由的定义Echo spacing。

Echo spacing ：回波间隔（间隙），间隔越短，对运动伪影越不敏感。

DRIVE：在TSE序列中将TSE-DRIVE称之为快速恢复TSE序列；

这种技术实际上主要是利用长T1的组织（比如水），他的T2值也长，把回波链采集后遗留的较大横向磁化矢量加速（施加一个负90°的射频脉冲）返回B0方向，加快了长T1组织的纵向磁化矢量恢复，从而可以用一个较短的TR去完成T2WI成像。

目前新版本里，在Drive里除了选择yes，还多了一个选项anti。可以理解为Drive是为了在短TR下增加T2对比；anti-Drive则是为了增加T1对比，一般用于3D TSE T1WI序列中。

Fid reduction,

主要是用来抑制FID伪影的参数，FID伪影是由于自由衰减信号没有完全衰减，180°脉冲与之部分重叠导致的，在TSE序列中TIWI-TES产生FID伪影的概率高。在这一参数栏内可以选择default或者strong来选择抑制等级。在日常使用过程中，如果遇到FID伪影，可以通过修改这个参数来削弱伪影的影响。

新版设备上这个参数增加了一个选项，除了default和strong，还有exat strong，强度进一步提升。

Refocusing control重聚脉冲，根据磁共振序列的原理，180°重聚脉冲可以让质子重聚相位，在信号没有完全衰减完，通过多个重聚脉冲进行信号重聚，并采集信号，但在实际应用中TSE序列在很多情况下重聚脉冲很少选择180°进行信号的重聚，在原始卡片中默认的重聚脉冲是120°，如果每个回波均采用180°脉冲进行重聚，那么SAR值则会升高，这样会影响扫描。其次相对于小于180°比较激发角度越大扫描时间相应时间会变长（如下图），所以经常见到TSE中重聚角并非180°，当然，非180°的重聚能效会低于180°的重聚能效。

在修改了重聚角以后，切记要在参数栏的右侧，检查一下参数信息，最重要的一个参数是TE equiv，可以理解为等效TE时间。Diffusion mode ，扩散模式，主要是指分子（MR中主要指水分子）在一定温度下进行布朗运动。选择Diffusion Mode，启动DWI相关扫描序列。下面有三项选择：分别为no、DWI以及DTI。no顾名思义指的是没有选择此选项，即没有开启扩散敏感梯度；DWI主要检测水分子的的运动方向和位置的一种技术，基本上适用于全身各部位检查以及类PET检查；DTI是一种用于描述水分子扩散特征的一种技术，目前主要用于白质纤维束示踪等检查。在DWI的模式下可以在nr of b-factors中设置B值个数。飞利浦普通模式下，最多可以一次扫描序列同时做16个B值的DWI扫描；而科研版的则更多。当设置完B值个数后接下来就要设置具体B的值大小，在b-factor order中可以选择B值的顺序（是依次上升，还是用户自定义）。选择user defined，则可以自己想要输多大就输多大，可以分别输入0、1、2…。而且飞利浦系统中，B值大小的变化，最小步级是1。比如，5个B值，分别为0,1,2,3,4。当然，一般我们不会设置这么密集的B值变化。比如，熟悉的IVIM，一般设置5~10个B值，B值从小往大，200以前是拐点，可以设置密一点，后面可以设置稀疏一点，比如：0,10,20,50,80,100,200,500,800,1000。

如果设置为Ascending，则指的是增长。

motion

主要涉及呼吸相关的体部扫描。

Respiratory compensation（呼吸运动补偿）：主要分为三种模式：trigger（呼吸触发）、breath hold（屏气）以及PEAR。在使用呼吸补偿的时候，一般会用到门控技术，采用的装置主要是呼吸传感器。放置的时候，放置于患者呼吸动度最明显或者最大的部位（一般是下腹部），胸式呼吸的，可以稍微训练一下。将传感器末端通过软管与无线PPU模块相连接。PPU分为五部分，分别为：用于呼吸传感器的连接器，用于周围脉冲单元（PPU）的连接器，设备类型指示符（VCG或者SpO2），当前网络指示，电池状态指示符。

trigger（呼吸触发），顾名思义是指在达到某一条件或者位置时才开始采集信号，在某一特定条件或者位置的时候停止采集信号。在触发扫描中，用户需要定义或者控制的参数主要有trigger delay（触发延迟时间）。理论上，trigger delay的时间加上“info”中“scan duration”时间不能大于呼吸周期。一般在使用中常用1000除以10秒钟窗口下的呼吸次数，得到大概的trigger delay值，输入到相关参数栏里。打个比方，如果10s内有两个完整的呼吸波，那么trigger delay建议设置为450~500ms；以此类推，如果10s内有三个完整的呼吸波，则trigger delay建议设置为300~330ms。

Breath Hold（屏气）相对容易理解，就是通过控制呼吸运动来冻结呼吸运动伪影。通常让被检查者吸气-呼气（吐气）-屏气（憋住气）。在屏气扫描中，同样一个序列，总的扫描时间是固定的。举个例子，要获得36幅图像，需要扫描的时间是38秒。大部分病人无法一次屏气这么长时间。那么可以通过设置上面的参数（一次屏气获得的最大图像数）。比如，填入18，那么一次屏气采集18层，就将原来的36幅图像，拆分成两次屏气完成，单次屏气的时间就缩短为19秒。我们可以根据患者的实际情况来设置，适当的拆分屏气次数，减少单次屏气时间。

通过Breathhold guidance来选择指令方式。这里提供了两种方式即语音自动播放以及手动控制系统输出语音的方式。

PEAR（Phase Encoding Artifact Reduction），简单的说就是在呼吸周期连续信号根据相位编码重新进行K空间的排布，从而抑制呼吸运动伪影。在呼气末端相对运动较小的阶段，这个时候采用对运动敏感的低频相位信息进行信号编辑；在其他呼吸阶段，呼吸运动相对剧烈，采用对运动不太敏感的高频相位信息进行编码。根据呼吸波形，将所采集的K空间相位信息进行重新排列。采用低频相位编码编辑的信号填充在K空间的中心；高频相位编码编辑的信号填充到其他位置，从而相对减少呼吸运动伪影。

Navigator respiratory compensation呼吸导航，主要采用的膈肌导航。通过放置一个2D的扫描脉冲对膈肌的运动进行监测。

时变梯度下调幅脉冲激发可以实现空间/频率多维选择性激发，膈肌导航就是选取和呼吸相关的组织/器官（通常置于肝脏和肺部之间）中激发一个柱形脉冲，利用其信号来评估膈肌运动的情况。使用膈肌导航时，正确放置导航条的位置十分重要，这样才能保证导航的准确性及有效性。

与呼吸触发相比，采用膈肌导航技术，理论上就不需要放置呼吸传感器。然而导航条位置的放置非常重要。在飞利浦中，一般要求导航条放置于右侧膈肌的最高点，1/3置于肺组织，2/3置于肝脏组织。定位导航条最好在冠矢轴三个方位都确定好。在膈肌导航中，参数非常多，其中scale factor（比例因子）是比较重要的一个。这一参数定义为脏器在头足方向与膈肌在头足方向之间的运动关系。因为膈肌的运动，并不等于相关脏器的直接运动，这两者之间存在一个相对的关系或者比例。举个例子：如果膈肌在呼气时，向上移动1mm，这时心脏上缘在同一时期可能只向上移动了0.6mm，那么scale factor的值就应该为0.6/1.0=0.6。在实际上使用的时候，需要根据目标脏器，选择合适的scale factor。做心脏冠脉扫描的时候系统推荐采用0.6，但是很多原始卡片设置的是0.45。做肝脏扫描，一般建议设置为1.0。膈肌导航通过导航条监测膈肌运动位置，系统可以采用两种方式进行呼吸补偿，一种叫track，一种叫gate。gate就是所谓的门控技术，在一个用户设定的窄的窗口范围内，信号落到这个窗口内再采集，就能保证所有采集的信号都在一个非常窄的窗口范围内，达到相对冻结运动的目的。

一般来讲，大部分导航门控的效率在45%~70%之间，被检查者呼吸越均匀（膈肌运动越均匀），导航效率越高。实际序列的扫描实际应该是系统显示的扫描实际除以导航效率。举个例子，心脏冠脉不打药序列，全心扫描，序列的扫描实际为4min，导航效率如果为50%，大概实际上真实的扫描实际为4min÷50%=8min。导航效率越高，实际上扫描的时间就越短。

“Dyn/ang”动态扫描及血管造影专用参数。

血管造影(Angio)

主要方法有流入效应/相位对比/造影剂增强等。在短 TR 相对大角度连续激发下，流入效应利用血管内血液的流动用“新鲜”的自旋取代成像容积内的饱和自旋，得到血管和周围组织之间的高对比度。相位对比法利用两次（流动补偿/流动敏感）采集之间复数相减，得到血管的相对强信号；相位对比法需要预设最高流速防止相位反叠及血流方向决定流动敏感梯度的施加方向。对比度增强法则利用试剂的首过效应，T1 的降低导致血液高信号（大角度短 TR 激发下,短 T1 的饱和效应低,信号强）;两次( 注射前后) 采集相减增加血管像的对比度.血管为高信号的原始图像通过最大强度投影得到良好立体显示.

TONE：

为了减小 3D 厚片的流入饱和效应,TONE 激发给出倾斜的激发包络,弥补流入饱和引起的信号下降.横断位扫描 TONE 方向可选 F->H(从脚到头方向激发角增大)或 H->F(从头到脚方向激发角增大).

CENTRA：

是 3D 增强剂血管造影的一种特殊的相位编码顺序。将 Ky-Kz 空间化分为中心和外围两个区域，当造影剂在目标动脉中的浓度的上升期填充中心 K 空间区域，并且在填充该区域时采用随机顺序；然后填充外围区域，填充外围区域时采用低—高的顺序。

动态扫描(Dynamic study)

针对随时间变化对象的连续重复扫描，要根据动态过程的特点设置相应得动态扫描控制参数。”individual” 方式下由用户指定动态数及动态扫描的时间安排（最短/手动/指定）；

Keyhole 技术：

其使用旨在提高动态扫描的时间分辨率，其原理是动态扫描时间序列的图像产生变化的主要是对比度，分辨率信息具有一定的可继承性。最后（或最前）的采集称为动态参考扫描，其他的采集称为动态 Keyhole 扫描。由扫描百分数决定动态 Keyhole扫描的采集百分比，参考扫描可以设置为最前或最后。

“Info”

“Info”里的信息非常重要，这里给出了序列在现有设置下的主要时间参数，扫描预期结果，极限设置的上下边界，安全相关信息等。在扫描设置过程中和设置结束开始扫描前，建议浏览“Info”，看扫描要求是否得到满足。在“Info”里，从总的扫描时间，像素大小（扫描像素，重建像素），实际 TR/TE时间（尤其在要求系统自动设定的情况下）能了解将要得到的图像分辨率，对比度，需要的扫描时间等。EPI 回波链长度，TSE 回波间隙等对预测图像的伪影情况有重要的参考意义。TFE/TSE 因子，TFE /TSE 每次激发采集的时间长度(TFE dur. Shot/ acq; TSE es /shot)对门控扫描的影响不容忽视（比如冠脉成像中 TFE 激发采集时间长度和心动时相的关系）。WFS/BW，Rel. signal level 提示了水/脂位移的像素数，带宽，相对信噪比等信息，可以预期化学位移伪影，图像的信噪比。SAR，PNS 提示安全相关指标，它们和极限值的差别对评估扫描的刺激等级有重要参考价值。由于采用了完备先进的安全管理系统，不会出现因安全问题扫描中途停止等现象。

参数冲突（！）

参数冲突是在改变既定扫描参数组合或设计新的扫描方案时经常遇到的问题。冲突警告在扫描计划阶段实时出现，可以提示用户作即时调整，提高工作效率。出现参数冲突的原因主要有：系统软硬件的极限性能的限制；安全考虑；使用了临时性的软件补丁；系统配置不支持的扫描技术；参数设置与物理原理相矛盾等。因此解决参数冲突的首要任务是了解引起冲突的原因，有目的地调整，迅速有效地将参数冲突解决，达到预定的扫描要求。不然就会盲目地改变不相关的设置，使冲突进一步复杂化。系统极限性能主要表现在极限梯度切换率和幅度，射频极限功率，系统极限扫描带宽，有效成像极限范围等。

当现有扫描参数已经处于最紧凑状态下进一步提高脉冲翻转角/更大的矩阵/薄片/更小的视野/较低的扫描带宽等时，由于系统需要更多的时间用于发射更多 RF 功率/梯度爬升到较高幅度/较长的时间用于采集，会引起 TE/TR 时间，扫描片数等一系列相关冲突，这时仅仅适当调整（延长）TE 时间就可以了。在弥散成像时，提高 b 值也常常引起 TE 值在内的冲突，因为高 b 值需要更长的弥散梯度脉冲。当不愿意牺牲 TE 等重要对比度相关参数时，就要考虑其他同类相关参数（比如与时间有关）或减轻对系统极限性能的要求。系统在出现参数冲突时往往会给出提示信息，可以作为解决冲突的线索。与外触发信号有关的扫描（心电，呼吸，其他外触发信号）在设置扫描时要根据实际时序计算给定的扫描片数，延迟，多回波因子等参数是不是符合实际的情况。解决参数冲突的关键是建议了解脉冲序列的时序，了解参数对时序的影响，安全因素的影响等。比如参数的改变对梯度幅度，梯度脉冲长度，PNS，RF 脉冲长度，SAR，采集时间等的影响。

MR 扫描参数的变化和组合是无穷尽的。根据临床应用需求，操作者可以灵活多变地改变参数，并得到相应的图像对比度，分辨率，SNR 等的变化。在改变参数的过程中，暂时或持续的参数冲突也是千变万化的，改变参数时发生冲突时几乎是必然的，只要了解每个参数的意义及其改变导致的对系统要求的改变，就能消除冲突并顺利完成设置，成功施行扫描。