医学影像技术体系 · 第 27 卷 / 共 44 卷

Dixon、MRN、压缩感知与并行采集

本卷导读

讨论 Dixon 水脂分离与脂肪定量、周围神经成像、神经黑色素敏感成像、压缩感知与并行采集、多层同时成像，以及 3D 自由呼吸序列。

知识结构

  1. 灰白质、脂肪信号与压脂
    • MR脑灰白质成像
    • 脂肪抑制技术 STIR
    • 脂肪抑制技术 频率选择法 SPIR序列
    • 脂肪抑制技术：选择性水激发
    • 脂肪抑制技术：如何做好压脂图像
  2. Dixon 与脂肪定量
    • 脂肪抑制技术：改良的DIXON水脂分离技术
    • Dixon只用来压脂吗？不知道这些那就亏大了！
    • 脂肪定量定的是什么量
  3. 周围神经与神经黑色素
    • 磁共振周围神经成像技术MRN
  4. 压缩感知与并行采集
    • 压缩感知Compressed Sensing基本原理
    • 压缩时间、感知精华（压缩感知）
  5. 体部应用与 MRCP

灰白质、脂肪信号与压脂

1. MR脑灰白质成像

MR相比于CT，最大的一个优势除了没有电离辐射，其中第二点就是软组织对比度高。特别是在神经系统成像中，头颅扫描中，MR图像的灰白质对比度要明显优于CT图像。

同样的位置扫描头颅CT及MR，在TPS上融合，可以明显看出MR图像中颅脑的灰白质对比非常好。而CT图中中，颅骨是高密度（图中白色）。脂肪组织在MR图像上是高信号；而在CT中，脂肪组织是低密度，负的Hounsfield Unit。

而在磁共振颅脑成像中，除了常规的一些解剖序列，有时候为了突出某种脑组织，甚至有专门的脑灰质成像（Grey Matter only）和脑白质成像（White Matter only）。

采用IR序列，可以根据某种组织的T1值，进行针对性的抑制，来达到突出其他组织的效果。

而假设如果我们想抑制的不止一种组织，而是两种或者三种呢？

在心脏成像的黑血序列和血管壁成像的序列中，我们就提到过双反转序列。

磁共振黑血成像技术（Black Blood）。然而，采用双反转来进行脑灰白质成像，一个难点就在于如何确定两次的反转时间。

查表可知，在常温常压下，1.5T中，脑灰质的T1=920ms，脑白质则比灰质短T1=790ms。

假设在1.5T中，脑灰质的T1grey=920ms；脑白质的T1white=790ms。

要只让脑灰质成像，则需要抑制掉脑脊液、脑白质（甚至脂肪组织，前面可以跟一个SPIR的压脂脉冲）。

第一个反转时间TI1=3400ms的时候，可以看到图中，脑脊液基本被抑制了，信号饱和了很多。第一个反转时间TI1之后，再次将组织反转，此时，脑脊液在纵向方向的分量很少了，脑灰质和脑白质信号差不多。

这个时候第二个反转时间TI2=325ms，由于脑白质的T1短，恢复得快，脑白质刚好过0，脑脊液也基本上没有信号了，脑灰质还有信号。

同理，通过数学计算，我们也可以算出脑白质成像序列的两个反转时间TI的设置。脑白质成像，我们就需要抑制脑脊液、脑灰质、脂肪组织。

这里，在飞利浦中，原始序列里有专门的脑灰质成像（Grey Matter only）序列和脑白质成像（White Matter only）序列。

理论上，1.5T和3.0T由于组织的T1值不同，这个参数有变化，但是发现，1.5T和3.0T基本上参数设置是一致的。

是干货，把具体参数告诉大家，如果没有这个序列，可以机器上面修改。

首先是将一个普通的IR反转恢复序列，修改会双反转序列，在contrast对比栏里的TI下拉菜单可以修改，选择dual TI就是双反转。

脑灰质成像（Grey Matter only）序列。TR=11000ms或者10500ms，大于10000ms，因为有两个反转。TE=25ms或者20ms。第一个反转时间TI1=3400ms。第二个反转时间TI2=325ms。

个人感觉，1.5T效果比3.0T好，可能是1.5T脑组织对比度优于3.0T的原因。

原始默认的是3mm，扫描40层，大概序列4:25min。如果增加层厚，减少层数，则扫描时间还可以下降。

  1. 5T中，1次激励（NSA=1）的扫描时间大概是4分钟，如果想要提高信噪比，则可以增加一次激励。3.0T就没有必要增加激励次数了。

脑白质成像（White Matter only）序列。TR=14489ms或者15000ms，大于14000ms，因为脑白质成像的TI时间不同。第一个反转时间TI1=3700ms。第二个反转时间TI2=525ms。

可以看出，脑白质成像序列的参数中，两个反转时间TI1和TI2都比脑灰质的长，所以自然脑白质成像序列的TR很长。

而且根据经验，脑白质成像的扫描时间比灰质成像长，而且效果没有脑灰质好，仔细看会发现有一点勾边。这是无论如何怎么调都调不下去的。这和要选择性进行脑白质成像，选择的两个TI有关。

大家记住了这些参数后，自己在自家医院的MR设备上，都可以调出来。

细心的老师还发现，虽然这个序列叫双反转，其实无论是脑灰质成像，还是脑白质成像，脂肪信号都被抑制掉了，可以先采用SPIR进行脂肪抑制。这样算下来的话，这个序列其实是一个准三反转序列（虽然SPIR反转的不是180°）。

可能可以特异性的选择性的显示某种组织，从而为更好的定位脑的灰白质及相关灰白质病变提供更多的信息。

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磁共振基本序列及图像对比度（权重）。磁共振中的弛豫：纵向弛豫和横向弛豫及T1、T2值。相位对比血管成像技术原理及临床应用。MRI基本原理的难点突破--K空间。磁共振前列腺规范化扫描方案及临床应用讲座。脂肪组织在MRI中由于序列不同，表现为不同的信号强度，比如在T1WI上呈高信号，此时自由水（液体）表现为低信号，比较容易区分。而在T2WI上也表现为高信号，此时自由水（液体）表现为高信号，有时候容易混淆，所以需要做脂肪抑制。

而其实脂肪组织在不同序列上的信号强度表现，除了和脂肪组织本身的弛豫相关，还和序列的扫描参数相关。

也就是说在不同序列中脂肪组织信号强度不同，在同样的序列中（比如T2WI TSE）由于扫描参数不同，脂肪组织的信号也会出现很大的差异。这一点是需要大家在临床扫描工作中注意的！

在谈压脂前，我们首先应该思考一个问题，为什么我们要做脂肪抑制呢？通过脂肪抑制能对我们的图像，诊断带来哪些帮助呢？

总结一下，合理的采用压脂技术可以不仅可以改善图像质量、提高病变检查，还可以为鉴别诊断提供重要信息。脂肪抑制技术几乎是我们磁共振技术中不可或缺的一个部分。

既然脂肪抑制这么重要，我们如何实现脂肪抑制呢？主要分布在人体的两种组织中，即：水和脂肪（这里的水主要指自由水）。

第二点区别是进动频率不同。水分子中的氢质子进动频率与脂肪分子（甲基）中的氢质子存在差异，后者比前者慢了3.5ppm左右（约为150Hz/T）。很多老师都知道水、脂进动频率相差3.5ppm，但是有人可能会疑惑，这个150Hz/T是怎么算出来的。

已知旋磁比伽马是一个常数42.58MHz/T，ppm代表百万分之一，part per million，数量级为10的负6次方。

总结一下，脂肪和水的区别主要有两点：弛豫时间不同，主要以T1弛豫时间为主；这里需要注意一下，我们的很多教科书里都写的是水、脂进动频率相差3.5ppm，其实这是不太准确的，因为进动频率差异与温度也有关系。在22摄氏度的时候，它们的差异为3.5ppm，但是已知正常活人的体温不可能这么低，那么在37℃的时候，它们的差异就缩短为3.27ppm，需要注意一下。

广义的压脂技术其实包括很多类型，大体可以分为三类：1.间接地抑制技术，比如延长TE时间，由于脂肪是稍短T2，延长了回波时间后，等到脂肪组织信号完全衰减，我们再采集信号就肯定没有脂肪信号了。TE越长，SNR越低，这种方法会牺牲信噪比，而且是非选择性的。第三种我们称为空间抑制技术，后面我们也会简单地涉及。

狭义的脂肪抑制技术主要包括选择性的和非选择性的。选择性的指针对水、脂进动频率差异，首先发射一个只激发脂肪的预饱和脉冲，达到压脂目的。

以下四种技术是我们飞利浦目前最常采用的压脂技术：STIR,SPIR,SPARI,PROSET。看着这几种技术，缩写很类似，比较容易混淆。在STIR序列中，翻转恢复时间TI是关键参数，不同的TI，会有不同脂肪抑制效 果。一组图中，除了TI所有参数都一样，TI依次增加，发现，第2和第3幅图脂肪抑制效果较好。

这个技术名字比较复杂，翻译过来就叫选择性水激发技术，听这个名字，我们都知道，这种技术主要是选择性的只激发水而不激发脂肪达到压脂效果的。也是利用了水、脂之间进动频率的差别。

这个技术是如何实现压脂的呢？Proset主要是将激发脉冲分为多个子脉冲：2个、3个、4个，所以，可以将90°脉冲拆分为2个45°脉冲，这种形式叫做1-1，或者拆分为3个脉冲，分别为22.5°-45°-22.5°这种组织，这种形式叫做1-2-1。每个子脉冲之间有充足的时间延迟。延迟时间则与水、脂进动频率差异和场强有关。在不同场强下，水、脂进动频率差别不同，则相应的子脉冲时间间隔也不一样。

有没有一种脂肪抑制方法能实现扫描速度又快、图像质量又好、压脂性能稳定呢？

飞利浦推出的mDIXON-TSE技术满足了我们队脂肪抑制技术要求的所有幻想。

脂肪抑制技术是磁共振中大家最常用和最需要掌握的一个技术，在讲脂肪抑制的时候，没必要加上“磁共振脂肪抑制”。各种影像技术中，基本上除了磁共振是需要单独强调脂肪抑制的。因为，不同于X线或者CT的单参数成像，脂肪在CT图像中一般表现为低密度，负的亨斯菲尔德值Hounsfield（HU值-CT值），比较容易判断及鉴别。而磁共振则是典型的多参数成像，脂肪组织在不同的加权图像中，表现可能不尽相同，并且可能会影响对水的观察，所以在磁共振中，进行脂肪抑制是必要和必须的。

（医学类）MRI Fat Suppression-脂肪抑制原理及技术应用（一）。本次内容为第一部分，主要讲解脂肪抑制技术的意义及总论。

如果是学过医学影像学的，可能还能够听懂。很多非磁共振专业的首先需要清除，等等，脂肪抑制，为什么磁共振要做脂肪抑制。

这个问题不讲清楚的话，对于临床科医生理解磁共振是有困难的。

同样，可以反过来讲，脂肪组织，在不同的磁共振加权像中表现是不同的。脂肪组织会影响磁共振图像。

在影像成像中，脂肪其实是一个非常好的天然对比组织，无论是在X线，还是CT，甚至是磁共振中。在X线和CT上，脂肪组织呈低密度表现，反映在图像是黑影，暗影。这样我们根据图像的表现结合位置就能够确定脂肪组织。

而在磁共振中，脂肪同样在很多时候可以提供天然的对比。脂肪组织在磁共振T2WI图像中，一般呈高信号，表现在图像呈亮影或者白影；在PDWI图像中，还是表现为高信号，亮影。不同的是，磁共振图像是以氢原子核来成像的，在人体组织中，主要的成像来源物质是水（H2O）和脂肪（-CH3）。脂肪组织在主要的三种磁共振对比图像中都表现为高信号，而自由水则不同，在T2WI上也表现为高信号，在T1WI上表现为低信号。这样，在某些序列中，脂肪和自由水都表现为高信号，我们很多时候就无法区别这个高信号到底是脂肪组织贡献的，还是水肿贡献的。这也是磁共振为什么在骨关节序列中会进行脂肪抑制。

除了脂肪组织在磁共振图像中表现的不同，脂肪组织同样会影响磁共振图像的质量。

是一组典型的腹部扫描。上面是常规的T2WI图像，可以看到有一些条形的伪影干扰图像观察；还是腹部的T2WI图像，只不过增加了脂肪抑制（压脂）技术，可以注意腹壁及腹腔内的脂肪高信号都压下去了。

由于在行腹部检查中，需要冻结呼吸运动，而如果一个患者呼吸不规律，则很可能出现由于腹壁脂肪组织的呼吸运动而带来的运动伪影。进行了脂肪抑制技术后，则能够最大程度减少这种伪影发生的概率。

做脂肪抑制有时候可以减少和脂肪组织相关的运动伪影，提高图像质量。

同样，在做盆腔的时候，有时候可以加上一条饱和带，抑制腹壁的脂肪组织，这样图像的运动伪影就少多了。

是一组磁共振常见的腰椎扫描；左边是常规的T2WI矢状位图像，仔细看可以发现红箭头指的地方，脊髓硬膜囊外和脑脊液之间有一个黑线状的丢失影（勾边影），这个其实就水和脂肪的化学位移伪影，简称化学位移伪影。而右边的图，增加了压脂以后，脂肪组织被抑制掉，则化学位移伪影消失。

上面这个化学位移伪影还好，我们一般比较好判断。有时候化学位移伪影会在非常重要的观察位置，形成一个黑带，影响对图像的判断。进行脂肪抑制可以消除化学位移伪影，提高图像质量及对图像的判读。

在行骨关节磁共振检查的时候，留心的老师都会发现，一般扫描35个序列，有差不多23个序列是脂肪抑制。还是用图像举例说明。

左边，上面是一个踝关节扫描T2WI，是进行了脂肪抑制。可以在明显发现有高信号的骨骼水肿存在。

由于成人骨头大部分由黄骨髓组成（部分位置，红-黄骨髓会交替），黄骨髓大部分成分是由脂肪组织构成的，所以在T2WI图像上，无论是水肿或者是脂肪组织都显示为高信号，无法判断到底有无骨髓水肿。而增加了压脂技术以后，正常骨髓的高信号被抑制，骨髓水肿得意显示。

我们经常在行T2WI序列的时候，会增加脂肪抑制技术，就是为了突出显示水肿等信息，提高正常组织及病理组织的对比度。

同CT一样，磁共振检查也会用到增强扫描，通过注射对比剂，提高病灶与组织的对比度，加强病灶的检出。

头颅增强扫描的一些建议及方法技巧。头颅T2-FLAIR增强扫描的意义及临床应用。磁共振对比剂 MRI Contrast Agent。磁共振增强扫描中，我们一般使用的是阳性对比剂，即打药后，需要显示的目标靶区会在图像中变得更亮，突出显示。而一般增强扫描序列采用的是T1WI为主。而在T1WI图像中，脂肪组织本身就是高信号表现，如果不把脂肪组织信号抑制，则很多时候无法突出小病种的强化。

以乳腺增强扫描为例，乳腺组织中一般含有大量脂肪，当进行T1WI增加扫描的时候，由于脂肪组织是短T1，会在T1WI图像上表现为高信号。如果不进行压脂的话，则根本无法显示小病种的强化。

脂肪抑制技术可以增加增强扫描的效果，更好的显示小的强化病灶。

进行脂肪抑制还有一个非常大的好处，就是可以判断组织成分。临床中，我们经常在磁共振图像中，扫描前后两组序列，分别是不压脂和压脂的，通过比较，判断到底病灶是否含有脂肪以及脂肪含量的多少。这也算是磁共振的一种组织定性。

行腹部mDIXON-FFE，扫描一次，出四组图像（同、反相位图像、水图-压脂图、脂肪图-压水图）。可以发现，肝左叶的病灶，在同相位上呈高信号，反相位上周边呈低信号，压脂图像是低信号，而脂肪图像是高信号。通过这个，可以判断这个病灶是一个脂肪组织（几乎不怎么含水），即可以理解为肥肉。

同样行腹部mDIXON-FFE一出四图像。可以发现肝右叶后段有一个病灶。在同相位上是高信号，反相位上信号下降；压脂图像上也有部分高信号，而脂肪图上也有部分高信号。综合判断，这个病灶即含水、也含有脂肪组织，可能是肝癌的脂肪变。

磁共振技术发展得越来越快，目前已经有对脂肪含量进行定量的技术了。

脂肪抑制技术可以用于鉴别组织是否含有脂肪，以及大概推断脂肪含量的多少。

脂肪组织的存在还可能影响一些定量的指标，比如ADC值。

有文章就分析了，采用不同的脂肪抑制技术行弥散扫描后，对得到的ADC值进行比较，发现在乳腺良性病变中，是有统计学意义的。

弥散扫描中，由于采用的是理想的模型，单指数、各项同性、高斯分布的模型，我们得到的值并不能真正的反映水分子扩撒的状态，所以我们得到的值只是一个表观弥散系数ADC。脂肪抑制得是否彻底，可能也会影响最终的ADC值结果。

很多文献已经表明，打药后，对弥散图像影响不大，但是可能影响ADC值。

DWI的扩展应用及各种高级弥散模型概述。为什么不能只看DWI图来判断弥散受限，还有结合ADC图。脂肪抑制技术可以减少脂肪相关的运动伪影及化学位移伪影，增加图像的组织对比度，增加增强扫描小病种的检出率，还可以通过该技术判断组织是否含有脂肪。

合理利用脂肪抑制技术不仅可以改善图像质量、提高病变检出，还可以为鉴别诊断提供重要信息。

讲了脂肪抑制技术的意义之后，我们下一步要考虑的问题就应该是如何做到脂肪抑制。

水和脂肪由于结构、性质、分子式不同，其在磁共振中固有的组织特征值也不同，比如：T1值、T2值等。

水的T1值一般比较长，在1.5T中大约为3000~4000ms，而随着场强升高T1值还会延长。

脂肪组织的T1值相对比较短，在1.5T中，大概为225~250ms。

水和脂肪组织的T1弛豫时间不同，反映在T1WI图像中，水由于T1值比较长，在图像中表现为低信号，呈暗或者黑色；而脂肪组织由于T1值比较短，纵向弛豫恢复得快，在T1加权像中表现为高信号，呈亮或者白色。

这样，在常规的T1加权像中，实际上是可以区分水和脂肪组织的。这也是为什么如果我们不做增强扫描，T1WI图像上，一般我们不需要单独加上脂肪抑制技术。

除了T1值的差异，其实水和脂肪组织在T2值也有差异。

水的T2值一般也比较长，在1.5T中一般＞2500ms；但是由于我们基本上采用的是快速自旋回波序列（TSE）进行扫描，所以在T2加权像上，脂肪和水均表现为高信号，有时候无法区别，这也是为什么需要在T2WI图像上增加脂肪抑制技术。脂肪组织在快速自旋回波（TSE）序列中表现为高信号，主要有两个原因：

  1. TSE序列的多个回波链会打断脂肪组织的J-coupling，导致脂肪组织信号升高

  2. TSE序列的采用多个重聚脉冲，会增加MTC磁化传递效应，导致背景信号下降，突出了脂肪的高信号。

除了脂肪和水的T1值差异外，脂肪组织和水由于氢质子周围的电子环境不同，电子云的屏蔽程度不同，导致氢质子在水和脂肪组织中的进动频率会有一个差别，这个差别就叫做化学位移。

这个化学位移和磁场场强成正比，为了避免在描述这个值的时候依赖场强，引入了ppm这个概率。ppm即part per million，百万分之一，代表每百万个单位，水和脂肪的进动频率差异多少。

一般教科书写，水和脂肪的化学位移为3.5ppm，很多老师看到ppm就很难联系，其实把它换算为频率单位就简单多了。

氢质子的旋磁比是一个常数，它等于42.58MHz/T，也就是每1特斯拉Tesla，为42.58兆赫兹，一兆为10的六次方。而3.5ppm为3.5个百万分之一，为3.5个10的负六次方。

  1. 58×3.5≈149.03Hz/T。也就是每1特斯拉，水和脂肪的进动频率大概差了150Hz。对于1.5T，则化学位移为1.5T×150Hz/T=225Hz；3.0T，同样3.0T×150Hz/T=450Hz.。可以看出，场强越高，水-脂的进动频率差异就越大。

然后在发射激发脉冲，这样就能达到脂肪抑制的目的。

需要注意，化学位移还和温度有关系，一般教科书写的水-脂化学位移为3.5ppm是在22℃的时候。

该技术有延长TE时间，当TE延长到脂肪组织都衰减了，再采集磁共振信号，则脂肪组织肯定就被抑制掉了，因为已经没有脂肪信号了。这一类技术，虽然抑制了脂肪，但是会损失信噪比。

该技术针对脂肪的进动频率，选择性的施加一个预饱和脉冲，进行脂肪抑制，该技术对于磁场的均匀性要求比较高。

该技术其实是有意避开脂肪或者不具备精准的选择性。

而狭义的脂肪抑制技术则是指的一般的脂肪抑制序列，比如飞利浦中的STIR、SPIR、SPAIR和Proset。下一部分会重点讲解。

有时候真想找一个安安静静的地方，把手机关机，断绝网络，好好的冥想和思考一下。花样滑冰有一个术语叫做clean，就是指花滑运动员完成一整套的短节目和自由滑比赛节目，里面的每个跳跃，包括各种高难度的四周跳、四周跳接三周跳、lutz跳等，各种旋转，没有一个失误和瑕疵，就叫做clean。生活中，要做到每件事做得都clean，基本上很难。

  1. 04.01 于 Male

2. 脂肪抑制技术 STIR

上一期文章介绍了脂肪抑制技术的临床意义，水和脂肪的区别，如何实现脂肪抑制及一些基本的脂肪抑制技术分类。

①脂肪和水的T1时间不同

②脂肪和水在同一场强下进动频率不同。磁共振中将增加了脂肪抑制技术的序列统称为脂肪抑制序列。根据这些类似，又可以把脂肪抑制序列分为几大类：

第一类是STIR，短时反转恢复序列。第二类叫做化学饱和法或者频率选择法，这种序列首先针对脂肪组织的进动频率，发射预饱和脉冲，抑制脂肪信号，然后在进行激发。第三类序列其实叫做水-脂分离，也就是利用类似DIXON技术及其衍生技术的方式进行水和脂肪信号的分离，计算出几组类型的图（水图、脂肪图、同相位、反相位）。

基本上，对于磁共振技术来说，脂肪抑制序列都可以归为以上两类或者三类。不同公司，序列的名称可能不同。具体到飞利浦，常规的四种脂肪抑制序列则是：STIR、SPIR、SPAIR和Proset。

磁共振序列的命名及名称（不同厂家之间的序列名）（一）。磁共振序列的命名及名称（不同厂家之间的序列名）（二）。磁共振序列的命名及名称（不同厂家之间的序列名）（三）。STIR序列是非常常用的一个脂肪抑制序列。可能这个序列大部分老师都知道，也都理解它的基本原理，但是我还是想重点的把这个序列讲细、讲透。

STIR序列全称是Short Tau（τ） Inversion Recovery，中文翻译过来可以翻译成短时反转恢复序列。

首先看名字，这个序列是一个反转恢复序列，其实就是一个反转恢复自旋回波序列，先有一个180°反转脉冲。这个序列是短是的，这个时指的是反转时间，也就是TI（Time of Inversion）。

第三，STIR序列最早的这个字母T代表的不是Time或者TI的缩写，而是τ，希腊字母第十九个，读做Tau（陶），而这个τ在数学和物理学中一般是用来表示时间的。在STIR中，这个τ可以代表TI，也就是Inversion Time，所以，久而久之，人们就把STIR序列中的T看座是Time或者TI的缩写。有的书籍或者参考书中，STIR也全称也写成Short Time Inversion Recovery。

目前，主流的几家公司GPS加上联影，东软，佳能，日立，奥泰等，这个序列的名称都是STIR。西门子的反转恢复序列叫做TRIM（Turbo Inversion Recovery Magnitude），Magnitude说明这个序列成像采用的是模图。当然也有例外的，比如这个序列在安科叫做FIR；新奥博为叫做FATSIR-ESE。

STIR序列的技术原理或者示意图，相信做磁共振的老师大部分都清楚，我还是以几组图（不好做动图）来说明解释一下，这样初学者看着也比较直观。

STIR序列是一个短时反转恢复序列，所以首先会发射一个180°的反转脉冲。

注意，这个180°反转脉冲是非选择性的，什么意思，就是这个脉冲不管是水还是脂肪组织都给你反转到180°，也就是磁化矢量的负Z轴方向。

不分青红皂白的反转，这样做的一个好处就是，一个不漏，不会产生化学饱和法或者频率选择法那种，可能选择不准的情况。

在部分3.0T的磁共振上，由于水和脂肪的化学位移频率加大，有可能一个STIR序列的反转脉冲无法保证层面内所有的组织（水和脂肪）都被反转，导致脂肪抑制不均。这个时候，只有加大STIR序列的反转脉冲带宽才有可能解决这个问题。

反转过后，180°脉冲结束（实际上一开始反转，水和脂肪就已经开始进行纵向弛豫，这里为了说明简单，忽略），水和脂肪组织开始进行纵向弛豫，宏观磁化矢量逐渐恢复到Z轴正方向。

看图注意，由于水和脂肪的T1不同，即纵向弛豫时间不同。脂肪组织的T1比较短，也就是恢复得比较快。脂肪组织会率先过零点，也就是脂肪组织的宏观纵向磁化矢量会先到0点null point。

这个时候，如果当脂肪组织刚好宏观磁化矢量在Z轴投影上是0的时候，即脂肪组织过零点的时候，我们假设时间为TI，发射90°激发脉冲，那么脂肪组织由于在纵向上没有分量，则不会有磁化矢量被打到水平方向，脂肪组织将不产生信号。

而脂肪组织过零点的时候，水并没有过零点，在纵向方向上存在分量。90°射频脉冲可以将水在纵向方向的磁化矢量打到水平方向，所以会产生信号。

STIR序列利用的原理其实就是首先用非选择性的反转脉冲，将水和脂肪都统统反转，然后利用水和脂肪的T1弛豫时间不同，打一个时间差，脂肪过零的时候，水没有过零，会产生信号，达到了脂肪抑制的目的。

了解了STIR序列的原理以后，其实STIR序列的关键技术特点就是在于准确的算好脂肪过零点的时间，也就是TI（Inversion Time）[用紫色和T1（T One）区别]，然后施加90°射频脉冲。有的公司中，反转恢复时间TI又写成IR时间（Inversion Recovery）。

根据公式就可以算出来。推导过程我这边就不讲了，大家简单的记住就可以了。由于脂肪的T1相对比较短，所以在一个相对较长的TR里，可以认为每次激发，脂肪都充分恢复了纵向弛豫，这样脂肪过零点的计算就相对容易多了。

解方程：TI=㏒2（T1）=㏑T1≈0.693T1。

大家就记70%的脂肪T1时间也就大概是脂肪的过零时间。

在1.5T中，脂肪的T1值大概为220~250ms，取中间数235ms，则235ms×70%=164.5ms。

这也是飞利浦STIR原始序列中，TI或者IR时间设置为165ms的原因。

随着场强升高，组织的T1值也会升高，所以相应的过零点时间TI（IR）也会延长。

在3.0T磁共振中，STIR序列的TI时间系统默认的是210ms。

很多用户，根据自己经验，也在修改这个时间，比如好多用户发现，在1.5T中，TI设置为180ms效果更好。

很多飞利浦的用户，想把常规的T2WI-TSE序列改成STIR压脂序列，发现找不到地方。

要把一个序列修改为STIR，不用去参数对比度栏里找Fat suppression。很多用户发现，打开，只有SPIR、SPAIR和Proset，没有STIR。那是当然，因为STIR是IR反转恢复序列。要修改为STIR，第一步是先把SE类序列变成IR序列。

在参数对比度栏里，找到序列的technique，把SE修改为IR。

在1.5T中，通过计算，我们一般推荐输入165180ms之间。3.0T中，我们推荐设置为210230ms。

这样就把一个普通的非压脂的自旋回波序列修改为压脂的STIR序列了。

STIR序列主要是基于水和脂肪组织的T1弛豫时间的差别进行的，是一种非选择性的脂肪抑制技术。

该技术的最大优势在于，针对的是水和脂肪的T1差异，而非进动频率差异。这样即使在低场磁共振下，也可以达到比较好的效果。因为水和脂肪的进动频率差异，随着场强升高而增大。在1.5T中，水-脂进动频率差异为225Hz，这个时候还相对容易选择只针对脂肪组织的预饱和脉冲。而在0.15T的低场磁共振中，水和脂肪的进动频率差异仅为225Hz÷10=22.5Hz，这个差异就非常小了，就很难采用频率选择法进行脂肪抑制。

STIR序列的一个优势是场强依赖性低，可以在低场应用。

其二，STIR序列主要是针对水-脂T1差异，所以不依赖于水-脂的进动频率。而频率选择法由于需要针对脂肪发射预饱和脉冲，对于主磁场均匀性及射频场均匀性要求都比较高。

STIR序列则完全不依赖于磁场的均匀性，所以应用在难压脂部位，大范围压脂部位，偏中心压脂部位都是比较理想的解决方案。

STIR序列的关键在于反转恢复时间TI，由于不同场强脂肪的T1不同，所以在使用STIR技术时，一定要检查这个TI设置是否合理。在1.0T磁共振中，一般推荐设置为150ms；1.5T磁共振中，推荐设置为165180ms；3.0T，一般推荐设置为200220ms。

六.STIR序列的应用局限和劣势。用过STIR序列做脂肪抑制的老师可能都知道，一般采用STIR序列，激励次数都会给2次或者1.5以上（西门子设备激励次数只能给整数，飞利浦、GE和联影可以使用非整数）。因为大家发现STIR序列做出来的图像，信噪比一般，背景噪声强。STIR序列的第一个不足之处在于信噪比不高，为什么呢？一幅图给大家一看就清楚了。

由于STIR序列的180°反转脉冲式非选择性的，所以无论是水和脂肪都会被反转。而当脂肪过零的时候，水并没有过零，但是也没有恢复到100%的信号强度，也就是说水也有部分被饱和了，所以信噪比先天就低。

虽然抑制了脂肪组织，但是水的信号也被饱和掉了不少，还没有发射90°射频脉冲，自由水质子的密度就变少了。

已知磁共振增强扫描大部分情况采用顺磁性的钆对比剂。注射后，主要是缩短组织的T1时间，这样在T1WI序列中，信号增强，起到强化的作用。

而STIR序列其实是一个时间选择序列，主要是看设置的TI是多少。如果一个病灶或者组织在打药以后，由于对比剂缩短T1时间，导致缩短的T1时间和脂肪相同的话，则采用STIR序列以后，强化的部分反而直接被抑制掉。

也有文章发表的，采用STIR做增强扫描突出对比度，当然这个跟TI设置有关。如果你要强化的组织，打药后，刚好时间缩短到T1=TI÷0.69，则很不幸这种组织就刚好被抑制了。

STIR序列还有一个特点就是扫描时间长，这个相信使用过的技师都有体会。为什么STIR序列扫描时间并不短呢？

还是看脉冲示意图就能看出来。STIR序列，一个180°非选择脉冲过后，等待一个脂肪过零时间，然后再施加90°射频脉冲，然后再重复。在飞利浦默认序列中，有两种STIR序列，一种是普通的STIR TSE序列，该序列TR=3200ms，TE=15ms，出来的图像偏T1权重的脂肪抑制；还有一种，序列名称是STIR Long，该序列的TR就稍微长一点，为4200ms，TE=120ms。TR越长，当然扫描时间越长。

STIR的信噪比比较低，所以一般使用STIR的时候，激励次数NSA（或NEX）很少采用1，一般都会采用2或者1.5，甚至3次激励。激励次数越多也导致扫描时间上升。

结合STIR序列的基本原理及脉冲示意图，了解该序列的特点，对于在临床实践中使用这个序列非常重要。

②不受主磁场B0均匀性的影响

③不受射频长B1均匀性的影响

④可以用来做大范围脂肪抑制（如全脊柱，全身弥散）

⑤可以用于做偏中心部位的压脂（如肩关节）。当然STIR序列也存在一些劣势：

⑵最好不用于增强扫描。STIR序列还容易错杀（误伤）非脂肪成分。

STIR序列一般来说，认为它压脂比较均匀、稳定，但是信噪比低，扫描时间长，所以针对它的这个特点，使用STIR序列一般是在脂肪抑制困难或者有难度有挑战的部位进行。比如，我们最常见的颈部、颈椎、肩关节、踝关节等部位。

全身大范围扫描也可以用STIR来进行，比如我们熟悉的全脊柱，全身脂肪抑制序列。

很多部位，横轴位相对来说压脂还好，冠状位压脂由于范围大，FOV大，则具有挑战，所以很多部位的冠状位压脂会采用STIR进行。比如：颈部、髋关节、纵膈。

现在大部分公司都有改良或者变种的DIXON狄克森技术，在不降低信噪比的情况下，达到良好的压脂效果，并且可以一出几。还有一种情况，就是有内固定的时候，需要做脂肪抑制。除了狄克森mDIXON技术，首先的就是采用STIR进行脂肪抑制。因为内固定区域会破坏主磁场均匀性，而STIR序列不依赖于磁场均匀性，并且是一个自旋回波类序列，所以对于磁敏感伪影相对要好一点。

细心的老师，注意看飞利浦原始卡片，腹部T2脂肪抑制中，有用STIR的。

腹部扫描一般不采用DIXON技术，因为DIXON技术对运动敏感，所以万一出现脂肪抑制不均或者难以鉴别，就需要采用STIR来做脂肪抑制。

作为一个学影像诊断的成都人，这辈子没机会在华西放射科工作，真的是很遗憾啊！

而同样的人采用STIR脂肪抑制后，信号消失，证明是脂肪。腹部有时候肝顶膈下的脂肪，采用频率选择法很难压下去，而且这个位置很容易引起误判，这个需要注意。

使用STIR序列的时候，第一个应该注意的就是TI或者IR时间设置得是否合理。

结合STIR序列的特点，信噪比不高，就需要提高信噪比，一般采用适当降低空间分辨率的办法。增加激励次数提高信噪比，激励次数增加以后，扫描时间长了，可以结合并行采集技术，这样达到一个权衡。

一般通过优化参数，在1.5T中，颈椎、颈部扫描，可以讲STIR序列扫描时间调整在2:20min~3:00min，得到的图像还比较完美。在其他一些部位扫描中，如果层数多，则扫描时间可能翻倍，需要注意调整层数，观察最大1个package能扫描多少层，做到宁愿增加TR，也不愿增加一个package。

STIR序列虽然不像频率选择法的各种序列如SPIR，SPAIR一样对磁场均匀度有要求，会依赖于设备的性能及磁场的均匀度，但是要记住，一定要记住，STIR其实是一种时间选择性的脂肪抑制技术。

选择什么时间呢？就是选择用户设置的反转时间，即过零时间TI。

这就意味着，其实STIR序列是一种敏感性高，但是特异性差的技术。

敏感性高是因为，不管三七二十一，先用一个180°脉冲把层面内所有组织都反转了，不怕打漏，一网打尽，这样能够保证大部分脂肪组织都在选择范围内。

除非能精确的知道脂肪的T1值，并且所有脂肪都是这个值。脂肪的化学结构复杂，一个单一的TI时间，并不能够保证所有的脂肪刚好在这个时间都在null point上，这是其一。STIR做脂肪抑制，也不能100%保证脂肪抑制就彻底。

其二，STIR序列的180°反转脉冲也存在带宽。当在3.0T场强的时候，水和脂肪的进动频率差异增大（450Hz）。而以水为中心发射180°脉冲，有可能不能保证把脂肪完全反转，就是存在漏选的情况。STIR做脂肪抑制，也不能保证脂肪抑制就一定均匀。否则，在3T上臂丛神经也没有这么难扫描了。

STIR做脂肪抑制其实是选择时间，那么有可能不是脂肪组织，但是T1值和抑制一样，也会被抑制掉，这样可能影响判断。

比如，在盆腔扫描中，巧克力囊肿出血，血液的顺磁性可能导致T1值缩短，如果刚好和脂肪组织的T1值接近，则在STIR序列中被抑制掉。这样在判读图像中，可能会误以为是脂肪成分。这里我没有找到合适的病例，在Ray H. Hashemi主编的书籍MRI The Basic中，有一个例子，刚好能说明这个问题。MRI: The Basic这本书已经出了第三版了，是很多国家磁共振课程使用的教材，比如台湾的国立阳明大学的磁共振视频课，就是采用这本书作为参考书和教材的。

选自MRI: The Basic书中的一个例子。左边的图是盆腔的冠状位T1扫描，显示右侧附件呈高信号的表现。中间是采用STIR压脂的的序列，显示右侧附件高信号被抑制。如果单纯这样判断，很容易误认为是脂肪组织，因为信号刚好被压下去了啊。在看最右边的图，采用的是化学饱和法也就是频率选择的脂肪抑制做的T2WI，右侧附件区高信号仍然存在，而且十分均匀。最后的诊断是子宫内膜异位症。

这个病例还很迷惑人的在于，在冠状位T1除了高信号，还能够看到圆形周围有低信号黑影，类似化学位移伪影，这样就更容易让人感觉是脂肪组织。

这个病例极好的说明了第三点，也就是STIR做脂肪抑制，压下去的组织不一定是脂肪！

第三点是最重要的，因为它容易引起误判和误读，导致诊断错误。

综述所述，STIR也不是最稳当的脂肪抑制技术。STIR序列虽然不存在频率选择，但是带有明显的时间选择特性。它的特异性并不高，被抑制的组织，不能百分之百说明就是脂肪组织。

STIR序列的特点决定了，该序列做压脂，具备高敏感度，但是特异性并不高。该技术不依赖于场强，对磁场均匀度要求也不高，不是频率选择，但是却是时间选择的。由于该序列信噪比不高，且扫描时间相对不短，使用该序列的时候，一般仅限于具有挑战部位的脂肪抑制。

热带地区，感冒都没有任何反应，直接拖过5天。

为什么在3.0T上，采用STIR做臂丛，压脂会不均匀？

假设在1.5T磁场中，自由水的T1值为3600ms，那么使用STIR序列后，大概和同样参数的常规序列相比，信噪比会损失多少？

脂肪抑制技术 频率选择法 SPIR序列

也可以选择频率选择法，针对水-脂进动频率差异进行选择性地针对脂肪的进动频率发射预饱和脉冲，进行脂肪抑制。

在飞利浦磁共振中，利用频率选择法进行脂肪抑制的序列主要是SPAIR和SPIR。

水和脂肪由于分子式的不同，H原子周围的电子云密度不同，导致在同样的外加磁场中，水和脂肪中的氢质子进动频率并不相同。

脂肪中的-CH3，由于氢质子周围的外周电子多，磁场中运动的电子本身就会产生磁场。感生的磁场方向和外加主磁场方向相反，假设感生的磁场是ΔB，则氢质子实际上所处的磁场环境为Bfat=B0-ΔB，这就是电子云屏蔽效应。

而水中-OH，H-O之间采用离子键相连，对电子的束缚大，感生的磁场ΔB‘，则水中的氢质子实际上所处的磁场环境为BH2O=B0-ΔB'。

Bfat＜BH2O。则ωfat＜ωH2O。

也就是换成简单的文字说法：脂肪中的氢质子进动频率比水中的氢质子慢。具体慢多少了，大概是3.27ppm。ppm单位是百万分之一。

教科书中或者很多书中写的水-脂的进动频率差异（也就是化学伪影）是3.5ppm。换算成频率单位Hz也非常简单。

  1. 5×10-6×42.58×106=150Hz/T，也就是在每1特斯拉磁场中，水和脂肪的进动频率会有150Hz的差异。1.5T场强中，水-脂化学位移为1.5T×150Hz/T=225Hz；在3.0T场强中，水-脂化学位移为3.0T×150Hz/T=450Hz。

了解了这些，我们就完全可以发射一个预饱和脉冲，只针对脂肪的进动频率，让脂肪饱和，水不受影响，这样达到脂肪抑制的目的，这就是频率选择法（化学饱和法）的基本原理。

飞利浦的频率选择法有几种序列，我们首先介绍SPIR序列。

SPIR序列全称是Spectral Presaturaton with Inversion Recovery。可以简单的翻译为频率选择预饱和序列。

Fat Classic的脂肪抑制程度比Fat弱。

西门子系统中，频率选择的脂肪抑制在参数对比栏Contrast中的Fat Suppr.中选择Fat sat.类似于飞利浦的SPIR。可以选择脂肪抑制的程度Fat sat. mode。

我们下面还是通过示意图来介绍飞利浦的SPIR序列的基本原理。

首先针对脂肪组织的进动频率，发射一个预饱和脉冲，翻转角大于90°，但是小于180°，大概120°~140°之间。

由于脂肪组织被翻转到一个相对小角度（＜180°），脂肪组织进行纵向弛豫，经过一个非常短的时间TI，脂肪组织会刚好过0点。这个时候施加90°激发脉冲，则脂肪组织信号被抑制不产生信号，水则不受影响，从而达到了脂肪抑制的目的。

如示意图所示，SPIR序列频率选择法脂肪抑制的关键点在于选择脂肪的进动频率，发射只针对脂肪组织的预饱和脉冲（翻转脉冲），而水的信号则不受影响。

了解了SPIR序列的原理和示意图之后，我们就可以总结一下这个序列的特点。

STIR序列主要是利用水和脂肪的T1时间差异来进行脂肪抑制的；而SPIR序列则主要是利用水和脂肪的进动频率差异来选择性的针对脂肪施加预饱和脉冲。

STIR序列一开始先采用180°非选择性脉冲，把成像层面内所有组织进行翻转；而SPIR序列则采用选择性的小角度脉冲（＜180°，一般是120~140°等略微大于90°的脉冲）仅让脂肪组织翻转。

STIR序列由于存在部分质子饱和的效应，信噪比相对下降；而SPIR序列中，非脂肪组织则不受影响，信噪比则变化不大。

STIR序列一般不推荐做增强扫描，因为有强化病灶可能被抑制的风险；而SPIR序列则可以用来做增加扫描。

①感兴趣区静磁场B0高度均匀

②感兴趣区射频场B1高度均匀

首先是静磁场，也就是我们所说的B0场。静磁场就是我们所指的磁共振系统的磁场强度，比如1.5T，静磁场就是1.5，3.0T静磁场就是3.0。静磁场如果不均匀会造成什么样的效果呢？

假设主（静）磁场就不太均匀，不均匀性达到了2ppm。就很难发射一个只针对脂肪组织不会影响水的预饱和脉冲，也就是频率选择就不会这么精准。

如果静磁场均匀性比较理想，则相对比较容易识别水和脂肪的进动频率，频率选择性好，很容易发射一个只针对脂肪组织的预饱和脉冲。

知道了这个，我们就知道，采用SPIR序列做脂肪抑制的时候，最好保证感兴趣区内B0变化在1ppm以内。

而人体一旦进入磁场，也会影响磁场的均匀性，会引起近4ppm的变化。所以采用SPIR序列扫描前，系统一般会做匀场。在飞利浦系统中，匀场方式shim可以选择default、auto和volume。选择default和auto系统会自动进行匀场；选择volume则会出现均场框，让用户自己放置。对于比较有挑战的部位，我们推荐使用匀场框。

对于磁敏感变化比较大的部位，或者偏中心部位，或者大视野扫描，一般对于磁场均匀性挑战比较大。

特别是组织边界与空气交界处，或者有内固定的时候。

这也是为什么我们做颈椎、颈部脂肪抑制的时候，一般不采用频率选择法而采用STIR或者mDIXON的原因。

问题就来了，颈椎或者颈部增强扫描，我们该怎么办呢？

SPIR序列对B1场，也就是射频场（发射场）均匀性要求也高。

B1场，射频场，区别于B0场，静磁场，是指射频脉冲发射产生的磁场。

选择性的发射一个小角度（＞90°＜180°）的脉冲，假设需要翻转到120°。如果射频场不均匀，则翻转的角度就不一定是120°，可能的效果是118°或者122°。这个时候经过时间TD脂肪组织并不过零，这样脂肪抑制效果就不理想。

SPIR序列也要求B1场尽量均匀。

是一个盆腔的四极电场伪影。该伪影的特点是在做盆腔脂肪抑制SPIR序列的时候，四边对角线出现信号丢失或者不均匀。这个伪影产生的原因非常简单，因为采用SPIR序列做脂肪抑制，SPIR序列对B1场均匀性敏感。而人体组织在盆腔内容易产生磁性涡流，导致盆腔内的B1场不太均匀，则采用SPIR做脂肪抑制后就出现脂肪抑制的不均匀，导致产生四极电场伪影。

了解了这个机理以后，解决该伪影也非常简单。将盆腔的脂肪抑制序列换成STIR、SPAIR或者mDIXON就可以了。

五.SPIR序列的参数和应用技巧。在参数contrast栏，找到Fat suppression，选择下拉菜单中的SPIR，系统即采用SPIR做脂肪抑制。

设置好SPIR之后，系统还会让用户选择strength，这代表压脂程度。有三个选项，weak、medium和strong。它们是什么意思呢？

Weak代表压脂程度为50%，Medium代表75%，Strong为100%。刚开始我也纳闷，不是说脂肪抑制越彻底越好吗？怎么不全部“杀死”，还让选50%等。

很多第一次使用飞利浦磁共振的用户不太习惯，因为飞利浦的脂肪抑制技术还是非常好的，很多图片脂肪抑制非常干净，图像偏黑（因为脂肪都压没了），这样有的老师不习惯。选择不同程度的脂肪抑制，其实给了用户更多的选择，这样可以根据需要选择不同对比度。

由于SPIR序列的特点及对B0、B1场的敏感性。在使用SPIR序列的时候，需要注意一些技巧，这样做出来的图像效果才好。

实在不行，换其他脂肪抑制序列：STIR、SPAIR、Proset或者mDIXON。

SPIR序列针对脂肪的进动频率选择性的施加预饱和脉冲。翻转角不是180°而是略大于90°的120°~140°。由于翻转角比较小，则脂肪过零时间快，几乎不增加TR。

可以做增强扫描。几乎不增加扫描时间。该技术同时对磁场均匀性依赖很大，对硬件及系统要求比较高，所以：

磁共振脂肪抑制技术（四） 频率选择法 SPAIR序列

脂肪抑制技术（三） 频率选择法 SPIR序列。SPAIR序列是飞利浦频率选择法脂肪抑制序列的另外一种，全称是SPectral Attenuated Inversion Recovery，频率衰减反转恢复序列。该序列和上一部分讲的SPIR序列只有一个字母的差别。

西门子磁共振中，和SPAIR类似的序列名称也叫SPAIR。在参数对比栏contrast的Fat Suppr.中，选择SPAIR。

再介绍SPAIR序列的时候，可以和STIR及SPIR序列的脉冲示意图做一个对比。

首先针对脂肪组织的进动频率，采用选择性的180°脉冲，将脂肪组织反转，这里注意这个180°脉冲式绝缘脉冲（又叫绝热脉冲），后面会解释这个问题的。

由于只是采用选择性的反转脉冲，所以其他组织并不受影响。经过一个TI时间后，脂肪组织刚好过零，这个时候发射90°的激发脉冲，则脂肪组织不产生信号，被抑制，其他组织产生信号。

看完这个，可能已经发现，SPAIR序列的脉冲结构图，其实就类似于同时结合了STIR序列和SPIR序列特点的一个脂肪抑制序列。

SPAIR序列和STIR序列相比，都是先采用一个180°反转脉冲。不同的是STIR序列的180°反转脉冲是不具有选择性的，不管三七二十一将所有组织都反转；而SPAIR序列的180°绝缘脉冲只针对脂肪组织。

SPAIR序列和SPIR序列相比，都是先采用一个选择性的脉冲，选择性的施加给脂肪组织。不同的是SPIR序列采用的是小角度（＜180°）的脉冲，而SPAIR序列采用的是180°的绝缘脉冲。

这里可能各位老师注意到了，我反复强调，SPAIR序列的180°反转脉冲叫做绝缘脉冲（或者绝热脉冲）adiabatic inversion pulse。这个是什么意思呢？这是一个物理学概念，我们学医学的不用去深究它的含义，其实就是这个180°反转脉冲，并不是直接施加射频脉冲就把脂肪组织的宏观纵向磁化矢量打（翻转）打负的最大方向，而是慢慢的让宏观磁化矢量绕到180°方向。

它的特点就是精确，说打到180°就能保证打到180°不多也不少，不会是179°或者181°。有了这个特点，SPAIR序列对B1场也就是射频场的均匀性并不敏感，即使射频场不均匀，也能保证脂肪组织最终被翻转到180°。

SPAIR序列的脉冲结构图类似结合了STIR序列和SPIR序列，所以SPAIR序列也有这两者序列的特点。和SPIR序列一样，由于是频率选择法，所以SPAIR序列对主磁场的均匀性即B0场均匀比较敏感。由于有了180°绝缘脉冲，所以SPAIR序列对射频场B1场均匀性并不敏感。综合，SPAIR序列要做得好，对硬件的要求和SPIR一致，但是少了一点：

即在进行盆腔横断位脂肪抑制的时候，由于采样了SPIR序列，而SPIR序列对B1场均匀度比较敏感，导致脂肪抑制出现不均匀产生伪影。

采样SPAIR来替代则完全不会出现，因为SPAIR采用绝缘脉冲，对B1场均匀性完全不敏感，即使B1场不均匀，也不会影响脂肪抑制效果。

和SPIR序列类似，SPAIR序列也是在飞利浦Contrast栏里找到Fat suppression，下拉菜单选择SPAIR则启用了SPAIR技术。

最新版的（2017年版，R5.1.7以上）飞利浦系统中，SPAIR序列和SPIR一样，也可以选择脂肪抑制程度。

除了压脂程度，SPAIR序列还多了一个power的设置，即射频脉冲功率的设置。

在这个power设置中，下拉菜单给了用户两个选择。如果用户不主动选择，一般系统默认是1。这个1和2是什么意思呢？这个参数是可以选择控制发射的绝缘脉冲功率的。

1代表发射的绝缘脉冲是180°。

2代表发射的绝缘脉冲是1080°，看到这里有老师疑惑了，怎么还大于360°了，1080°，还以为是自由体操转体周数呢？没错，绝缘脉冲其实不是直接将磁化矢量打到偏转，而是慢慢的绕到到达目标角度的，所以是可以大于360°的。

什么时候选择power 2呢？选择power2后，射频功率会提高30%，这样对B1场就更不敏感了，一般用于B1场特别不均的地方，比如乳腺的脂肪抑制，我们就推荐采用power 2。

还有一个很重要的参数叫做frequency offset，这个参数一般用户改动的不大。在1.5T上，一般设置为default就可以了，而在3.0T上，我们一般会将它修改为220Hz。

这个参数的含义实际上是预脉冲相对于脂肪峰值偏移的频率段。

对于主磁场非常均匀的话，系统设置的default是可以的。但是有时候主磁场并不均匀，导致水和脂肪峰的差异并不是刚好440Hz@3.0T。

offset设置得非常小，则频率段偏移小，这样的话可能较少对水的抑制（发射的180°绝缘脉冲带宽小），但是脂肪抑制也可能变差。offset设置得非常大，则频率段偏移大，这样的话可能会导致部分水也被抑制（发射的180°绝缘脉冲带宽增大），脂肪抑制也更彻底。

合理的设置好offset，既能保证脂肪组织被充分的翻转，又能保证水不受影响，即达到既能彻底的压脂，又不至于压水则是最好的。

一般来说3.0T什么，我们推荐设置为220Hz。如果发现脂肪抑制还不彻底，可以把这个值增大；如果发现水的信号也被抑制了，可以把这个值减小。

有一个最简单的方法，就是试验法，调试一个快速的序列，10~20秒，较少层数，分辨率，通过修改不同的offset值，观察那副图像脂肪抑制最好，然后把这个值输入进去，正式序列来用。当然一般我们不用这么麻烦，3.0T就采用220Hz。

五.SPAIR序列总结及临床应用技巧。SPAIR序列和SPIR很类似，都是采用的频率选择法做脂肪抑制。它们两个的区别就在于预饱和脉冲：SPIR采用的是小角度（＜180°的普通脉冲） vs SPAIR采用的是180°绝缘脉冲。

和STIR序列相比，SPAIR序列可以用于增强扫描，并且不会显著降低信噪比。但是同时由于是频率选择法，所以在一些有挑战的部位及偏中心的部位，有可能SPAIR压脂不均。

肩关节横轴位压脂，左边是STIR，右边是SPAIR。可以发现右边的图信噪比高于左边，但是左边的STIR图像压脂更均匀，右边的SPAIR图像，越靠外周边，脂肪抑制不均匀（受磁场均匀度影响）。

和SPIR序列相比，SPAIR序列对B1场不均匀性不敏感。因为是180°绝缘脉冲，所以脂肪过零点的时间延长，同样的序列采用SPAIR的话扫描时间会延长（因为TR会延长）。

很多老师发现，在一个序列上加上SPIR做脂肪抑制，扫描时间很多时候没有变化；但是如果采用SPAIR，则扫描时间会增加。就是因为SPAIR序列的TR延长了。

SPAIR序列在飞利浦系统中应用是最多的，除了极个别难压脂的部位及具有挑战的偏中心部位，一般常规大部分部位我们都选择SPAIR压脂，比如：腹部、盆腔、脊柱矢状位、乳腺、膝关节、髋关节等。

由于飞利浦中SPIR和SPAIR序列，一个字母之差，叫法也类似，很多人容易混淆，所以我做了一个对比，方便大家理解。

SPAIR序列和SPIR序列的差异基本上就是在准备脉冲上。SPAIR是180°绝缘脉冲，所以脂肪的过零时间长，所以序列的TR会延长，所以一般SPAIR序列的TR都长，做的图像偏T2或者质子密度权重。由于180°是绝缘脉冲，对射频场均匀性不敏感，所以SPAIR的应用条件比SPIR好，对系统要求要低一点。

SPIR序列采用的针对脂肪的预饱和脉冲是小角度的普通脉冲，由于采用的是小角度脉冲，所以脂肪一瞬间就过零了，TR比较短，适用于进行T1权重的序列扫描，特别是增强后的T1W_SPIR+C序列。由于SPIR的脉冲是普通脉冲，所以对射频场B1场要求比较高。

今天是5月9日，胜利日，卫国战胜胜利74周年，红场阅兵仪式。和平来之不易，战争的目的是为了避免战争。

Поклонимся великим тем годам--С 9 мая--Днём Победы

  1. 05.09 于 Rock Home Town 石家庄

3. 脂肪抑制技术：选择性水激发

脂肪抑制技术（三） 频率选择法 SPIR序列。脂肪抑制技术（四） 频率选择法 SPAIR序列。选择性水激发（PRinciple Of Selection Excitation Technique, PROSET）。这个序列名字比较复杂，翻译过来就是选择性水激发技术。听这个名字，我们都知道，这种技术主要是选择性的只激发水而不激发脂肪达到压脂效果的。该技术其实也是利用了水和脂肪中氢质子进动频率不同的原理。

选择性水激发是把激发脉冲拆分成多个子脉冲，按照二项式拆分，比如：1-1形式两个45°的子脉冲；1-2-1形式两个22.5°，一个45°（22.5°-45°-22.5°）；1-3-3-1形式的脉冲（11.25°-33.75°-33.75°-11.25°）。

这是选择性激发脉冲的形式。将一个90°脉冲给拆分成这种形式有什么作用呢？就是为了保证只选择性的激发某种组织（水或者脂肪）。

在飞利浦中，这个技术对应的序列叫做Proset。

在西门子中，这个技术叫做Water excit.，对应有两种模式：Water excit. normal和Water excit. fast。

以最简单的1-1形式，就是把90°射频脉冲拆分成两个45°脉冲的形式。

PROSET序列的原理示意图。在射频脉冲发射之前，水和脂肪组织的宏观磁化矢量都是在+Z方向。浅黄色的代表脂肪组织、浅绿色（浅蓝色）的代表水。

首先发射第一个45°的子脉冲，激发组织。脂肪组织和水接受45°激发脉冲，偏转到45°。这个时候（这一瞬间）脂肪组织和水在XY平面的相位是一致的。

脉冲结束以后，在XY平面，因为脂肪和水的进动频率是不一样的，会逐渐进行散相效应（相位不一致，相位差拉大）。

当经过一定时间以后，水和脂肪组织中的氢质子相位刚好是反相位的时候，也就是out of phase，相位差是180°。这个时间是多少呢？我们是完全可以计算的，水和脂肪的进动频率差异是3.5ppm，在1.5T中大概差异是220Hz，达到第一个反相位时间是2.3ms。在3.0T的时候，水和脂肪组织的进动频率差异是440Hz，达到第一个反相位时间是1.15ms。

当水和脂肪组织刚好在反相位的时候（相位差是180°），这个时候在发射第二个剩余的45°子脉冲。水中氢质子经过这个过程刚好被反转到XY平面，产生磁共振信号；而脂肪组织中的氢质子经过这个过程，刚好被打回了纵向方向，在水平方向没有分量，不产生磁共振信号。

相信经过这样的解释，大家对PROSET选择性水激发如果进行脂肪抑制就很清楚了。这里我想问大家，大家觉得这个解释有问题吗？

已知虽然纵向弛豫（T1恢复）和横向弛豫（T2散相）是两个独立的过程，彼此是同时进行的。

在第一个45°子脉冲和第二个45°子脉冲发射的期间，有一个时间延迟，也就是需要等候一个反相位时间。在这个反相位时间过程中，水和脂肪组织在XY平面会散相（相位差逐渐变大），同样在纵轴方向，水和脂肪组织也会部分的恢复。这样的话，我们怎么保证第二个45°子脉冲发射的时候，刚好把脂肪组织打到纵轴，而水打到横轴上呢？

是由于两个子脉冲时间间隔非常短，在1.0T上面是3.45ms，在1.5T上是2.3ms，在3.0T上是1.15ms。这个时间相对于组织的T1值（一般水大概为30004000ms，脂肪组织大概为230260ms@1.5T）是非常短的。

在这个模型中，可以不考虑在这么短时间内，脂肪组织和水恢复的纵向磁化矢量分量。

系统是可以计算这个值，并且精确的考虑的。对于这个问题我们是可以计算的。

三.选择性水激发序列的分类及参数 根据拆分的子脉冲的个数，我们一般把选择性水激发序列分为三类：

1-1：也就是两个45°的形式。由于只间隔的一次时间，所以脉冲持续时间短（等候一个时间间隔）。脂肪抑制效果相对要差一点（激发范围广、抑制范围窄）

1-3-3-1：也就是四个子脉冲11.25°-33.75°-33.75°-11.25°的形式。由于拆分的子脉冲个数多了，相应的脉冲持续时间长（需要等候三个时间间隔）。脂肪抑制效果比较好

1-2-1：也就是三个子脉冲22.5°-45°-22.5°的形式。相应的在脉冲时间和脂肪抑制效果上达到较好的平衡。这也是飞利浦系统中使用Proset的默认序列。

简单一句话，子脉冲拆分得越多，脂肪抑制效果越好，但是扫描时间越长。

Proset序列的参数设置非常简单，类似于SPIR、SPAIR，在contrast对比度栏里，找到脂肪抑制，下拉菜单，选择Proset。选择以后下面会增加一个pulse type脉冲类型的选择，用户可以选择1-1、1-2-1和1-3-3-1形式。

该序列由于需要利用水和脂肪的反相位，所以该序列只能用在梯度回波序列上。自旋回波由于有180°重聚脉冲的聚相位作用，而达不到反相位效果，所以在自旋回波序列上我们无法使用该技术。

该序列在飞利浦中，一般用于3D FFE序列扫描，特别是用来做大范围的软骨成像，效果非常好。

由于也涉及到水和脂肪进动频率的差异，该序列同样对于磁场均匀度要求比较高，对B0场相对比较敏感。

这里需要注意，该序列的TE是有限制的，最短TE取决于脉冲形式。比如，在1.5T中，使用1-2-1形式脉冲做Proset，那么水和脂肪的在最短2.3ms的时候是反相位，那么理论上该序列的激发脉冲都会持续至少2.3ms+2.3ms=4.6ms的时间，那么最短TE理论上只能无限接近4.6ms。如果用户想让最短TE缩短到4ms以内，这是不可能的。如果使用的是1-3-3-1形式脉冲做Proset，那么理论上该序列的激发脉冲会持续2.3ms+2.3ms+2.3ms=6.9ms的时间，最短TE只能＞6.9ms。使用该技术的时候，一般TE时间会延长，那么在梯度回波序列中，相应的TR也会延长。

最后大家还要注意，Proset选择性水激发，可以选择性的激发水而抑制脂肪；同样的我们也可以选择性的激发脂肪而抑制水。

在飞利浦系统中，该技术一般用于进行3D梯度回波的大范围脂肪抑制，比如做骨关节软骨成像效果比较好。

软骨检查一直是比较难的一个部分，采用Proset序列进行，则能达到良好的效果。根据2003年的International Cartilage Repair Society（ICRS）分级标准，软骨损伤分为4个等级：

软骨软化或发现浅表裂纹，可评分为grade 1。软骨缺损小于50%，则为grade 2。软骨缺损大于50%，则为grade 3。软骨全层缺失，就判定为grade 4。

除了用于骨关节软骨显像，Proset序列还可以用于腰骶丛神经根成像。

写的时候还是6月10号，写完刚好00:00。

脂肪抑制Fat Suppression是MRI中的重要技术。

脂肪抑制技术（三） 频率选择法 SPIR序列。脂肪抑制技术（四） 频率选择法 SPAIR序列。很多老师会问，这么多脂肪抑制技术及方法，具体不同部位扫描，我们应该选择哪些技术或者序列呢？

常规的磁共振脂肪抑制技术根据原理可以分为：频率选择法（化学饱和法）和时间选择法（STIR）。其各自有各自的特点。

根据不同的原理，飞利浦系统中常规的脂肪抑制分为以下几种序列，分别是STIR、SPIR、SPAIR、Proset。

当然还有一些非常规的，非精确的脂肪抑制技术，比如：空间饱和技术，即施加饱和带。在有时候做MRS扫描的时候可能会使用。

STIR这种脂肪抑制技术，敏感度高，特异性并不是100%，也就是说在STIR序列上被抑制的信号，不一定是脂肪组织。只要是和脂肪组织T1值相同的组织，都有可能在这个序列被抑制，所以这一点尤为重要，在使用的时候，必须非常小心。

SPIR这种技术和前面STIR相比，优点是信噪比没有损失，并且可以用于增强序列。

该技术的缺点是对于磁场均匀度要求比较高，对于磁场的B0场及B1场比较敏感。如果磁场的均匀度比较差，或者B0场及B1场不太均匀，则脂肪抑制效果就比较差。

SPAIR这种技术结合了STIR和SPIR的特点：和STIR相比其优势在于信噪比高，并且可以用于增加；和SPIR相比，其采用绝热脉冲，所以对B1场不敏感，压脂效果好于SPIR。

其缺点是：和STIR相比，其受B0场均匀性影响，部分部位可能压脂效果不好。在部分偏中心部位，由于越远离中心，磁场均匀度越差，采用SPAIR压脂可能存在脂肪抑制不均；而采用STIR则可能解决这个问题。

特别是在做大范围脂肪抑制及偏中心部位（比如肩关节和踝关节）的时候，如果非增强序列，推荐采用STIR序列（常规序列范围内，DIXON技术其实是最佳选择）。

Proset选择性水激发技术，该序列主要是采用梯度回波序列来做，以3D扫描为主。该序列的优点是：对B1场不敏感，大范围脂肪抑制一般效果不错。

缺点主要是：对B0场的均匀性还是比较敏感；其二只能用于梯度回波序列；其三由于是采用激发脉冲拆分的形式，其最小TE会受到限制。

了解了不同序列的优缺点之后，我们就可以根据具体的扫描部位及权重来选择不同的脂肪抑制技术。

临床中，我们遇到最多的一个问题就是颈椎或者颈部增强扫描序列，常规脂肪抑制技术效果不好，这是为什么呢？

颈部由于其组织结构复杂，介质多，前方有气道（含气体），后方有脑脊液（液体），颈部组织包括：空气、脂肪、肌肉、液体、血管、神经、动静脉等。其二，颈部解剖结构及形状不规则，不是典型的矩形或者长方形，其两侧有大量空间，组织空气交界处，磁场均匀性比较难保证。

基于这几点，颈部做脂肪抑制最好的选择不是频率选择法，而是采用STIR技术。

则频率选择法可能由于磁场均匀度不佳，压脂失败；STIR技术，由于是时间选择，可能把强化组织压掉，也不推荐。

两权相害取其轻，我们还是选择化学饱和法，则很多时候存在脂肪抑制不均匀。

颈椎增强扫描脂肪抑制，由于采用的是SPIR技术，B0场均匀性在颈部受到比较大的挑战，导致脂肪抑制效果一般。

这个时候，最好的解决方法是采用水脂分离mDIXON技术。

有的老设备，没有mDIXON技术怎么办呢？不可能就不做颈部或者颈椎增强了吧？

这里我们推荐一种方法，由于SPIR技术对于磁场均匀度要求比较高。

所以在做颈部或者颈椎增强脂肪抑制的时候，可以试着在shim匀场方式上，选择volume，进行局部匀场框的匀场。

这个时候，注意，绿色的匀场框，尽量只覆盖颈椎或者颈部的有效组织。少覆盖周围空气。

另外一种方法，就是在采用SPIR做颈部或者颈椎T1W+C增强序列的时候，把SPIR脂肪抑制的程度，从strong修改为medium，这样效果会有所改善。

合理运用各种脂肪抑制技术，可以为很多鉴别诊断提供依据。

腹部T2WI脂肪抑制，大部分情况下我们都采用频率选择法。

偶尔有时候，在膈顶位置，如果出现高兴，而脂肪抑制其他部位都非常均匀，就这个位置有高信号，如何诊断，是腹水？

这个时候，采用STIR这种很少用在腹部的脂肪抑制方法，则有助于我们进行鉴别诊断。

在磁场不均匀，或者有内固定，或者大范围扫描的时候。脂肪抑制方法就尽量不要选择频率选择法，比如SPIR或者SPAIR。因为这两种方法对于B0场的均匀性非常敏感。

B0场越均匀，则使用频率选择法脂肪抑制效果越好。

在飞利浦系统中，我们做腹部T2WI脂肪抑制扫描，经常会选择单激发single-shot或者多激发multi-shot。

一般工程师会推荐如果采用单激发可以使用SPAIR压脂，因为它对于B1场不敏感，相对于比SPIR更好；如果采用多激发，则推荐使用SPIR，不要使用SPAIR。

这是因为，采用SPAIR做脂肪抑制后，我们一般会设置一个inversion delay的时间，这个时间一般是SPAIR TR的1/3。（2015年以后的新版本，有一个选项是auto，系统自己算这个时间，就不要我们用户去计算了）。

这个inversion delay时间如果设置固定，则由于腹部扫描，每一个呼吸周期时间不相同，就等于真实的TR是不同的。而由于采用多激发，一次采集并不能完全获得一副图像的信息，需要多次。而如果每一次的呼吸周期不同，则可能压脂效果会有差异。

采用多激发的时候，如果使用SPAIR，则会出现可能某些层，脂肪抑制效果一般。

飞利浦新版本系统中（现在大部分医院都是新系统），这个问题其实就无所谓了。因为选择SPAIR脂肪抑制，在inversion delay时间设置上，用户可以选择auto，系统自动优化一个最佳的时间。

讲了这么多，总之，常规的脂肪抑制技术都或多或少适应于某一方面，或者都存在一些小的不足。

有没有一种脂肪抑制技术，扫描时间又相对快，又不损失信噪比，对于B0和B1的均匀性又不是太敏感，并且还有可能一次扫描出多种对比同时比较。

脂肪抑制技术：如何做好压脂图像

人体内到处都是脂肪，脂肪信号在MRI中表现的都是比较高的信号，这主要是由于脂肪的磁豫时间和组织特性所决定。高的信号会使整体图像的动态灰阶范围增加，从而降低了感兴趣组织之间的对比度，也因为脂肪呈现的高信号对于成像中运动伪影也有一定的放大作用。对于脂肪中脂质子和水质子的进动频率不一样，会在脂肪-水交界面产生暗带，这种就是常说的化学位移伪影，它会影响图像中解剖细节的显示。通常高的脂肪信号存在会大大干扰疾病的突显也会不同程度增加运动伪影的产生，为了提高图像质量，通常在扫描部位的序列中都会常规扫描一个施加了脂肪抑制技术的序列（对于特殊部位除外），这样会提高病灶的显示、增加组织对比及减少运动伪影等。

在磁共振成像中，脂肪抑制不是单一的方法。它由几种不同的技术组成，每种技术都旨在解决各种成像场景的特定需求，例如：小视野成像(例如关节)、大视野成像(例如腹部)、偏离中心成像(例如肩部)以及从图像中消除暗带（化学位移效应）。脂肪抑制面临的挑战主要在于考虑其对图像信噪比(SNR)的影响和对B0场不均匀的敏感性的情况下，找到适合特定应用的最优和稳定的技术。

在以下不同类型的脂肪抑制技术中，先了解脂肪的相关MR特性，然后利用这些特性进行脂肪抑制的方式。虽然没有一种单一的技术可以在所有情况下提供完美的脂肪抑制，但很好地理解这些不同技术背后的原理可以帮助在特定的临床应用中选择适当的脂肪抑制技术。

脂肪抑制技术（三） 频率选择法 SPIR序列。脂肪抑制技术（四） 频率选择法 SPAIR序列。脂肪抑制技术（六）--常规方法的选择及临床应用。脂肪抑制技术（七）--改良的DIXON水脂分离技术。脂肪(或甘油三酯)是脂质的一个亚类，由与甘油分子结合的三种脂肪酸组成。脂肪酸有几个质子峰：烯烃质子峰在5.3ppm；烯丙基质子和与羧基相邻的质子峰在2.0ppm；末端甲基峰在0.9ppm。然而，主峰是位于1.3ppm的脂肪亚甲基。由于相对于硅的水质子共振频率为4.7ppm，因此脂肪峰和水峰被分开3.4ppm。这意味着1.5T时为210 Hz，3T时为420Hz。显示了一名健康志愿者的脊椎骨髓磁共振频谱(1H质子)，显示水峰在4.7ppm。甘油三酯的脂肪酸的峰的指认如下：5.3ppm的烯烃质子，2.0ppm的烯丙基和与羧基相邻的质子，1.3ppm的脂肪族亚甲基(主峰)，0.9ppm的末端甲基。不同位置的基团贡献的脂肪信号是不一样的。

脂肪抑制的方法有很多，所依据的物理机制也不同，临床上最实用的方法可分为三大类：一是与频率相关技术，如：FatSaturation和WaterExcitation；二是STIR技术及其改进型，如：STIR和SPAIR；三是Dixon方法及其若干改进型，如：单点式Dixon、两点式Dixon、三点式Dixon。

化学位移选择激发脂肪抑制技术（Fat Saturation）应用一个窄带频率选择脉冲，激发绝大多数脂肪质子，随后用扰相梯度去破坏这些质子的横向磁化矢量，使其净磁化强度平均到零，这样一来就几乎没有脂肪信号存在。优点是其他组织对比不受影响，选择性高，可以和对比剂以前使用。

化学位移选择水激发脂肪抑制技术（Water Excitation）是使用特定的激发脉冲（二项式脉冲）最小程度激发脂肪信号，最大程度激发水信号。

正如“频率选择性”的那样，该技术将调谐到脂肪频率(脂肪中的脂肪亚甲基基团)的饱和脉冲应用于成像体积。然后，在没有饱和脂肪亚甲基/甲基质子贡献的情况下，对水质子进行成像。该技术一次只影响一个峰值，选择性比较高，对磁场的均匀性要求比较高。考虑到水和脂肪波谱信号共振差异很小，这种技术的稳定性取决于谱线加宽的程度。

对于具有特定T2值的组织，其波谱信号的固有半高宽(FWHM)为1/(πT2)( 图A)。这一理论值无法实际实现：磁场的不均匀性和磁化率效应(例如，在空气与骨骼的界面上)都会将T2降低到T2*，从而将波谱信号的半高宽展宽到1/(πT2*)(图B)。然而，T2*效应可以通过“匀场”来最小化，并且可以按照后面优化B0场方式的技术来实现（图C）。

由于脂肪的T1非常短，因此将其置零（纵向磁化矢量）所需的反转时间也很短(即，短TI)。STIR(短反转恢复)和SPAIR(绝热脉冲频率选择反转恢复)方法在图像采集之前都使用反转脉冲，然后使用短TI(适当地选择为零脂肪)进行恢复。需要注意的是TI取决于B0(1.5T与3T)，而不取决于B0不均匀性。它是大视野成像的首选方法，如乳腺、腹部、骨盆、胸部和颈部，尤其是在冠、矢状面。

反转恢复技术STIR对主磁场不均匀性不敏感。由于反转脉冲同时影响脂肪质子和水质子，因此图像对比度和信噪比也会发生改变。与STIR不同的是，SPAIR在化学位移上是有选择性的，它的目标是脂肪的频率，保持水质子的对比度不变。B0场的均匀性会影响SPAIR的抑制效果。

水脂分离序列中的TE可用于编码化学位移信息。在给定的TE下，具有不同共振频率(或化学位移)的物质在横向平面上会有不同的相位。通过收集多个TE值的回波，可以使用这些回波的相位来解析成像组织中的不同物质，这就是化学位移成像的原理。

Dixon首先提出在两个不同的TE值采集两个回波来分离水分和脂肪。两个TE值的选择使得水和脂肪在一个TE中具有相同的相位，而在另一个TE中具有相反的相位(即，180°)(所谓的“两点式Dixon”)。然后将同相和反相图像相加或相减，以产生仅限脂肪和仅限水的图像。在1.5T下，当水和脂肪的波谱间隔210 Hz时，在两个回波中形成水和脂肪之间的180°相位差需要2.2ms。在TE=6.6ms、11ms等时，回波将再次处于异相位。这些是两个TE值在Dixon方法中的差异，并且依赖于磁场。这两个回波可以在两个单独的采集中收集，或者在一次采集中作为双回波采集。

在实际应用中，B0不均匀性改变了化学物质的共振频率，并在回波中产生了相位误差。考虑到这一点，也可以再收集一个回波(“三点式Dixon”)。然后使用来自三个回波的信息导出水图像、脂肪图像和B0不均匀性。

Dixon方法需要特定的TE值才能获得同相和异相图像。然而，在TSE-Dixon中，TE和回波间间隔是基于对比度和读出带宽等考虑因素来选择的。Dixon方法对TE值的选择施加的限制严重限制了TSE中可能允许的TE值。这些TE值与磁场强度有关。

在这种替代方法中，具有可变对比度(或TE值)的脂肪-水图像从TSE的多个回波中重建，而不需要水和脂肪是同相或异相的。然后使用信号模型来识别水和脂肪成分。这些信息被用来在非180°相移的情况下以两点Dixon方式结合区域增长算法重建水和脂肪图像。这大大增加了在TSE-Dixon中选择TE的灵活性。可以不再依赖于磁场和梯度强度，大大改善了脂肪抑制的效果。

通过了解上述主要的抑脂方式的特点之后不难发现如果需要得到一个较好的抑脂效果，考虑的主要是两大因素：第一与主磁场有关系（B0），第二与射频场有关系（B1），这两大因素对于不同脂肪抑制方式的影响各有不同。例如：对于频率选择脂肪的技术（Fat sat和WE）对B0和B1都比较敏感；对于STIR和DIXON技术对B0和B1均不敏感。

六、针对主磁场（B0）优化匀场的方法。对于B0场匀场的方法主要是通过Shimbox匀场框来进行，在展示了在匀场后使用“确认频率调整”中的频谱来展示B0均匀的情况从而指导最佳脂肪抑制方式协议的选择。在足部中不同匀场框大小对于B0场均匀性的贡献是不一样的，想要得到好的B0场需要在其大小和空气/组织之间进行权衡。在(A-C)，小匀场框避免匀场框内多的空气使得有良好的匀场质量在FS和SPAIR脂肪抑制中(A, B)。匀场框覆盖全足(C)具有不同的空气-脂肪-水组成，B0相对不均匀性(箭头)，不同的水频率叠加在一起。脂肪和水的信号部分重叠(圆形)，采用SPAIR或TSE-Dixon是首选序列。烯烃和烯丙基质子的信号在(D)中被部分分解，而在(E)中，信号被空气、皮下脂肪、骨髓、肌腱和肌肉的不均匀组织组成的敏感性效应所拓宽。

在参数卡中可以选择不同的B0 Shim mode系统会自动调整匀场方式达到靶向匀场效果，可针对不同部位进行选择其对于的匀场方式能够得到理想匀场效果。

展示了，在FS抑制的方式中使用B0 Shim mode中Standard和Foot/Ankle的抑制效果和B0匀场的谱线情况。

七、针对射频场（B1）优化的方法。对于B1场优化的方法主要改变B1脉冲带宽的宽度使得在B0场不均匀下导致的频谱加宽，也能很好抑制脂肪信号。在Fat-sat中有针对关节的区域的优化方式，使用Fat-sat之后可以进一步选择针对Joint的抑脂，该技术主要是提高脂肪饱和射频脉冲的带宽（在E11版本才能使用）。

对于提高脂肪饱和射频脉冲的带宽在SPAIR技术中也有用到，根据不同是Region模式（Abdomen& Pelvis、Thorax）来改变射频脉冲的带宽与水峰的位移情况，这种可以根据实际的经常结果频谱宽度来进行决定。

使用哪种脂肪抑制技术，可以通过匀场的结果和频谱线宽来决定。这对于有偏磁场中心扫描或者有磁敏感效应的部位尤其重要。这同样也适用于水脂分离技术，有些病变可能导致更强的磁敏感的效应，从而使信号变宽。水脂信号的形状受到磁敏感性的不同影响，但是水和脂信号峰的分开对于得到好的脂肪抑制的图像是有帮助的。如果由于B0不均匀性，脂肪和水信号峰重叠或多个脂肪-水信号峰可见，则应针对不同的情况改变匀场框的大小、方向或者改变抑制方式。

Dixon 与脂肪定量

1. 脂肪抑制技术：改良的DIXON水脂分离技术

脂肪抑制技术（三） 频率选择法 SPIR序列。脂肪抑制技术（四） 频率选择法 SPAIR序列。脂肪抑制技术（六）--常规方法的选择及临床应用。传统的DIXON技术基于水-脂化学位移，采用梯度回波序列后，由于没有180°重聚脉冲纠正质子之间的相位差。水-脂肪在磁场中进动频率有差异，大约3.35ppm，随时时间的不同，水-脂相位差异不同。不同TE时间采集信号的时候，水-脂相位差不同，信号强度也不同。

分别在同相位（水-脂相位差为0°或360°的倍数）采集一次信号，这个时候信号强度为S1=W+F；在反相位（水-脂相位差为180°的倍数）采集一次信号，这个时候信号强度为S2=I W-F I。（注意：在描述磁共振专业名词或术语的时候，一定要准确，专业，统一，同相位对于的是反相位，不是正相位，反相位。

一次TR采集2个TE时间的回波，得到两个信号，两个方程，两个未知数。

这样就达到分离了水信号和脂肪信号的目的，这就叫水脂分离技术。

现在所用的DIXON技术，都是经过了很多代的发展，优化，和当时Thomas Dixon提出的技术有了很大变化。

传统的DIXON方法，毕竟采用梯度回波，这点大家有序列基础知识的应该很好理解。既然你要得到水和脂肪在不同相位的信号，就肯定不能采用自旋回波SE，否则180°脉冲纠正了质子之间的相位差，就不可能采集到同相位和反相位的信号了。

传统的DIXON方法，虽然是一种全新的水-脂分离方法，能够扫描一次出4组图，但是其应用也受诸多限制，就上面讲的3点，所以，各大公司也是在传统的DIXON方法基础上，改进，完善这个序列。传统的DIXON方法是个引路人，指出了一个方向，但是具体怎么算还是在后面的DIXON方法上来改进，提高，完善。

如果把Tomas Dixon爵士1984年提出的传统的同反相位水脂分离方法作为第一代水脂分离技术的话，那么后续在它基础上进行的优化及改良DIXON方法则依次可以称作第二代、第三代....。

飞利浦mDIXON家族序列特点及临床应用。飞利浦mDIXON家族序列特点及临床应用（续）

2004年，Reeder等人提出了三点最小二乘法进行水脂分离，该方法并不基于水和脂肪相位的相对差异，因此可以进行回波的自由选取。

2006年，Xiang等发表论文提出采用两点回波采集方法，是目前临床上普遍应用的一种方法。该方法又被称为两点固定法或者固定2点法。两点法扫描速度比三点法快，但由于是固定两点采集，TE和TR相对受到限制，导致图像锐利度相对不足。

2010年，Perkins又提出了两点自由采集，这是第四代的DIXON方法。采用这种方法，能够显著缩短扫描时间及回波间隔，使得图像表现更加细腻。飞利浦的mDIXON即采用这种方法，m代表modified的，即改良的意思。

2016年，第五代DIXON方法也被提出，目前飞利浦采用的水脂分离法即为最新的第五代，又叫做mDIXON XD。这种方法相对于第四代的两点自由法又做了优化，其中体现在采用7峰模型、大范围的B0场校正及水脂化学位移校正等。

目前飞利浦采用的水脂分离技术都是最新的第五代技术，序列名称为mDIXON XD。XD代表进一步优化和加强。

水脂分离这个技术既可以用到梯度回波序列，也可以用到自旋回波序列。

梯度回波水脂分离序列都比较好理解。不同公司的序列相对名称不同，技术可能也有差别。比如：有的公司可能采用三点自由法或者有的公司采用两点固定法。而飞利浦采用的是两点自由法。

两点法和三点法到底哪一个好呢？因为多采了一个回波，感觉就更好了。

三点法多采一个回波是为了怕磁场不均匀，进行计算的时候算错。所以多采一个回波的作用是校正。而这样做的话，扫描时间势必会延长，回波间隔也会拉大，图像锐利度下降。

而如果在能保证水脂分离精准的情况下，两点法就能完成，肯定是两点法更好。

飞利浦的梯度回波水脂分离技术名称叫做mDIXON XD FFE。

GE公司的这种技术序列名字是LAVA-FLEX。

这种梯度回波的水脂分离技术一般都是3D序列。由于是梯度回波序列，这种技术一般只能做T1权重的图像，不能做T2权重的图像。

一次扫描可以出四种不同对比度的图像，分别是：压脂图（又叫水图Water）、同相位图（IP）、反相位图（OP）、压水图（又叫脂肪图Fat）。

3D自由呼吸序列在体部及放疗中的应用。四.mDIXON XD FFE的临床应用。梯度回波的3D水脂分离技术一般可以用来做3D的增强扫描及腹部的一出四。

需要使用mDIXON XD技术的，可以在contrast里找到该选择，选择yes即启用。

由于mDIXON XD是一个多对比的序列，扫描完后，用户可以选择是出四种图，还是仅出一种图，还是出三种图，可以自由组合，非常方便。

一般来讲，做腹部平扫的时候，我们都选择一出四，直接出四组对比度的图像。而做增强扫描的时候，我们仅选择出Water图也就是压脂图，这样可以避免图像过多，传到PACS上，诊断医生看的图太多。必要的时候，你也可以选择出四组图或者出一个IP（不压脂）和Water（压脂）图方便进行比较。

飞利浦的mDIXON XD FFE可以用于任何部位，任何方位的成像，并且可以做全身的扫描。

腹部扫描，采用mDIXON XD FFE，12秒，90层。显示病灶富含脂质成分。在Water图像上显示为低信号，在脂肪图上显示为高信号。同反相位图像显示信号有所下降，证明病灶内含脂质，但并不是全是脂肪组织。

采用mDIXON XD FFE做脂肪抑制，效果优于常规的腹部3D绕相梯度回波序列。

mDIXON XD FFE序列虽然使用了第五代的水脂分离技术，但是该序列还是一个梯度回波序列。既然是梯度回波序列，就还是会受到磁场均匀度的影响。

梯度回波水脂分离技术可能大家比较好理解。自旋回波能做水脂分离吗？

有的老师表示，自旋回波序列，水和脂肪质子的相位由于180°重聚脉冲作用，被补偿，相位没有差异，怎么做水脂分离？

这就涉及到了一个很重要的概念，叫做：非对称自旋回波序列。

要使得水和脂肪在经过了自旋回波序列之后相位还不一致。最简单的办法就是让这个自旋回波序列成为非对称自旋回波序列。也就是90°脉冲-180°脉冲之间的时间并不等于180°脉冲到回波采用的TE时间。

通过两次采集，第一次采集采用对称的自旋回波序列，得到的是纯的自旋回波序列，同相位图。

第二次采集，稍微改变一下TE'，使得和第一次采集的TE不同，则要么质子相位还没有完全重聚（TE'＜TE）；要么质子重聚以后又开始相位分离了（TE'＞TE）。

飞利浦的自旋回波水脂分离技术名称叫做mDIXON XD TSE。

西门子的同类型的技术就叫做DIXON，简单粗暴。

联影公司这种序列名称叫做wfi fse，即water-fat image fse。

不同公司采用的方法略微不同，比如有的公司采用的是三点法，有的采用的是两点固定法等。

使用mDIXON XD TSE，该序列是自旋回波序列，临床版只能采用2D成像。和mDIXON XD FFE不同的是，该序列可以结合任何权重（T1WI\PDW\T2WI）等。该序列也可以做任何部位，任意方位扫描，一次扫描同样可以出多种对比。

六.mDIXON XD TSE的临床应用。自旋回波的2D水脂分离技术一般可以基本上可以用到全身的各个部位。特别是做一些难压脂部位的常规扫描，比如踝关节、肩关节等；还可以用来做一些增强扫描难压脂部位，比如：颈部增强T1WI、全脊柱增强T1WI等。

对于难压脂部位比如颈部、偏中心的关机，mDIXON XD TSE是最佳的选择。

颈部病变，采用mDIXON XD TSE T2WI序列，常规平扫，一次扫描出两组图（当然你也可以选择出四组图）。增强扫描，横断位及冠状位均采用mDIXON XD TSE T1WI。颈部增强是最难做的，采用mDIXON XD TSE以后，不仅压脂稳定，并且扫描一出四，图像质量好，一次扫描得到的信息量大。

mDIXON XD TSE扫描，一般常规我们一次出两个图，即压脂图和不压脂图，这样方便比较。用户可以自定义出几组图。

mDIXON XD TSE可以用于所有部位，在临床中，遇到难压脂的部位，我们都可以考虑采用这个序列。

mDIXON XD做脂肪抑制效果不错，特别是mDIXON XD TSE。有老师就要问，这个序列这么好，那么这个序列有不足之处吗？

万事都是辩证的。mDIXON XD TSE这个序列的确不错，但是mDIXON技术有一个小不足，这是几乎所有DIXON技术的弱点，那就是对于运动特别敏感。

在使用DIXON技术做序列的时候，我们经常要小心运动伪影及一些血管搏动的伪影。

针对DIXON的这点不足，我很早就采用将飞利浦的抗运动伪影序列和DIXON技术想结合，进行成像，效果非常不错。

mDIXON TSE结合MultiVane XD序列使用优势及临床应用 mDIXON TSE这个序列的主要优点有：

有了mDIXON TSE序列后，脂肪抑制不再令人头痛。但是如何消减呼吸及吞咽运动呢？

mDIXON XD TSE结合MultiVane XD解决的是2D的序列的脂肪抑制及运动问题。3D的序列怎么办呢？

3D序列我们自然想到了mDIXON XD FFE。这种序列也可以和飞利浦特有的3D自由呼吸序列结合，那就是3D VANE XD。

mDIXON XD FFE可以和3D VANE XD结合，进行3D自由呼吸多对比成像解决方案。

是另一例采用放疗体位的3D自由呼吸扫描。使用飞利浦Ingenia 1.5T，采用3D VANE XD mDIXON。

可以发现，扫描的层厚也比较薄3mm（放疗扫描方式）。采集80层图像。FOV：450mm*450mm。扫描时间也不长。图像质量非常好，一出四。

脂肪抑制--mDIXON XD TSE。抗运动伪影--MultiVane XD。

脂肪抑制--mDIXON XD FFE。抗运动伪影--3D VANE XD。

也扩展介绍了一些脂肪抑制序列结合抗运动伪影技术的临床应用。

Dixon只用来压脂吗？不知道这些那就亏大了！

骨肌磁共振成像中使用了多种脂肪抑制技术，用于各种病变的诊断和鉴别。这些技术包括频率选择饱和Fat sat、反转恢复STIR、将前两种混合的SPAIR、水激发WE、化学位移(CSI)和衍生的基于Dixon的方法。不同的技术包含各种优缺点，例如，频率选择性脂肪抑制最好用于小视野的专用关节线圈，而反转恢复（STIR）在低场强，弯曲的四肢和偏中心的区域提供优秀的脂肪抑制。

具有同相位(IP)和反相位(OP)成像的化学位移成像(CSI)是一种广泛应用的技术，常用于肝脏、肾脏和肾上腺病变的鉴别诊断中。然而，在骨肌MSK磁共振成像领域，针对骨髓和局灶性病变，使用基于CSI和Dixon的方法也非常有帮助。Dixon技术在增强图像对比度、评估小梁间骨折、缺血性坏死和定义各种组织中的脂肪浸润或血液产物方面有不可替代的作用。

脂肪和水中的氢原子核是MR信号的主要来源，它们有两个关键性质的差异：进动频率和自旋晶格弛豫速率(T1)时间。这些特性被用来抑制脂肪信号，保留来自水的信号，比如利用了T1弛豫时间的差异的STIR和SPAIR。另外的，基于化学位移和基于频率选择则利用了脂肪质子和水质子之间进动频率的差异。

施加一个以脂肪的拉莫尔频率为中心的窄带宽激励脉冲，该脉冲选择性地将脂肪的磁化矢量倾斜到横平面。然后应用扰相梯度来使质子失相位从而抑制脂肪信号。同时在脂肪的纵向磁化开始恢复之前采集图像。脂肪抑制有助于提高图像对比度，并突出病灶，如对比增强后的组织、水肿以及血液产物。但偏中心成像、大视野、金属植入物和空气组织交界则不适合使用频率选择饱和法脂肪抑制。

短反转时间恢复(STIR)序列利用脂肪相对较短的T1来抑制脂肪信号。使用一个非选择性180°脉冲，翻转脂肪和水的纵向磁化矢量。随着组织的纵向磁化恢复，脂肪在比水更短的时间内到达零点。STIR对B0均匀性不敏感，适用于偏中心，金属、空气组织交界(手指、脚趾、臂丛)、大视野(全脊柱成像)。反转时间从1.5T的160-180ms到3T的220-240ms不等。缺点是成像时间较长，信噪比(SNR)较低。非特异性和非选择性的脂肪信号抑制同时也会明显降低来自其他T1时间较短的组织信号，如高铁血红蛋白、钆、肌肉、蛋白、黑色素等。在使用顺磁性造影剂后，不能使用STIR进行脂肪抑制。

通过结合频率选择法和反转恢复进行抑制脂肪。虽然频率选择法fat sat对B0和B1均匀性敏感，但SPAIR中的绝热脉冲使它对B1均匀性相对不敏感，可以得到均匀的脂肪抑制。SPAIR比STIR的信噪比好，扫描时间更短，更有利于降低SAR(比吸收率)，还可以减少血管的搏动伪影。与STIR成像相比，Fat sat 与SPAIR技术对硬件的要求较高。

化学位移（同反相位）与水脂分离Dixon。由于分子的大小和极性不同，脂肪和水的质子对它们所在的净磁场产生了不同的磁效应。这导致了脂肪质子相对水质子的进动频率慢一些。在1.5T上，化学位移导致脂肪相对于水的进动频率有225Hz的差异，而在3.0 t的扫描仪上，这个差异是450Hz。化学位移与接收带宽的平方根成反比。化学位移成像CSI利用脂肪和水的这些差异来产生同相位(IP)和反相位(OP)图像。获取IP图像的回波时间是脂肪和水质子相位相同的时间(1.5T时4.4 ms ;3.0T时2.2 ms)与其整数倍。获得OP图像时，回波时间是脂肪和水质子的相位差为180º(1.5T时2.2 ms;在3.0T时1.1ms或3.3ms)与其整数倍。IP图像是水与脂肪信号相加后的绝对值，而OP图像是水与脂肪信号相减后的绝对值。OP图像上的信号强度相对于IP图像降低，则表明微观脂肪的存在。化学位移伪影出现在脂肪与水的交界，通过这种伪影，OP图像可以很快被识别出来，这种伪影称为勾边伪影或蚀刻伪影。

纯水W和纯脂肪F图像可以通过类似CSI的方式对获得的数据进行后处理来重建得到。纯水W图像是通过IP和OP数据相加得到的，而纯脂肪F图像是通过IP和OP的数据相减得到的。这些图像有助于区分图像中各体素的脂肪和水分含量。

这种方法被称为两点Dixon，它对B1均匀性不敏感，可用于多种序列，被证明是一种在肢体远端实现均匀脂肪抑制的良好技术。然而，这种方法受B0均匀性的限制，会因为相位误差导致水和脂肪频率的识别错误。引入了三点Dixon方法，该方法增加第三组图像来校正B0的均匀性。进一步发展包括用回波不对称和最小二乘估计(IDEAL)对水和脂肪进行迭代分解，在水和脂肪信号之间的不同相位上采集三幅图来校正B0不均匀带来的相位偏移。这些改进的技术对B0和B1均匀不敏感，即使在高难度区域，如颈部或肺尖，也能产生更均匀的脂肪抑制。其他优势包括高信噪比，以及适合用于金属植入物的成像。Dixon技术可以运用到t1加权、t2 加权和质子密度(PD)加权图像中。可以使用t1加权Dixon定量成像对体素内脂肪和铁组分进行量化。Dixon技术的缺点包括较长的扫描时间，对运动敏感。这些缺点可以通过多通道线圈缓解。Dixon技术的更新版本采用了从多个回波和脂肪峰计算的方法，可以减轻这种伪影发生的概率。使用fast dixon技术结合数据的多次采集平均，还可以有效减少运动伪影。

化学位移同反相位与Dixon在MSK中的作用。CSI提供IP和OP成像，而Dixon成像提供纯脂肪和水图。根据经验，可以在至少一个平面上用一个t2加权或pd加权Dixon序列替换常规使用的脂肪抑制与非脂肪抑制两个脉冲序列，既得到均匀的脂肪抑制，又可以将节省的时间用来提高空间分辨率。脂肪和水图像的组合可以观察韧带和支持带的不同层，而不需要额外扫描时间。这使得医生能够准确测量韧带或支持带的厚度，避免了由于深色的韧带和脂肪叠加而导致的虚假增厚或韧带拉伤。使用深度学习技术以及使用多通道线圈与并行采集技术来避免呼吸和运动伪影是很重要的，特别是在髋关节和肩关节中。

MSK扫描通常用于排除关节内部紊乱，特别是运动损伤，但偶然发现类似肿瘤病变的骨髓病灶并不罕见。如果将Dixon序列预先添加到扫描协议中，就可以避免患者的二次检查。与IP图像相比，OP图像上的信号降低证明病变中微观脂肪的存在，并确定了其良性。纤维化和软骨钙质沉着症的透明软骨退变在OP图像上也可能更为突出。

对于关节损伤的MRI病例，在解读报告时，病史信息里常常看不到既往手术史。在Hoffa脂肪垫、肩袖间隙或三角肌中，既往手术相关的疤痕或微金属伪影在OP图像上非常明显，为低信号区，而这些在常规高信噪比质子密度成像中经常被掩盖。半月板或盂唇的既往手术史对报告的解读影响很大。化学移位成像在确定潜在的既往手术时非常有用。

在频率选择法Fat sat (a)下，由于对B0均匀性的敏感性增加，膝关节后皮下组织(箭头)脂肪抑制不佳。相比之下，矢状位STIR图像(b)对场均匀性不敏感，充分抑制了皮下脂肪，但牺牲了信噪比。轴位CSI同相(c)和反相(d)保持高信噪比，并通过勾边效应在后者突出体素内脂肪。T2加权Dixon纯脂肪(e)和纯水(f)图像具有稳健的信噪比，并对场均匀性不敏感，脂肪抑制较好。

正常的骨髓成熟以向心的方式进行，用黄骨髓取代红骨髓，到成年时红骨髓几乎完全消失。逆转是指骨髓成熟方式的逆序，以应对造血需求的增加。在成人中，黄骨髓的化学成分主要是脂肪，而红骨髓中脂肪和水的含量大致相等。这种化学成分的不同使得MR能够灵敏地检测骨髓的变化。脂肪抑制的PD加权图像可以显示局灶的重构红骨髓造血岛，这可能提示肿瘤病变。与IP图像相比，正常和重新转换的骨髓在OP上会有超过20%的信号损失。如果在OP图像上信号损失小于20%，这可能意味着骨髓中存在良性或恶性病变。

骨髓中存在低含水量和/或纤维化的病变，其质子密度可能没有显著差异，这可能使常规影像学上的病变显示不好。例如，大骨结节病在x线片上不明显，在MR成像上也很难识别。但CSI或Dixon成像不仅使其在OP成像上很明显，而且在发现病灶周围或病灶内脂肪方面也具有一定的价值，这一特征可以帮助区分这些骨性结节病变与转移灶。与结节相似，其他肉芽肿性病变如结核，在CSI上也能明显表现出来。

膝关节正位x光片(a)显示无骨损伤或破坏。冠状位pd加权(b)和脂肪抑制pd加权(c)图像显示，骨髓中有多个微小的信号改变病灶，夹杂着红骨髓。轴位同相(d)和反相 (e)，在反相图像上显示弥漫性骨髓信号下降和大量散在病灶，使该已确诊结节病患者的病变明显显示。

腰椎脂肪分数与骨并发症(如慢性骨痛、骨危象、骨折、缺血性坏死和关节置换)的发生有关系。通过Dixon成像获得的脂肪分数测量值可作为疾病的预后标志。

化疗-放疗中愈合的病变或肿瘤病变，如转移瘤或骨髓瘤，在常规成像中可能表现相似。愈合的病变在CSI上可见脂肪信号出现在病灶内或病灶周围。通过在OP成像中发现不明显的脂肪，可以避免将这些病变错误地认为是活跃的，从而影响患者的管理和预后。

在冠状位pd加权(a)和冠状位pd加权脂肪抑制(b)图像上，肱骨可见多发骨髓病变。相比之下，来自CSI的冠状同相(c)和反相(d)图像显示，后者图像上的信号降低与这些愈合的多发性骨髓瘤病灶的脂肪变性一致。

骨骼肌脂肪浸润可表现为衰老、活动减少、肌肉损伤失神经、肌病和代谢紊乱。肌肉内脂肪沉积的毒性作用已被证明会影响肌肉力量和活动能力，并导致老年人活动能力的丧失。早期发现对防止其恶化很重要。虽然在常规t1加权图像上也可以很容易地看到肌肉中的宏观脂肪浸润，但在CSI OP图像上可以更好地检测到微观脂肪，呈现“大理石状”外观。在Dixon定量成像上可以准确定量肌内脂肪(肌肉脂肪变性)和铁含量。该技术可以潜在地用于肌少症研究，预测跌倒、骨折、术后恢复和寿命的风险。矢状面pd 加权(a)可见股内侧肌可能有微小的脂肪浸润。这在CSI的同相(b)和反相(c)图像上非常明显，肌肉内的条纹证明了这一点，它显示信号弥漫性下降(“大理石状”外观)。

轴位T1 Dixon定量序列，左侧臀大肌感兴趣区(白圈)显示20%脂肪成分。

CSI可以通过OP图像信号的降低来区分良性和病理性骨折。可以在骨髓水肿中检测到小梁内骨折。在显示小梁变形和微骨折程度方面，OP图像比传统的pd加权和t1加权成像更为敏感。与单纯骨髓水肿或较小的骨折相比，OP图像上较大的骨折是否预示着更差的预后还有待观察。骨撞击形成的硬化灶和缺血性坏死的划界区在这些图像上也相当明显。

在轴位PD加权(a)和PD加权脂肪抑制(b)图像上，PDFS (b)中股骨头有线性水肿，对应的PD加权序列(a)上没有明显异常。轴位反相图像(c)证实了骨髓水肿部位的小梁间骨折(箭头)。

冠状位pd加权脂肪抑制图像(a)显示月骨软骨下囊性改变(箭头)。在CSI上，冠状位同相(b)和反相(c)图像描绘了月骨弥漫性硬化和软骨下囊肿，并伴有三角骨局灶性软骨下硬化(箭头)。三角骨的硬化仅在反相图像上可见。

皮质下囊肿可提示多种骨骺溶解性病变，如成软骨细胞瘤和软骨肉瘤。同样，脊柱内的许莫式结节增大并成隧道样改变，可提示骨髓瘤。病灶内脂肪的存在有助于确认良性病变，因为原发性骨脂肪肉瘤很罕见。CSI可能有助于识别软骨终板轮廓变化(OP成像上的增生或侵蚀)，从而更好地区分软骨与骨以及椎间盘与骨赘。在OP成像上，椎间盘水含量降低或透明软骨的纤维沉积也很明显。

组织内铁沉积的顺磁效应导致磁场微环境失真，信号强度的丢失与铁沉积和其他金属结构的严重程度成正比，通常会导致OP图像上相对于IP图像的信号强度增加，这与脂肪沉积的情况相反。检测骨髓含铁血黄素沉着症、血友病、色素绒毛结节性滑膜炎(PVNS)的滑膜中含铁血黄素沉积等在CSI上是可行的。由于T2和CSI对这些图像的影响，检测羟基磷灰石沉积病或软骨钙质沉着症中的钙也可能更容易。由于T2衰减，磁敏感伪影使金属植入物或术后微金属变化在梯度回波序列上被放大，并在OP图像上更容易被发现。尽管磁敏感伪影会降低图像的质量。但识别这些伪影有助于在图像解读过程中确认既往手术史。

化学移位成像和相关的Dixon序列可以在肌肉骨骼成像中发挥重要作用。一次扫描得到同反水脂4种图像，节约扫描时间，提供优秀脂肪抑制的同时，为各种病理的诊断和鉴别提供额外的组织对比。

骨髓病变愈合可在反相位图像上看到信号的减低。出血或色素绒毛结节性滑膜炎部位的含铁血黄素沉积在同相位上明显。

DIXON技术是水脂分离技术，其良好和稳定的脂肪抑制效果，一次扫描出多个对比度图像的特性，非常适合用于一些需要进行脂肪抑制或者前后对比脂肪信号改变的部位，比如MSK骨肌系统。

但是DIXON技术不仅仅用于脂肪抑制，其临床中还有很多延伸技术，比如一次扫描可以得到同相位IP图和反相位OP图，OP图在很多地方有非常大的作用，可以观察勾边效应。

2. 脂肪定量定的是什么量

脂肪肝可能是大家常见又比较容易忽略的，实际上应该用MAFLD，很多方法可以做肝脏的脂肪定量，定的这个量到底是什么含量？

关键词：NAFLD, MAFLD, CSE, PDFF。磁共振基本序列及图像对比度（权重）。磁共振中的弛豫：纵向弛豫和横向弛豫及T1、T2值。相位对比血管成像技术原理及临床应用。MRI基本原理的难点突破--K空间。磁共振前列腺规范化扫描方案及临床应用讲座。心脏MRI扫描技术及高级临床应用。磁共振波谱基本原理、概念、技术及临床应用（讲座）。在脂肪肝定义或者肝脏脂肪含量这里，可能会迷糊。

本章要讲的就是关于脂肪肝中脂肪含量（或者叫脂肪定量）到底是什么含量？

正常的肝脏中仅仅含有少量的脂肪组织，脂肪肝被定义为由于各种原因引起的肝脏脂肪异常积聚或肝脏脂肪变性的一种病理性状态。

相信大部分人如果不是常酗酒或者有其他肝脏疾病，如果有脂肪肝的话，就可以被归为非酒精性脂肪性肝病（NonAlcoholic Fatty Liver Disease, NAFLD）。由于脂肪肝这个名字容易引起人们对于该问题的轻视，因此有人建议用代谢（功能障碍）相关性脂肪性肝病（Metabolic dysfunction Associated Fatty Liver Disease, MAFLD）[1]。

正常人肝组织中含有少量的脂肪，如甘油三酯、磷脂、糖脂和胆固醇等，其重量约为肝重量的3%～5%。首先这里出现了一个含量或者比值，3%~5%，既然是比值或者定量，就存在一个谁比谁。其中这里的比值是指重量。也就是脂肪的重量约占整个肝脏重量的百分比。

注意看各种体检报告中给出的脂肪肝标准或者叫定义，如果脂肪在肝内重量超过5%或在组织学检查时有超过50%以上的肝细胞发生脂肪变性就可以称为脂肪肝。其中前面的5%还是指的重量定义，这个定义是很清晰的，即：

脂肪定量（1）=（脂肪重量÷肝脏重量）×100%。但是实际上，在判断脂肪肝或者诊断脂肪肝的标准中，不可能用重量占比这个脂肪含量去诊断。因为不可能测量到肝脏脂肪的重量，也不可能测量（称重）全肝的重量。这一条定义非常清晰的脂肪含量标准实际上临床不可实践。

而另外一条则是组织学定义，其中代表有50%以上的肝细胞发生了脂肪变性即可诊断脂肪肝。这个含量实际上是一个简单的比值，是一个数目比。这个50%的定义是细胞内含有脂肪空泡的肝细胞百分比。

脂肪定量（2）={含有脂肪空泡的肝细胞数目（被称为脂肪变性的肝细胞）÷整个肝细胞数目}×100%。实际上这个在临床中也不可实践，这是因为我们无法把一个人的肝脏包含的所有肝细胞数目数完，那太多了。

这里测量的肝细胞数目实际上是组织活检中，一个组织学切片视野中数脂肪变性的肝细胞数目和总肝细胞数目的比值。

为苏木精-伊红染色的肝脏组织活检切片，红色箭头所示的就是大泡状脂肪变，并且存在气球样肝细胞。这个切片中数脂肪变性的肝细胞数目占整个肝细胞数目的比值。根据Brunt等的标准对脂肪肝进行分级，包括：

0级：脂肪变细胞数目＜5%，正常

1级：5%≤脂肪变细胞数目＜33%，轻度Mild

2级：33%≤脂肪变细胞数目＜66%，中度Moderate

3级：脂肪变细胞数目≥66%，重度Severe。

这种肝脏活检组织学诊断脂肪肝是最准确的方法，也是脂肪肝诊断的金标准。但是这种方法的局限性和缺点也很多，首先肝脏活检是有创的；其次活检取下的肝脏组织仅仅是非常非常小的部分，不能代表整个全肝，无法反复、多次进行（对全肝评估）；穿刺还有一些额外的风险。

除了肝脏活检这种方法，还有没有其他无创的方法可以对肝脏脂肪含量进行评估的呢？

影像学检查可以对肝脏脂肪含量进行评估，包括：超声、非增强的CT扫描及MRI肝脏脂肪定量。

如果肝脏含有脂肪，其CT值会下降，根据CT值下降的程度或者CT值大小，可以推断肝脏脂肪含量，对其进行分级。

CT平扫，测量肝脏CT值为26.70HU，低于同层面脾脏CT值43.52HU。说明，肝脏有脂肪浸润，导致其CT值下降。

CT诊断脂肪肝，一般是和脾脏的CT值相比较。正常情况下，平扫CT，肝脏的CT值是大于脾脏的。如果肝脏CT值小于脾脏，则可以诊断脂肪肝。有文献报道，使用该方法，诊断脂肪肝的敏感度是88%~95%、特异度是90%~99%。肝脏组织的CT值下降程度，也反映脂肪浸润程度。测量肝脏CT值如果＜48HU，即可以诊断脂肪肝。也有研究显示，测量肝脏CT值为40HU的话，那么肝脏脂肪含量大概是30%。

超声和CT的方法无法进行准确的定量，而MRI肝脏脂肪定量技术则可以。这里就涉及到了MRI的肝脏脂肪定量方法测量的脂肪分数代表什么？

MRI脂肪定量方法主要有两种：一种是基于氢谱的MRS测量；另外一种则是基于水和脂肪的化学位移进行的质子密度脂肪分数定量（有文献把这些方法统称为化学位移编码MRI CSE-MRI）[4]。

已知传统的MRI的成像信号来源是氢质子（不含中子的氢原子核）。

测量图像中的MRI信号强度，其来源于人体组织中的水（自由水）和脂肪组织。假设肝脏中的MRI信号就来自于水中的氢质子和脂肪组织中氢质子之和。

MRI的信号强度实际上与一个体素含氢质子密度成正相关。而肝脏的信号强度实际上是水的信号强度和脂肪组织信号强度之后。水和脂肪组织信号强度又和他们各自含有的氢质子密度成正比。PDFF实际上就是脂肪组织中氢质子密度占所有肝脏信号来源（脂肪组织和水中氢质子密度之和）的比值。氢质子的密度可以理解为组织含氢质子的数目是多少，理论上我们根本不可能测量出脂肪组织或者水中氢质子数目是多少。但是氢质子数目（氢质子密度）是和信号强度成正比的，因此可以转化为：

脂肪定量（3）PDFF=F{（脂肪组织贡献的信号强度）÷（W+F）[肝脏的信号强度]}×100%。MRS测量的脂肪定量也是PDFF，看下面的图或者视频就一目了然了。

脂肪定量（4）MRS PDFF={脂肪峰下面积÷（脂肪峰面积+水峰面积）}100%。实际上MRI脂肪定量序列原理不复杂，那么是否可以直接用最常见的同反序列来测量不同序列的信号强度计算。

实际上是不行的，因为同反序列中，OP和IP的TE时间不同，计算信号强度，还受到T2*及T2弛豫的影响。另外如果有铁沉积也会影响到结果。

还有一点，脂肪组织有9个峰，而MRI成像中做不了这么精细的测量。

因此需要专门的基于多回波校正的水脂分离技术来进行PDFF定量。目前主流的厂家基本上都有这种序列了。

飞利浦，肝脏脂肪定量技术采用的是mDIXON XD Quant。西门子中，该技术叫做Liver Lab。联影公司，这种技术叫做FACT，全称Fat Analysis & Calculation Technique。

是飞利浦的mDIXON QUANT序列进行的脂肪定量，完成扫描后可以生产7组图，其中FF图代表脂肪分数图，可以伪彩显示，范围0~100%。

上面这个图是我自己测量我肝脏的脂肪分数，可以发现PDFF是12.88%。

测量的PDFF的值12.88%和组织学的那个百分比不是一回事，这一点大家要注意。

MRI脂肪定量测量的PDFF值和脂肪肝分级程度如何对应？不同文献中推荐的阈值是不同的。有文献建议采用5%、15%和25%的阈值分别对应轻度、中度、重度脂肪肝。

PDFF＜5%是正常的，PDFF＞25%则是重度脂肪肝，5%~15%为轻度脂肪肝，15%~25%为中度脂肪肝。

需要注意，不同场强、不同设备商的MRI使用不同的CSE-MRI技术，测量出来的PDFF可能略微有所不同。

由于基于MRI的肝脏脂肪定量技术方便、无创、无需打药，并且一次扫描可以对全肝进行评估，所以目前是肝脏脂肪定量及评估的主要方法。

虽然有这么多优点，但是毕竟MRI检查时间长，也不是常规的体检或者筛查。因此临床中大部分人初次发现脂肪肝使用的还是B超和CT。

因为脂肪组织的CT值是负的，假设全肝都是脂肪，那么测量出来的CT值就是负值。虽然CT值可以定量，但是CT值和脂肪含量（或者脂肪分数）不是线性关系。

有研究发现CT值和MRI中的PDFF有很好的关系，而且推导出了CT值和PDFF的转化方程[7]。

脂肪定量（5） MRI PDFF（%）=-0.58×CT（Hu）+38.2。这个方程中，CT值的单位是Hounsfield Unit（Hu），PDFF是氢质子密度脂肪分数，单位是百分比（%）。

传统的单能量CT，其测量的CT值和管电压有关。该方程满足的条件是管电压120kVp。根据这个公式，假设肝脏完全不含脂肪，则PDFF=0%，计算此时在120kVp扫描条件下，测量肝脏的CT值应该为：

CT（Hu）=（PDFF-38.2）÷-0.58。CT=-38.2/-0.58≈66Hu 假设肝脏全部含有脂肪组织，即PDFF=100%，则计算此时在120kVp扫描条件下，肝脏的CT值应该为：

CT=（100-38.2）÷-0.58≈-106Hu。计算出来纯脂肪组织的CT值是-106Hu，实际上脂肪组织CT值一般是在-20~-100Hu。

临床上很少有人的PDFF超过50%。

当CT值为0的时候，计算PDFF理论上为38.2%。

这个CT值和MRI PDFF的转换公式只是根据体膜和实验拟合的一个相对两者更符合线性关系的公式。不代表就能准确的从CT值推导出PDFF。

  1. 1.3 周三 于 成都

Fracture可以通过多回波信号运算，结合灰度反转，得到骨皮质相对高信号的图像。但是这个技术和合成CT是两码事！

由于我是放射、放疗双修（开个玩笑）。看到合成CT或者类CT技术，我第一时间反应的是MRI通过AI或者基于体素的方式生成的CT图像（可以测量CT值）。

在看来，类CT这个词或者合成CT这个词，应该是特指通过MRI技术得到的合成CT图像。这种sCT图像具有CT图像的特性，包括测量得到的是（Hounsfield unit, HU），主要是用于放射治疗剂量计算。

剂量计算需要三维电子或质量密度图，但遗憾的是，磁共振特性与电子密度之间的没有关联。磁共振图像无法直接用于剂量计算。

为了解决这个问题，就得采用MRI的技术通过一些算法生成合成CT图像（Synthetic CT, sCT）。

都知道在MRI中，几乎所有序列，骨皮质都是低信号，都不显影。而通过一些特殊的技术，可以使得骨皮质显影或者呈现高信号。这种技术就是MRI骨皮质成像技术或者叫做bone MRI。

使得骨皮质成像的技术很多，包括早期的ZTE（UTE），还有一些人工智能的技术。

fracture，这个单词就有骨折的意思。而这种技术全称是FRACTURE（FFE Resembling A CT Using Restricted Echo-spacing）。

该技术利用的序列实际上是多回波梯度回波序列，通过多个回波运算再减影，最后反转灰度，实现骨皮质呈现相对高信号。注意我用的词是相对！

早在2012年就有相关类似的技术文章发表，而在飞利浦期间，2019年的IACSM也有国外同事分享这个技术。

该技术核心是扫描一个3D的多回波梯度回波序列，在飞利浦这个序列叫做3D mFFE。m代表multi-echo多回波。

由于是梯度回波，回波之间间隔比较短。比如，采集在一个TR内采集5个回波，每个回波之间间隔2.3ms，每个回波都采集同相位（IP）。1.5T中，第一个同相位回波时间TE是4.6ms，而3.0T则可以缩短到2.3ms。怎么计算同相位时间，我前面视频教过大家。

可能有人问，为什么TE时间要设置为同相位。答案非常简单，因为骨皮质本身就比较薄，骨皮质内侧就是骨髓，骨髓含脂肪。和水-脂交界处，如果TE设置为反相位，则可能产生勾边效应。骨皮质直接给勾没了。

六个回波采集完成后，可以对不同对比度的图像进行运算。

回波1+回波2+....回波6，六个回波的图像进行叠加得到一个叠加图（用A表示）。然后用这个叠加图减去回波6（也就是最后一个回波的图像），得到一个图像（用B表示）。

把这个B图进行黑白反转，然后就可以得到骨皮质呈相对高信号对比的图像了，这个图像就是所谓的FRACTURE图。

设置好处理步骤之后，保存，下一次扫描回波运算的后处理也会自动进行。

为什么这样运算呢？已知随着回波时间延长，长T2组织的相对信号逐渐增高，而短T2组织则衰减。前面的回波，比如TE=2.3ms，此时短T2组织信号还相对高。而随着回波延长，短T2组织信号衰减，而长T2组织信号相对增高。采用多回波累加，再减去最后一个回波（最后一个回波TE最长，其液体、脂肪信号相对高），则可以减去液体、脂肪等组织。

a和b是常规膝关节扫描的序列（PDW和T2-fs），c和d则是FRACTURE得到的骨皮质成像图像。

这里还是需要说明一下，FRACTURE这个技术，实际上就是信号运算，图中骨皮质呈相对高信号是因为进行了灰度反转。如果不反转灰度，骨皮质仍然是低信号。

该技术和ZTE有本质的区别，ZTE是由于TE非常短，接近于0，在这种情况下，骨皮质是真的可以显影的。而FRACTURE技术，采用的是3D多回波梯度回波序列，第一个TE最短也至少是2.3ms。

这个技术和ZTE相比优点就是好获得，通过简单的多回波梯度回波序列修改就能实现。一般这个序列扫描时间在5~8分钟。而对于ZTE技术，很多厂家都是科研序列或者选配序列。

FRACTURE技术实际上并不能无中生有，什么意思呢？骨骼破坏，骨皮质损伤，这些在常规的MRI序列中也能体现。只不过通过FRACTURE技术，显示得更清楚，更像CT。

A是CT图像的骨窗，显示右侧顶骨无移位的骨皮质连续中断，考虑骨折；B是FRACTURE技术的图像，该图像骨皮质是黑色的（低信号），因为没有进行黑白反转；而C图则是反转后的FRACTURE图像，也就是骨皮质呈相对高信号的图像。

另外一个就是该技术对于植入物非常敏感，因为该技术的序列基础是3D梯度回波。而有金属植入物会导致梯度回波序列产生严重的金属伪影。金属植入物周边易出现信号缺失、图像扭曲变形，无法清晰显示植入物周围骨质愈合情况，因此不适用于骨科金属植入术后患者的局部骨质精细评估。

还有一点则是FRACTURE序列的核心优化方向为骨质结构成像，通过算法压制了软组织信号以提升骨质对比度，这也导致其软组织信号层次单一、分辨率有限。相较于常规MRI序列，该技术无法精准区分软组织水肿、炎症、撕裂、占位性病变的细微差异，仅可做基础形态观察，无法替代常规MRI完成软组织精细诊断，临床需结合常规MRI序列联合检查。

  1. 6.8 周一 于 德阳

关键词：MARS, VAT, WARP。因为有金属物质存在（磁共振安全的非铁磁性金属物质），扫描的图像会有严重的金属伪影（金属伪影是磁化率伪影的一种）。

金属物质的周围由于磁场环境不均匀，会导致B0场不均匀，并且在梯度磁场的叠加下也会导致梯度非线性。

本来选层梯度根据层面方向建立了梯度线性。质子进动频率和层面位置呈线性关系一一对应。然后如果有金属，则导致频率不均匀，线性关系丢失。

是金属伪影常见的表现，比如信号丢失，脂肪抑制失败，几何形变，图像扭曲。

以往遇到有金属植入物的患者，就不建议做MRI扫描。但是随着生活水平提高，越来越多的人有植入物，这些人也需要MRI检查。

每年世界有一百二十万患者接受全髋关节置换术，这个数字预计将增加，这些人难道就永远不做MRI检查了吗？

遇到有金属植入物又不得不做MRI检查的，逐渐催生除了抑制或者减小金属伪影的MRI序列。

这里为什么写抑制金属伪影技术这个词，用的是”抑制“而不是”消除“。因为理论上不可能完全消除金属伪影，只能尽量减少或者抑制。

在一些专用的抑制金属伪影序列出现之前，要减少或者抑制金属伪影，采用的方法是修改序列参数，比如我们熟悉的MARS。

MARS技术实际上是Metal Artifact Reduction Sequence的缩写，也可以叫MARS序列。这种技术或者叫使用这种技术的所谓序列并不是专门的或者独有的序列。而是通过修改序列中的很多参数，来达到对金属伪影不敏感的效果，使得金属附近组织成像成为可能。

一般来讲MARS技术或者序列实际上就是采用对金属伪影不敏感的序列来扫描，比如：使用SE或者TSE/FSE序列，使用STIR作为脂肪抑制，使用高采集带宽，缩短回波间隔....等手段。

而本章要讲的则是不单单修改参数，而是改变序列来进行抑制金属伪影的目的。

再次说明一下，本章说的抑制金属伪影序列或者技术，针对的一定是非铁磁性的金属植入物。铁磁性的金属植入物是MRI检查的绝对禁忌症！

比较早期或者经典的一种抑制金属伪影专用序列叫做VAT，vew angle tilting，可以翻译为视角倾斜技术。这种技术早在1988年就有文献发表，需要注意的是这种技术只能抑制或者矫正层面内的金属伪影，层间的变形则无法消除。

这种技术的原理是什么，它是如何抑制金属伪影的呢？

这个技术名称叫做视角倾斜，主要是在读出信号的方向，采用一定的角度倾斜，使得激发的方向和读出的方向有一定的倾斜角。

读出梯度并不是和层面方向一致，通过施加一个补偿梯度，使得读出梯度相对于成像平面有一个倾斜角。这样做为什么能够减少金属伪影呢？

只考虑层面内，由于频率的偏移，频率编码方向的和空间定位不呈线性。如果读出方向和层面一样，则有些部分信号丢失，有些部分信号叠加。

通过旋转读出编码方向来减弱层面内伪影，小角度读出梯度，使得失真减少。

  1. 首先对于层面间的形变和扭曲，它是无法抑制的

  2. VAT技术由于采用了倾斜视角采集，会导致图像模糊。

使用VAT技术，还要结合更薄的层厚和更高的采集带宽，这样抑制金属伪影效果更好。

基于VAT技术的抑制金属伪影序列在不同厂家名称也不同（主要是层面内抑制金属伪影）。西门子公司，抑制金属伪影的技术该叫做WARP。只使用VAT或者只能进行层面内伪影抑制的叫WARP wit VAT。西门子的WARP是多个方向的VAT技术。

飞利浦公司，该技术的序列叫做O-MAR（飞利浦的CT金属抑制技术也叫O-MAR）。

GE公司，是采用另外一种层面内抑制金属伪影的技术，叫做Mavric SL。但是也采用了多频VAT读出。

联影公司这个序列就叫MARS，但是可以在参数栏里找到VAT，用户可以选择VAT因子。这个因子越大，抑制金属伪影能力越强（也就是倾斜角度越大），但是图像越模糊。

相较于MRAS技术，VAT的层面内金属伪影抑制效果更好。但是使用了VAT后，第一个是图像模糊，第二个是扫描时间增加。

被检查者有髋关节置换和植入物，左边采用STIR脂肪抑制结合高采集带宽的MARS技术，可以发现金属伪影还是很明显。右边是采用VAT技术的西门子STIR-WRAP，层面内金属伪影明显得到了很高的抑制，图像质量有很大的改善。

a和b是T2WI-WARP和PDW-WARP，c是CT图像。

左边是采用MARS的T2WI，右边是开启了VAT的飞利浦的T2WI-OMAR，可以发现金属伪影抑制得更彻底。

如果要考虑层间的金属伪影，就需要有其他的技术，比如SEMAC等。

VAT只能抑制层面内的部分金属伪影，而对于层间的形变和信号丢失没有办法。采用SEMAC技术则可以抑制层间的部分金属伪影，效果更好。

  1. 12.15 周一 于 成都

周围神经与神经黑色素

随着MR硬件系统以及新的成像技术的不断进步和发展，磁共振神经成像（MRN）在诊断和评估外周神经疾病中得到了越来越广泛的运用。

写了这么久的磁共振技术内容，基本上把磁共振的参数、序列及大部分临床应用都简单的写了一遍，但是MRN这么重要的技术我一直没写。

颅神经（12对）医学生最熟悉的那个口诀。脊神经（31对），其中包括：8对颈神经（C1C8）、12对胸神经（T1T12）、5对腰神经（L1L5）、5对骶神经（S1S5）、1对尾神经Co1。颈丛（C1C4）。臂丛（C5C8）。腰丛（L1L4）。骶丛（L4S4）。为周围神经的基本结构单元神经纤维束解剖，其中NF代表nerve fibers，神经纤维；MS代表myelin sheath，神经髓鞘；EN代表endoneurium，神经内膜；Cap则是capillaries，毛细血管；Pe指perineurium，代表神经束膜。

周围神经成像一直算是磁共振成像技术中的一个难点，这是因为周围神经系统结构特点所决定的。

  1. 周围神经系统分布广泛，走形迂曲，很难在同一层面中显示完整。针对这一特点，磁共振一般多采用3D成像，进行各项同性体素的采集，采用高空间分辨率扫描，这样可以保证多平面重建MPR，几何不失真

  2. 神经与周围肌肉组织之间缺乏良好的对比。所以为了保证突出神经显示，一般采用重T1权重序列成像，保证让周围肌肉及背景组织信号下降，从而提高组织对比。

  3. 外周神经周围充满了高信号的脂肪组织，影响对神经的显示。脂肪抑制技术的好坏直接影响周围神经成像的质量

  4. 外周神经周围组织结构多样，包含有血管，淋巴结等，干扰对周围神经的显示和观察

  5. 神经结构本来在磁共振中就显示为低信号，很难直接通过序列反映周围神经。根据以上特点，目前磁共振技术要突出显示周围神经，主要是基于以下几种序列或者技术：

①以T2或者重T2权重为主的序列，主要利用神经内膜内的低蛋白水分子与周围组织水分子之间的T2值的差别，主要通过神经内膜中水的显示来勾勒出周围神经结构

②以弥散技术DWI为主的序列，主要是利用水分子在神经髓鞘中扩散运动受限或者各项异性的特点来显示神经结构。磁共振周围神经检查的适应症主要包括：

⑴神经丛成像：临床表现无特异性，怀疑臂丛或者腰骶丛神经病变的

⑵神经松解术的术前计划：主要是神经卡压综合征等，用于MR进行解剖评估及确认神经形态的异常等

⑷制定治疗计划：占位性病变的定性及范围的评估，如血肿、肿瘤对神经的压迫等

第二则是反映水分子扩散特性的DWI弥散序列（DTI也包括）。

周围神经成像技术这个系统，其实可以采用各个周围神经结构成像分类来写，比如分别写臂丛、腰骶丛、颅神经、四肢周围神经；也可以采用序列特点来写，比如：3D-STIR序列、DWIBS序列、DTI序列、飞利浦特殊的Nerve View序列及打药的序列等。

周围神经成像，要显示周围神经，就必须要：1.突出周围神经结构的显示；2.抑制背景组织（主要是脂肪组织）。

3D-STIR-TSE序列即采用3D自旋回波序列结合STIR脂肪抑制技术。该序列目前是周围神经成像首推的序列。

在飞利浦中，3D自旋回波序列叫做VISTA或者View。在西门子中，该序列一般被称为SPACE。GE中，3D自旋回波序列叫做CUBE。

磁共振序列的命名及名称（不同厂家之间的序列名）（一）。通过显示神经内膜内的水来勾勒出周围神经结构。

而已知要进行周围神经成像，背景脂肪组织的抑制是一个关键点。采用STIR进行脂肪抑制的话，相对来说不受主磁场均匀性及B1场均匀性的影响，背景脂肪抑制相对干净。

3D-STIR-TSE序列主要还是以T2加权为主，这样可以真正的反应神经自身病例状态。

进行3D成像，主要是考虑做各项同性的采集体素，这样多平面重建便于显示迂曲复制走形的神经结构。

对于3D-STIR-TSE技术来说，还是存在一些挑战及难点的，主要是：1.在进行臂丛扫描的时候，3.0T颈部脂肪抑制还是有点困难；2.在进行臂丛扫描的时候，1.5T静脉及淋巴结抑制效果差。

对于3D-STIR-TSE技术来说，在3.0T和1.5T中，都存在各自的一些小缺陷。DWIBS即背景抑制的（全身）弥散序列，该序列可以用来做全身成像，就是有些老师熟悉的所谓“类PET成像”。一般我们不用类PET这个词，一般都用DWIBS，因为该技术无论是成像原理，图像判断都与PET有明显的不同，即使加一个“类”字加以区分，也容易引起临床科医生的误解。

DWIBS采用的是弥散序列DWI和脂肪抑制技术STIR相结合，这样能够保证背景组织抑制得比较干净。该技术基于的原理主要是由于存在髓鞘等结构，导致水分子在神经内扩散呈各项异性，水分子在垂直于神经纤维方向上的扩散运动受到一定的限制呈现高信号，这样能够显示神经纤维的走形。

该技术由于是采用的弥散序列，所以空间分辨率不会太高，所以采用该技术来显示比较粗大的外周神经是可以的，如果要显示比较细小的神经，还是采用其他技术比较好。

采用DTI显示周围神经利用的原理仍然是水分子在髓鞘内扩散的各向异性。

采用DTI各项异性显示，主要是可以利用纤维束追踪技术显示神经走形。还可以得到定量的FA值，ADC值，对于诊断疾病有一定的帮助。

当然该技术同样受空间分辨率的显示，对一些细小神经是难以显示的，另外该技术扫描时间长也是一大问题。

这里工程实践中在一些医院采用该技术做的视神经追踪及腰骶丛追踪的显示。

采用飞利浦最新的Prodiva 1.5T成像，扫描时间3分13秒，弥散梯度施加方向为48个方向。

该序列最早是飞利浦日本团队的培训工程师调试出来的。3D-FFE是飞利浦中的3D梯度回波，而采用3D-T2-FFE则是采集的梯度回波中的受激回波，没有采集FID信号。该序列的对比度主要是T2*。

该序列能够清晰的显示神经根和椎间盘的关系，3D扫描也便于进行MIP及MPR处理。该序列的主要缺点是肌肉组织的信号显示得比较高。

PROSET序列是飞利浦的选择性水激发序列，选择性水激发技术也是一种脂肪抑制技术。该序列同样是3D的梯度回波序列，采用的是拆分激发脉冲的方式进行脂肪抑制。

该序列一般在飞利浦中，推荐用来做腰骶丛，效果还可以，采用冠状位采集，扫描时间也不长。

该序列同样是梯度回波序列，但是采用的是平衡式自由稳态进动序列。该序列有良好的血管、液体对比，在进行颅内三叉神经和面听神经显示的时候有非常大的优势。因为有合适的解剖结构，脑脊液呈高信号，神经则泡在脑脊液高信号中得意良好的显示出来。该序列的主要缺点是软组织对比度差。

  1. 3D-FLAIR_Real序列。采用的是3D的自旋回波序列，也可以直接理解为采用的是3D的FLAIR序列，但是利用的是实图成像，即Real图。我们一般磁共振大部分采用的是模图成像，而该序列利用实图显示。

  2. mDIXON-TSE序列的应用前景。无论是STIR，还是选择性脂肪抑制技术SPAIR活SPIR，都不太完美。而飞利浦的mDIXON-TSE脂肪抑制技术是非常好的。但是该技术用于周围神经扫描还需要改进，主要是由于DIXON技术对运动伪影敏感，第二mDIXON技术虽然脂肪抑制效果好，但是静脉及液体显示也好，这样有时候就无法突出神经显示。

飞利浦mDIXON家族序列特点及临床应用。飞利浦mDIXON家族序列特点及临床应用（续）。如果该技术结合了飞利浦的MSDE，进行液体和静脉的抑制，并且采用3D成像的话，那么这个序列以后做周围神经则潜力无限。

有想法当然就会实践。MR科研部的同事和应用培训部的同事大家共同努力，改进、创新的进行了序列的实验。

这个位置（区域）已经成为在成都双流国际机场T2航站楼的候机“办公区”。航班不延误，就在飞机上写资料；航班延误，就在这里，地面上写资料。反正在飞机上是睡不着的。旁边的大桌子经常有品茶活动，酒是越喝越醉、越喝越糊涂；茶是越喝越清醒，越喝越精神。有时候清醒相比糊涂来说是一件更可怕的事。

先上一幅图镇楼，是一个12岁小孩的臂丛神经扫描，采用飞利浦Ingenia II 3.0T磁共振，不打药，采用飞利浦的臂丛专用序列3D Nerve Views，扫描时间3:25min，冠状位采集图像，采集体素为1.2mm*1.2mm，扫描70层，扫描完后图像采用MPR或者MIP重建。

臂丛神经磁共振检查算是外周神经中开展比较多的一个。

DWIBS在臂丛神经方面显示得分辨率不够，并且颈部脂肪抑制困难。

目前大部分医院及公司采用3D-TSE序列结合脂肪抑制来做。在飞利浦中也有这个序列。

既然有固定的序列，为什么臂丛神经有时候做不好呢。臂丛神经不好做主要是存在以下几个难点：

  1. 颈部脂肪抑制比较有挑战：颈部解剖结构不规则，组织复杂，前有器官，后方有脑脊液；肺、肌肉、骨、神经、周围空气等这些不同磁化率组织之间的转变，会干扰B0场，导致局部磁场不均匀

  2. 颈部淋巴结比较多，静态液体信号比较高，也会干扰臂丛神经的显示

  3. 臂丛神经汇合成腋神经段，由于走形及解剖结构，经常显示得非常不理想。

反映在不同场强的磁共振中，问题也不尽相同。在3.0T中，由于场强升高，水-脂化学位移翻倍，颈部脂肪抑制更加具有挑战；而在1.5T中，则是静脉及液体抑制效果比较差。

  1. 5T和3.0T各自做臂丛，各自有一本难念的经。

要解决这些问题，在不打药的情况下，我们只能通过调整序列参数来实现。

很多老师发现，在3.0T情况下，即使采用STIR序列，颈部脂肪抑制有时候也不是太满意；而1.5T的情况下，采用STIR序列，颈部脂肪抑制一般都比较好，这是为什么呢？

五.1.5T vs 3.0T 脂肪抑制。为了实现良好的脂肪抑制，在颈部不采用mDIXON技术的情况下，我们一般采用STIR序列来进行。

STIR序列的180°翻转脉冲的带宽为700Hz，在1.5T的情况下，能够保证把所有的组织翻转；而在3.0T的情况下，则有可能部分脂肪组织没有被翻转，导致脂肪抑制变差。

在1.5T中，根据公式计算，水-脂的化学伪影大概为225Hz，这个时候以水的频率为中心频率，发射一个带宽为700Hz的STIR180°绝缘脉冲，能够保证在这个范围内，讲所有组织翻转。

而在3.0T中，根据公式计算，水-脂的化学伪影为1.5T的两倍，即450Hz。这个时候还是以水的频率为中心频率，发射一个带宽为700Hz的STIR180°绝缘脉冲，则并不能够保证所有脂肪组织被翻转。

①采用STIR联合SPIR（频率选择脂肪抑制技术）的方法

②提高局部磁场均匀度，采用放置橘子汁水袋或者小米袋填充在颈部，一方面可以把空气挤压出去，减少空气与交界组织产生的磁化率伪影；另一方面可以起到固定的作用

③使用飞利浦最新的3D Nerve View序列。显示，采用常规的3D-STIR序列，颈部部分局域磁场不均匀，导致臂丛显示欠佳。

在颈部两侧空隙之处，填充橘子汁袋或小米袋，磁场均匀度提高，图像质量提高。

解决了脂肪抑制问题，还有一个问题要解决，就是如何抑制颈部的静脉及液体。

②使用飞利浦最新的3D Nerve View序列。

  1. 顺磁性对比剂缩短组织的T1值，使得组织的T1值和脂肪接近，在进行STIR序列的时候，一并被抑制掉

  2. 同样，对比剂还可能缩短组织的T2值，由于扫描臂丛的序列采用的是T2权重，可以使血管、淋巴及肌肉等背景信号变暗。而臂丛神经蛛网膜腔内无对比剂进入，液体信号相对不受影响。

2015年，我参加了一个在广东江门举行的磁共振培训班。当时印象非常深刻的是，江门中心医院的梁启堂老师，使用飞利浦老的Achieva 1.5T扫描臂丛。梁老师查阅了大量文献，发现大部分臂丛扫描序列3D-STIR扫描时间比较长，大概为6~10分钟，于是改进序列。在梁老师的优化和修改下，一个3D-STIR臂丛序列，扫描时间缩短为2:45min。并且梁老师还研究了对比剂剂量问题以及打药后多少时间开始扫描效果最好。

八.3D Nerve View序列。讲了这么多方法，大家有没有发现，在臂丛成像中的两个难点中。都可以用一个方法同时解决，那就是使用飞利浦的3D Nerve View序列。使用该序列，直接让臂丛扫描不在变得困难。

3D Nerve View是专门为做臂丛设计的序列，该序列还是采用3D STIR做脂肪抑制，不过STIR的180°翻转绝缘脉冲的带宽已经提高到了2500Hz，这样就不存在颈部脂肪抑制不均匀的问题了。

该序列增加了一组运动敏感梯度，即MSDE（Motion Sensitized Driven Equilibrium）。该梯度可以类似于弥散序列中的扩散梯度，可以导致移动的组织信号下降，从而有效的抑制颈部的静脉及锁骨下动脉信号。

臂丛图像扫描完后，一般得到一组冠状位的非常薄的图像，如果需要让臂丛显示得好看，可以采用很多后处理方法。

这些方法主要有：MPR（多平面重建）、MIP（最大信号强度投影）、CPR（曲面重建）。

比较简单的推荐采用MPR，在进行MPR的时候，一定要注意，重建层厚采用厚层，这样才能把很多层叠在一起，连续的显示，反映臂丛的连续性；而重建层间距，采用负间隔，这样才能进行重叠覆盖。

一般推荐重建层厚采用20mm，重建层间隔采用-18mm，在飞利浦系统的磁共振上操作非常简单。

  1. 03.25 于 成都双流机场

磁共振周围神经成像MRN好久没有继续写了，因为中间又写了脂肪抑制Fat suppression和心脏磁共振打全。

第二部分我们讲了臂丛神经的扫描要点及方法，本章来讲讲要骶丛神经。

相对臂丛神经来说，腰骶丛神经稍微好扫描一点。其一是腰骶丛神经比较粗；其二则是腰骶部，脂肪抑制相对容易，这样对神经的显示更好；其三则是神经走形相对比较规律。

要了解如何扫描一个结构，首先我们得知道这个结构的位置、解剖特征，细节等。

这些都应该是基础知识，希望不要有老师在问颈椎只有7个，为什么有C8神经这种问题了。

脊髓神经是与脊髓相连的神经，脊髓与脊髓神经结合的部分叫做神经根：从脊髓前外侧沟延伸出来的部分叫做前根；前根和后根从椎间孔合并，组成脊髓神经。

最上面的脊髓神经是从枕骨和第一颈椎之间出椎管，叫做第1颈神经（C1），......第7颈椎和第1胸椎之间的脊髓神经叫做第8颈神经（C8）。

腰丛（Lumbar Plexus）是由第12胸神经（T12）前支的一小部分、第14腰神经（L1L4）前支的一部分组成。第4腰神经（L4）前支的余部和第5腰神经（L5）前支汇合成腰骶干（Lumbosacral trunk）。第12胸神经（T12）前支延续为肋下神经（Subcostal n.）。在腰神经丛中，发出的最粗的一支是股神经（Femoral n.），它来自于腰2腰4神经。股外侧皮神经（Lateral cutangeous n. of thigh）来自于腰2腰3。生殖股神经（Genitofemerol n.）和闭孔神经（Obturator n.）也是很重要的。

骶丛（Sacral Plexus）位于盆腔，骶丛主要由腰骶干（lumbosacral trunk）、骶神经（S1S5）及尾神经组成。脊髓的长度比脊柱管短，一般来说脊髓只能到腰椎12之间的高度，所以脊髓下端只有神经根，这部分根的集团叫做马尾。其中，最重要一个神经是坐骨神经（sciatic n.），它是全身最粗大的神经，由L4、L5部分前支，S1~S3组成。坐骨神经发出两个分支：胫神经（tibial nerve）和腓总神经（common peroneal nerve）。

和臂丛神经以及其他外周神经扫描一样，腰骶丛神经可以采用很多序列进行扫描。

①3D-TSE-FS：采用3D自旋回波的脂肪抑制序列可以用来进行腰骶丛神经成像。在臂丛的扫描中，该方法运用得比较多，在腰骶丛中，感觉使用得并不多。

③3D-T2-FFE：该序列是一种特殊的梯度回波序列，采集的是梯度回波序列后面的类自旋回波。该序列用来扫描腰骶丛是非常合适的。

④PROSET：这个序列其实是选择性的水激发，一种脂肪抑制技术，该序列是梯度回波，在1.5T上进行腰骶丛扫描，效果非常好

⑤DTI：用该方法可以采用追踪纤维束（或者神经根）的方法来显示腰骶丛，不过由于空间分辨率低，扫描时间长，不推荐。

工程实践中比较推荐采用DWIBS这个序列进行腰骶丛扫描，原因是扫描时间短，图像质量有保证，特别是在3.0T的磁共振下。

采用DWIBS扫描的腰骶丛图像。在飞利浦原始默认序列中可以找到，原始序列使用的NSA激励次数是5次，一般我会增加1次NSA，变成6次，在根据FOV和范围，最后的扫描时间是3:42min。得到的图像效果是比较稳定的。

DWIBS这个序列也是做全身背景抑制弥散扫描（或者大家熟悉的类“PET”）的序列，所以有的老师可能看这个序列比较熟悉。如果我们留心的话，大家做全身类“PET”扫描，有可能也会发现腰骶丛神经是比较突出的。

采用该方法扫描一般是横断位采集图像，如果要把腰骶丛做完，则需要增加扫描层数，这样扫描时间会相应增加。在扫描前，技术人员可以明确检查要求，有的医生主要看的是骶丛，有的以腰丛为主，有的需要看坐骨神经下端，这样可以适当的控制扫描层数。

横断位扫描，定位非常简单，把需要扫描的范围包住。定位可以不用打角度，或者以定位平面横切人体长轴的方式进行轻微的角度设定。

这里另外需要注意，有时候用户扫描角度打得过大，可能发现扫描时间增加了或者系统有冲突了。这可能是因为采用的DWIBS弥散序列扫描，如果角度过大了，可能三个方位梯度的组合，会引起扫描时间的延长，具体是最短TE延长，TR延长。遇到这种情况，适当的延长一下TR就可以了。

十三.腰骶丛神经扫描PROSET。PROSET这个序列其实就是飞利浦选择性水激发的一个序列。

该技术是梯度回波序列，利用拆分90°射频脉冲的方式进行选择性水激发，抑制脂肪组织，从而可以进行神经根成像。

PROSET序列采用的是冠状位采集，这和前面的DWIBS是不一样的。所以扫描的时候，如果选择角度很关键。一个原则，扫哪儿，走哪儿。如果扫描的是以腰丛为主，则冠状位打角度不用太倾斜；如果扫描的是以骶丛为主，则需要打角度，尽量平行于骶尾椎走形。

同样扫描完后，虽然直接冠状位扫描，得到的是冠状位图像。不过为了更好的显示神经根，我们还是可以对图像进行重建。

用PROSET扫描，神经节显示得比较清晰，但是该序列的缺点是，肌肉组织信号稍微有点高，不利于对一些小神经走形的显示。

十四.腰骶丛神经扫描3D-T2-FFE

3D-T2-FFE在飞利浦系统中是采集后面自旋回波的梯度回波序列，这个序列原来使用非常少。

2016年在飞利浦总部举行的会议上，日本的AP团队有人采用这个序列进行腰骶丛神经根成像，效果不错，后来慢慢的就推广到各地。

该序列可以直接在梯度回波序列上进行修改。在3D的梯度回波序列3D-FFE中，contrast enhancement中选择T2，即采集的是SE信号。

由于采样的是梯度回波中的后面的SE信号，所以得到的权重是一个偏重T2权重的序列，再结合脂肪抑制，则可以进行神经根成像。

该序列也是采用冠状位扫描，定位方式和PROSET一致。

十五.腰骶丛神经扫描Nerve View。和臂丛一样，针对腰骶丛神经的扫描，飞利浦专门设计了一个序列，叫Nerve View。

在臂丛中，由于脂肪抑制具有挑战，所以臂丛的Nerve View采用的脂肪抑制方式是STIR。

而对于腰骶丛，相对来说，脂肪抑制难度要小一点，所以腰骶丛的Nerve View采用的脂肪抑制方式是SPAIR。

该序列也是采用冠状位采集，定位方式和前面的PROSET及3D-T2-FFE类似。对于腰骶丛来说，和臂丛一样，扫描完后为了让神经显示得更好，我们有时候会进行一些后处理。

这些后处理主要包括：MIP（最大信号强度投影）、MPR（多平面重建）、CPR（曲面重建）、VR（容积重建）等。

在飞利浦系统中进行后处理非常简单，用户可以选择各种方案。一般对于血管或者神经根成像，可以采用MIP，这样可以让信号高的组织投影在一起。

这里有一个技巧，使用了MIP之后，重建方式不用选择Radial，这样的话，会把所有组织投影到一起，做旋转，这样背景噪音有点高，有时候反而不利于神经根的显示。

推荐进入MIP以后，采用层叠重建，就是以平行层的方式显示。为了让神经根走形显示连续，重建层厚可以给厚一点，比如15mm，20mm。而为了不遗漏信息，重建gap间距可以采用负间距，比如-12mm，-15mm。

采用这种方法后，由于层厚，一层能够显示神经连续的走形，又由于间距是负的，所以连续播放，不会遗漏信息。

如果需要追踪某一支神经走形，还可以采用曲面重建的方法。

在进行颅神经成像之前，我们首先应该了解基本的解剖和十二对颅神经的组成。学医的各位老师，对于12对颅神经背诵的口诀相信也是牢记在心：

前三句可能高度雷同，不管哪个版本，最后一句可能不同版本，不同学校学的差异比较大。有的版本最后一句是：十迷又副舌下全。总之这个基本上是类似的意思。

这十二对颅神经一般用大写的罗马数字表示，从Ⅰ~Ⅻ。

对于学医来说，解剖，特别是小的结构，神经解剖是最难记忆的。如果想通过采用磁共振的方法进行神经成像，则我们必须得知道，每一对神经是大概位置在那里，是怎么走形的，解剖结构有什么特点。

这里对于十二对颅神经每一个对的具体解剖不做过多详细的介绍，因为毕竟我们这部分内容，不是讲解剖，后面结合临床应用有解剖示意图和磁共振图像对比，会看得更清楚。

从十二对颅神经的名称来看，大家也应该知道他们各自的功能及其支配的器官。比如：Ⅰ嗅神经，该神经是感受性神经，主要功能是感受嗅觉；Ⅱ视神经，同样是感受性神经，主要功能是感受视觉；Ⅲ动眼神经，该神经是运动性神经，主要功能是支配几个眼肌，让眼球产生运动。

由于颅神经更细小，首先要求序列的空间分辨率比较高。由于这些细小的神经，走形不规则，我们很难通过某一个平面切面显示神经全貌，所以一般需要进行3D扫描，然后通过各种后处理重建，得到我们最需要显示的部分。

颅内结构复杂，神经和血管之间的关系复杂，需要显示出神经，也需要讲细小的神经和细小的血管分别出来，所以要求神经-血管的组织对比度要高。

除了扫描序列，采集完数据后，我们很多时候还需要进行MPR、CPR曲面重建、MIP等后处理技术，来得到能够作为诊断显示使用的图像。

颅神经扫描序列和其他周围神经序列相比，又有其特殊性。

三叉神经和面听神经扫描是临床做的最多的磁共振颅神经成像检查。有些医院开申请单的时候，专门有一项三叉神经痛检查，上海大部分医院把这种检查叫做MRTA。也有部分医院把这个检测叫做IAC。

由于三叉神经比较粗大，其所在位置及其周围结构相对其他神经简单，所以三叉神经和面听神经扫描，难度不算太大，大部分医院都能够把它做出来。

一般针对这几对神经，采用的序列多以3D的重T2权重的水成像序列为主。高信号的脑脊液能够把“浸泡”在其中的神经（及血管）显示，勾勒出来。

也有部分医院会采用3D重T2序列结合3D TOF序列来判断神经和周围血管关系。

因为在3D重T2序列中，神经和血管可能都是低信号；而在3D TOF序列中，血管是高信号。这样一对比就能得到比较好的显示。

还有部分序列，具有三种组织对比度的关系，在这种序列中：脑脊液是高信号（白的），血管是稍高信号（灰的），颅神经是低信号（黑的），就能够区分出来。当然部分小血管信号并不高，不太容易和神经相区别。

飞利浦系统中，做三叉神经和面听神经序列的时候，我们多推荐采用3D-TSE-Drive序列，该序列扫描时间不长，没有磁化率伪影，神经脑脊液对比度好，各向同性，得到的图像可以做多种后处理。

该序列一般采用横断位成像，扫描完后得到一个类似重T2的水成像，可以清晰的显示三叉神经和面听神经。扫描完成后，该序列还可以做多种后处理，得到多种我们想要的图像。

注意看上面的参数，通过调节体素大小，可以控制空间分辨率，尽量做到各向同性，这样便于我们后面要进行的图像后处理。

这个图，扫描出来，有时候像鬼脸一样，有老师把它戏称为鬼脸图。

正常情况下，能显示4个小黑点，分别是面神经、前庭上神经、蜗神经、前庭下神经。

如果发现没有4个点，只有三个点，则说明神经发育不全或者有问题。

很多老师对这4个点分别代表哪四个神经分支有疑惑，我又重新查阅了很多解剖书及资料，重新做了一个示意图，可以看看。

除了显示神经，3D-TSE-T2WI这个序列本身也是一个类似水成像序列，还可以显示耳蜗半规管的结构。

这个后处理非常简单，都是通过先MIP图像，再把不需要的部分剪掉，然后旋转生成图片。

这里工程实践中可以教大家一些小技巧，有的医生想一侧半规管一侧的看。然后重建的时候，分别把图像移动到左右，让左、右耳蜗都居中，然后旋转生成图像，这样得到的图像就类似一侧的了。不用再去修剪两次。

简单的技巧是，先剪外，第一刀就先把与耳蜗不相干的结构给剪掉；然后在剪内，逐步修剪。剪得快，我4刀（4次操作）就能够得到上面的图片。

经验丰富的医生说，知道哪些走形式血管，哪些是神经。

很多老师希望有一个序列能够让血管是白的，神经是会的，脑脊液是黑的（这种偏T1WI权重，TOF）；或者脑脊液是白的，神经是灰的，血管是黑的。

因为有这个需求，所以很多时候在TOF序列上进行调整。通过调整参数，让血管-神经-脑脊液三者对比度显示不同，血管是亮的，脑脊液是低信号，神经是灰色的。

可以清晰的显示三叉神经是灰色的，脑脊液是偏黑色的，血管则很亮。

还有老师采用3D-TSE-T2WI结合同样范围的3D TOF做对比，这样对于三叉神经和周围血管的关系评估就更准确了。

飞利浦还提供了一种序列，用于做Menier综合征的序列，该序列采用的是3D-FLAIR抑制脑脊液，并且采用Real实图来显示。

这部分是难点，相对来说三叉神经和面听神经扫描难度不大。如果需要把全脑的十二对颅神经显示清楚，或者显示三叉神经的几个其他分支，则并不容易。

这个时候，我们一般需要采用3D-TSE-STIR进行全脑或者半脑的扫描。尽量采用各向同性来完成。

对于这种3D-STIR大范围，高分辨率的扫描，一般扫描时间都不短，大概7~12分钟一个序列。具体时间和空间分辨率，扫描层数有关。

采用3D-STIR进行全脑扫描。采集体素：0.65mm×0.65mm×1.0mm（-0.5mm内插）。冠状位采集图像，扫描完后MIP重建矢状位。

有老师可能要问，采集图像用的冠状位，为什么冠状位还需要重建。因为采集图像的时候，扫描层太薄，你无法显示神经的走形。需要进行MPR重建，让层厚拉厚，同时采用负间隔，这样能够把神经走形显示清楚。

同样，三叉神经下颌支CNV3（红箭头）自三叉神经结发出沿下颌部走形延伸为舌神经（蓝箭头）和下牙槽神经（黄色箭头）。

舌下神经CN Ⅻ（蓝色箭头所示）出颅后在颈内动、静脉之间走形，并深入到二腹肌后腹呈环状向前，在舌骨舌肌侧表面走形。

舌下神经CN Ⅻ（蓝色箭头所示）从第4脑室底的舌下神经核发出，冠状位清晰的显示神经核团发出后出颅的走形。

红箭头为眶下神经（infraorbital nerve），该神经是上颌神经主干的终末支，经眶下裂入眶。

面神经CN Ⅶ穿内耳道底进入与中耳鼓室相邻的面神经管。先水平走行，后垂直下行，由茎突孔出颅，向前穿过腮腺到达面部。

前一段时间有看到用DTI技术，神经纤维束追踪来做颅神经的。工程实践中也尝试了一些，部分神经能够追踪出来。不过该技术扫描时间长，扫描难度大，必须要克服图像的变形，有一定的难度。而且神经的分辨率不高，对于一些小神经的显示不太理想。

没有完全把十二对颅神经全部介绍完，留一点悬念给大家。相信随着磁共振设备越来越好，新序列开发，颅神经扫描还会有更多新的技术、序列的挖掘。

神经黑色素敏感成像（neuromelanin sensitive MRI, NM-MRI），又被简称为NM-MRI。其中，neuromelanin是神经黑色素，sensitive则代表这个序列对于神经黑色素这种成分敏感，可以用来探测或者检测神经黑色素的含量。

神经黑色素是多巴胺能神经元（dopaminergic neurons）中的深色色素。

神经黑色素敏感成像技术的提出，肯定是为了解决临床问题，那么这种技术主要是用来进行帕金森病的早期诊断，被认为是非常有潜力的一种生物标志物（Biomarkers）。

帕金森病（Parkinson's disease, PD）是一种常见的中老年神经退行性疾病。PD诊断主要依据患者的典型临床表现，比如静止性震颤，但是早期PD与另外一种震颤性疾病特发性震颤(essential tremor, ET)比较难鉴别。影像学表现如果能够早期提示或者诊断PD则是非常有用的，因为PD目前尚无根治方法，只能够早期诊断，给予保护性的治疗。

在震颤性疾病中，排第一的是ET，第二的就是PD。一般认为ET大部分是良性的，但也可能造成功能丧失。而PD就比较严重了，是一种进行性的神经退行性疾病。

研究发现，PD患者在早期黑质（substantia nigra, SN）中的多巴胺能神经元就已经死亡了30%。

神经黑色素NM存在于黑质多巴胺能神经元中，神经黑色素可以结合有毒的金属离子，比如铁离子，起到对细胞的保护作用。而PD患者黑质中神经黑色素明显缺失，这就给影像诊断PD提供了一些依据。

这里注意，等下要讲解剖，黑质的位置可能和上面的2都不同，这是由于很多书籍在进行解剖展示的时候，有时候下方是前，上方是后。

神经黑色素NM可以和铁离子结合，形成神经黑色素-铁复合物，这种复合物具有顺磁性效应，可以导致T1值缩短，因此采用T1加权像来得到高信号可以反映NM的含量。另外神经黑色素-铁复合物还可以产生磁化传递效应（magnetization transfer, MT），因此扫描中也可以加入MTC来进行成像。

要进行黑质的神经黑色素成像，首先得了解解剖，熟悉黑质的位置和形态。

根据解剖结构，可以把黑质分为：外侧部，黑质网状部（substantia nigra pars reticulate, SNr）和黑质致密部（substantia nigra pars compacta, SNc）。黑质致密部和外侧部与A9组的多巴胺能神经元相联系，黑质的网状部由大的多极细胞组成。

影像解剖由于是断层扫描，可能由于切层的原因，黑质在MRI上显示的并不像解剖图像上一样，所以这里特意地写一下黑质的影像MRI解剖。

由于这个区域有黑色素-铁复合物，所以在不同序列中，其信号强度不同。

理论上，在T2加权像或者T2-FLAIR中应该为低信号，显示为黑色；而在T1WI中则应该为高信号，显示为白色。

这里要注意，很多学影像的都经常把红核和黑质一起喊，红核（nucleus ruber, NR），不要写成red nucleus在不同层面它和黑质的位置关系不同，这一点原来也困扰我。看有些图，红核明明是在黑质的前面，怎么有些层面红核又跑到黑质后面了。看书的时候要注意图片的前后。

铺垫了这么多，咱们回到主题，还记得主题是什么吗？就是神经黑色素敏感成像NM-MRI。主要就是为了显示黑质中的神经黑色素。

神经黑色素本身具有顺磁性，能够缩短组织的T1值和T2值，这点和黑色素瘤的信号特点一致，也就是在T1WI上应该表现为高信号，而在T2WI上表现为低信号。黑质由于比较小，而且神经黑色素含量不一定多（特别是PD的患者），如果成像序列不敏感，则不容易显示。否则用常规的T1WI及T2WI就可以，为什么要费劲提出NM-MRI。

神经黑色素-铁复合物又具有磁化传递效应，所以目前国际上比较认可的NM-MRI主要采用的序列是以T1WI为主的梯度回波序列结合MT（磁化传递技术）。要很好地显示黑质，还需要把空间分辨率做高，图像信噪比做大。

为了更精确的定位，一般可以先进行一个T1WI结构像扫描，采用的是磁化准备的3D T1WI梯度回波序列，比如西门子的MP-RAGE或者飞利浦的3D T1-TFE。

我这里也设计了一个序列，如果比较规范化的，应该先扫描一个3D T1WI，进行三个方位重建，然后定位。扫描一个快速SWI，采用SWI图来定位是非常方便的，本身SWI对于核团的显示就比较清楚。

这个部分相信是大家最关心的，就是NM-MRI序列的扫描参数。

查阅了大部分国外的NM-MRI文献，发现，用不同设备做的，参数差异大。而且即使同样用飞利浦做的，同样是3T，按照文献里的Method参数，调出来差异很大。

究其原因，还是因为大部分文献的参数，写得不完全。我查了很多文献，对比度参数非常缺失，可能就写了一个TE、TR，实际上如果是3D FFE或者3D TFE，光有这个，大家是改不出来的。

由于采用的是志愿者扫描，需要记住，黑质中多巴胺能神经元、铁、神经黑色素含量和年龄也有关系。发现年龄大一点的，扫描出来要明显一点。比如看SWI，年龄60多岁的，比30多岁的，明显红核和黑质要清楚得多。

的SWI，效果非常明显，但不是每个人都这样，这也和年龄及神经黑色素含量有关。

说回NM-MRI序列，我是在飞利浦3D FFE的基础上修改的（注意是FFE不是TFE），最早有日本章献是采用3D TFE的[5]。

好多文献写的FOV是220，其实不用这么大，140160mm就足够了。相位编码方向RL左右，采集体素方面，当然体素越小分辨率越高，但是太小了，信噪比低了。我自己试了很多序列，差不多采集体素在0.750.85mm之间是可以接受的，再小了时间长，信噪比低；再大了，边界显示不清楚。重建体素可以设置为0.4mm左右。

由于是3D序列，扫描层厚可以1mm，内插0.5mm。因为只关注黑质这个区域，所以扫描层数可以缩小，扫描范围精准，这就要求定位精准了，这也是为什么推荐用SWI的图来定位。

有人怕信噪比不够，可以NSA设置为2，这样扫描时间会翻倍，此时可以增大一点并行采集。比如我的序列，2次采集，扫描时间7分钟。

上面是对比度的参数，这个是非常重要的，我直接把图给出来，可以修改。

TR设置为shortest，TE推荐采用2.3mm（第一个同相位时间），TE要达到2.3ms，需要采集带宽保证足够。

这里一个关键是磁化传递MTC要打开，选择off resonance，很多文献给了详细的MTC的参数，比如翻转角和频率。实际上很多公司的MTC你是看不到参数的，打开，选择off resonance就可以了。

打开MTC后，TR会显著延长，这是没办法的，而且扫描时间会延长。如果关闭MTC，信噪比很很低，而且没有对比。

关闭MTC，基本上黑质神经黑色素的高信号就很不清楚，显示得很差。打开MTC还有一个好处是降低其他脑组织的信号。

显示了另外一些扫描参数。TR设置最短，因为打开了MTC，实际上的采集TR会达到85ms。TE设置为最短的同相位时间（2.3ms，有的公司是2.2ms）。

WFS非常重要，WFS越小，采集带宽越小，信噪比越高，但是最短TE会延长。要保证TE=2.3ms，WFS不能太小，用户可以自己试几个，看最小能让你多小。我这边试了不同序列，一般最小到达0.75-0.8就是极限了。

翻转角是另外一个重要的参数，因为有Ernst最佳翻转角。

NM-MRI这个序列可以发现，翻转角减少，信噪比反而增加。大部分文献推荐是30°或者40°。翻转角减少，T1对比度减少。我这边设置的是30°或者25°。

基本的参数就给大家了，大家应该能把这个序列调出来。有的人扫描出来，对比度非常明显；有的人扫描出来，感觉神经黑色素显示的范围不是那么大。

有文献推荐采用2D的梯度回波结合MTC来做，这里不推荐。我测试了一下，2D的梯度回波，扫描层厚1.5mm，扫描出来的图像，脑池会亮，这样基本上就很难看了。

福州，有福之州。文章还是在机场休息室候机的时候整理的。

National Library of Medicine

  1. 2.18 周五 于 福州

头颅磁共振灌注中，有DCE和DSC，两种技术扫描序列完全不同。是否有头颅DCE+DSC的联合扫描方案呢？

关键词：BBB, DCE, DSC, cSVD。这两种扫描以往很难在一次检查中完成，因为两种扫描都需要打药（注射对比剂），而且采用的序列权重截然不同。

和CT不同，MRI的灌注，主要根据扫描的权重可以分为不同种类。

DCE，Dynamic Contrast Enhanced动态增强主要以T1加权序列为主，通过打药后，连续多个动态扫描，到达所谓灌注的效果。

打药灌注根据扫描的序列权重，又可以分为T2*的神经灌注DSC和以T1加权序列为主的动态增强灌注DCE。大部分灌注采用T1打药的方式来做，打药的灌注在临床中应用非常多：

①普通打药T1WI序列，可以作为增强序列使用，通过观察图像改变，是否有强化来做定性的诊断及分析

②普通多期动态打药T1WI序列，除了定性观察图像信号改变，还可以通过TIC（时间-信号强度曲线）来判断病灶的血供特点，并且做半定量的分析

③在高级一点的动态增强打药T1WI序列，不仅具有以上两个特点，还可以通过计算灌注参数来作为定量分析。

普通的DCE序列，对于时间分辨率要求不高，一般动态数比较少（4~20个）。扫描完后，可以进行简单的数据分析，得到时间-信号强度曲线，根据曲线形态判断病灶血供特点。这种时间-信号强度分析实际上是一种半定量分析，得到的参数包括：相对强化率、最大强化率、最大消退率....。另外一种，则是要求时间分辨率特别高，一般是＜6~10s一个动态。扫描完后根据模型计算出一些灌注及渗透性参数。这种灌注得到的参数一般是定量参数，一些血流动力学的参数指标，比如：Ktrans、Kep等。（注意：Ktrans应该是上标，但是通讯编辑不能上标，特此说明。

DCE-MRI是评估cSVD和其他低渗透性疾病中BBB破坏的首选定量测量成像技术。

但是对于头颅，特殊之处在于存在一个解剖结构，血脑屏障（blood brain barrier, BBB）。分子量大的MRI对比剂（钆剂）有时候不能直接通过血脑屏障，则不能直接利用其缩短T1值的效应。

但是对比剂还有一种效应，即顺磁性对比剂可以影响局部磁场，形成局部的磁场不均匀区，导致组织的T2值或者T2*值下降，信号强度下降。利用这种效益，我们就可以通过计算打药的过程，组织体素信号下降和相关特征灌注参数的关系。

动态磁敏感对比灌注成像，一般仅依赖于首次通过效应（首过效应），通过一定的数学模型，计算出一些灌注相关参数，比如：血容量CBV、血流量CBF、平均通过时间MTT....。

DSC一般只用于在头部，不能用于体部。而DCE则可以用于全身。

由于正常情况下，大分子对比剂不能通过血脑屏障，以往使用MRI做头颅灌注，必须采用DSC。

但是最新的关于肿瘤和脑小血管疾病研究生中，发现使用DCE-MRI也可以，并且可以用于评估血脑屏障通透性和类淋巴。

由于两种灌注成像DSC和DCE扫描的序列权重截然不同，很少在单一一次检查（扫描）中完成联合DSC和DCE的。对比增强MR灌注被公认是评估肿瘤分级和随访评估的重要手段。

但是最新的很多文献研究显示，可以通过两次打药的方式，完成一次扫描联合DSC+DCE。

要完成头颅DSC和DCE联合扫描，首先肯定需要注射对比剂，而且由于两次扫描的序列完全不同，因此对比剂需要分两次注射。

理论上，DSC需要有首过效应，所以在进行DSC+DCE联合扫描，一般先扫描DSC。如果先扫描DCE，则需要等候非常长的时间，再进行DSC扫描，这种一般在一次检查中是不现实的。

但是一些研究文献发现，先扫描DCE-MRI（因为其扫描持续时间长，如果是要评价BBB或者cSVD，需要慢注射对比剂，持续时间长）。联合扫描DSC+DCE有推荐先扫描DCE的。

是一个多中心研究，采用注射对比剂联合DCE+DSC扫描评估胶质瘤恶性程度的推荐扫描方案。

整个扫描一共注射10ml钆对比剂（使用的对比剂是拜耳的钆布醇），由于钆布醇是高浓度对比剂，因此整个剂量可以小一点。

在完成了常规的MRI平扫序列扫描和DWI后，进入打药扫描阶段。先进行DCE-MRI扫描，注射5ml钆布醇，第一阶段注射速率2ml/s。完成DCE-MRI扫描后。然后准备进行DSC扫描，先启动DSC序列，进行了16s后，再进行对比剂的注射（大剂量团注），注射速率为5ml/s。完成DSC扫描。

打药阶段完成后，一共注射了10ml对比剂，剂量和常规剂量差不多。然后可以进行延迟的MRI增强扫描。头颅打药后，延迟增强扫描本来就对于病灶的显示更好。

这种方案的优势是，通过一次检查，两次打药，就可以同时完成DCE、DSC和增强扫描。得到的信息更多，扫描时间也不会太长。

是文献中的一个案例，这是一个胶质母细胞瘤的患者，A中T2WI可见有出血；B中T1增强可以发现不均匀强化。由于有出血，所以可能DSC得到的灌注曲线会被干扰。但是由于还进行了DCE扫描，得到了fVp和Ktrans，Ve，可清晰反映肿瘤高灌注及血脑屏障高通透性。

是另一个病例，一个高级别胶质瘤患者。A是头颅梯度回波序列的增强，可以发现病灶呈环形和结节强化；B是DCE-MRI扫描后的得到的Ktrans图；C是DSC扫描后得到的rCBV图；D是DCE-MRI扫描后得到的时间-信号强度曲线图；E是DSC后得到的对比剂浓度-时间变化图。

DCE扫描方案还是采用的注射钆布醇，对比剂剂量是0.05mmol/kg，注射速率是2ml/s；DSC扫描方案，注射对比剂剂量是0.05mmol/kg，注射速率是5ml/s。

这种头颅DCE联合DSC的扫描方案，还可以用于鉴别高级别和低级别星形细胞瘤。

联合扫描方案通过钆对比剂的渗漏和CBF两个方面分别测定血脑屏障通透性和脑血流量，可以用于评估脑小血管疾病和血脑屏障完整性。这种联合扫描方案，需要慢速注射对比剂，DCE扫描时间比较长。

DCE扫描参数：TR/TE=5.6/2.5ms，翻转角30°，FOV=256mm×256mm，采集体素：1×1×2mm，并行采集因子2，一个动态30.5s，一个动态45层，扫描时间：22:53min。

DSC扫描参数：TR/TE=20/30ms，翻转角8°，FOV=240mm×190mm，采集体素：1.9×1.9×3.5mm，并行采集因子2，一个动态1.56s，一个动态45层，扫描时间：1:57min。

这本书是法国数学家写的，别看是科普数学的书，但是书里没有一个公式，没有一个计算。这本书适合全年龄段的人看，看完了，相信你对于科学或者数学有更深刻的认识。

  1. 4.27 周日 于 成都

压缩感知与并行采集

1. 压缩感知Compressed Sensing基本原理

压缩感知技术（Compressed Sensing, CS）因其能够大幅度提升MRI采集效率、降低采集时间而被大家所知，但它究竟是如何实现在尽量保证图像真实信息的情况下实现成像速度提升的呢？带着好奇、疑问和期待，让我们一起来学习压缩感知在MRI中的工作机制。

介绍CS之前，我们先来观察两张图片，为原始图像：15MB；为该图片的JPEG格式：150KB。尽管两幅图像的存储空间大小相差百倍，但肉眼几乎察觉不到两幅图像的在细节上的差异，也就是说该图像是可以被压缩的。如果图像数据可以被压缩，是不是说明在传感器端采集的信息过多呢？

受此启发，我们再来回顾一下传统的MRI采样过程。采集的信号被存放在一个虚拟的K空间中，为了保证经过DFT变换重建出来的图像不失真，在频率和相位方向上必须同时满足Nyquist采样定理，即：采样频率应不低于模拟信号频谱中最高频率的2倍，即fs≥2fmax。采集的信号越多，所花费的采集时间越久。如此高的信号采样对于图像重建来说是否是绝对必要的呢？能不能用另一种方法采集数据，即只采集压缩后的对我们的视觉“感知”有作用的数据呢？答案是肯定的，也就是压缩感知技术CS。可以说对于可压缩数据而言，Nyquist采样定理是信号重建的充分而不必要条件。

压缩感知是由美籍华人科学家陶哲轩等提出的一个全新的采样理论，通过利用信号的稀疏特性，在远小于Nyquist 采样率的条件下，用随机采样获取信号的离散样本，然后通过非线性迭代算法进行图像重建。通俗的说，可以在仅仅采集少量数据的同时，保持良好的图像质量。理论很简单，实施起来难度很大。虽然数据是可以被压缩的，但是我们该怎么去“感知”它？如果一开始只采集少量的数据，那应该怎么采集？用什么方式进行采集？采集完之后如何重建出不失真的图像？1、不相干性信号欠采样；3、非线性迭代重建。我们不能简单地理解1、2、3的序号代表这三个要素工作的先后顺序，实际上它们是相互影响甚至是同步进行的。

  1. 不相干欠采样。考虑到k空间能量分布的不均匀性：K空间中心的能量高度集中，由中心向k空间四周快速衰减.在随机采样中，并不会进行一个完全均匀随机分布的采样(f)，而是采用变化密度随机采样(g)。这样k空间的中心采样更加密集，与k空间中的能量分布规律相符合，使得图像上的重要信号与噪声不相干，也可以说使信号和噪声的差异更显著，更易于分离。

压缩感知不相干采样数据采集的特点提示压缩感知技术的数据采集并不依赖于高通道的接收线圈，任何线圈都能够实现压缩感知的信息采集，但是多通道线圈再结合不同的并行采集算法能够进行并行采集成像，再在论上能够进一步减少K空间信息的采集。同时为了最大程度的减少采集的数据（增大加速倍数）和数据的不相干性，压缩感知的应用在三维或者更多维成像中显得更为有意义，而传统的二维成像，使用并行采集及同时多层激发已经能够实现很大的加速，利用压缩感知的数据采集的不相干性也相对较差。

  1. 稀疏变换。什么是稀疏（sparse）特性？图像稀疏性可以理解为图像上的重要信息集中在较少的像素点上表现出来，而其它的大部分像素只有很低的信号。可以认为的血管图像是稀疏的，因为除血管以外的背景信号都很低。因大多数体素都显示了不同的信号强度而不稀疏。但其实，这个判断标准只是基于图像域的视觉评估。如果能够换一个角度（类似像FFT一样，实现图像域到频率域的转换），图像的稀疏特性会随之发生改变吗？

稀疏变化的目的就是为了提高图像的稀疏性。稀疏变化发生在不同的空间域之间，经过变换，相关图像内容被重新“分解”，图像结构信息在这个变换域进行了重新摆列。小波变换是一个图像的多尺度的表现，它的多分辨率分解能力可以将图像信息一层一层分解剥离开来，而剥离的手段就是通过低通和高通滤波器。红色范围所示：左上角图像是图像的近似，相当于图像的低频部分(两个方向的低通滤波器)；而其它三张图是图像的轮廓，分别代表是图像水平，垂直和对角三个方向的细节，是图像的高频部分。具体地，右上角为垂直轮廓(水平方向为高通滤波器，垂直方向为低通滤波器)、左下角表示水平轮廓(垂直方向为高通滤波器，水平方向为低通滤波器)、右下角表示对角边轮廓(两个方向都是高通滤波器)。这个过程可以不断重复，图像成分也便进行了更精细地分解。如本例所示，使用2D小波变换，进行了两层分解。

经小波变换后，可得到的是原图像不同尺度小波成分及其对应的系数组合。当系数小到一定程度的时候，它所代表的结构信息，在人眼观察下已经是无足轻重了，可视为“可压缩的”的量，通过阈值将其置零，而不会丢失重要的图像内容。这样，在小波域阈值化之后原始图像的稀疏性就提升了。实际上在很多变换域上，稀疏变换性质都是成立的，比如特征值分解，有限差分、奇异值分解等。因此信号采集阶段就没有必要采集那些系数为0或者接近于0的值，相反，只采集少量非零系数，而允许一定的不确定性。然后通过稀疏模型及迭代重建算法来解决不确定性。

所以稀疏变换的过程就是将经过快速傅里叶转换后的图像转换成另外一个能够区分图像稀疏信息的域，然后再经过域的过滤减少噪声。在临床应用中，最为常见的稀疏的图像是亮血血管成像，心脏电影成像以及动态增强成像等等。这些图像的表现形式是在三维或多维图像上，图像的对比强烈或者在不同的维度像的信号变化集中在某些区域。并且，稀疏变换的过程也是一个寻找的过程，在临床应用中如何把一幅看似不稀疏的图像变换到另外一个域中，并能区分出图像的不同稀疏特性是一项重要的挑战。

对于满足稀疏性的信号，其优势在于：当信号被背景噪声干扰时，可通过阈值设置的方法来去除噪声。即：无需知晓信号在哪，只需要简单的阈值设置就可以分割绝大多数噪音信号。

上下两行分别表示图像信号及与之对应的频域信息。噪声图像（1）由于随机采样k空间造成了类似噪声的混叠伪影，且其分布较为随机；（2）利用有限差分变换提高图像的稀疏性，使得图像信号和噪声信号分离；（3）阈值化，即：将所有低于阈值水平(红线)的系数设置为0。（4）当图像再次被转换回其原始域后，噪声信号被去除。

  1. 非线性迭代重建。由上例可知，通过稀疏变换和阈值去噪的方法可获得较好的图像质量，为什么还要进行迭代重建？上例属于理想中的一种情况，体模本身有非常高的信号，并且远远高于噪声值。因此只需要通过很简单的一个设定阈值的步骤就可实现噪声去除。而在实际的临床应用当中，会有些解剖位置本身信噪比较低，如果只是简单的用一个设定阈值的步骤去噪的话，就会造成这些解剖位置本身的真实信号被当成噪声一起去掉，进而影响最终图像的真实性。为了避免这种情况的发生，需要使用迭代重建。它的作用就是在确保重建图像与真实数据之间的一致性的同时，最大程度去除噪声。

由上式可知，该函数包括两部分：数据一致性和变换稀疏性。数据的一致性是指重建后的图像的K空间数据与原始采集的K空间数据必须保证在一定的范围之内，以确保重建图像的准确性；而变换的稀疏性是指重建后的图像的稀疏性，在进行迭代重建之前的图像由于不相干采集导致的图像类噪声的伪影，使得图像的稀疏性较低，而经过迭代重建后，需要提高图像的稀疏性以提高图像的信噪比，但同时也可能损失图像细节而导致数据一致性的降低。所以迭代重建的过程就是在二者之间找到平衡。

通过非相干欠采样得到K空间，①经过傅里叶变换重建出一幅图像，但这个图像存在类似噪音的混叠伪影。②为了去噪，需进行稀疏变换，并通过设置阈值的方法来去除噪声(即混叠伪影)。但是这样，尽管噪声去除了，却牺牲了数据与测量k-空间y的一致性。③通过比较(去噪)图像的对应的k空间和测量k空间来检查数据的一致性，得到一个差异K空间。④使用FFT从这个“差异k空间”计算一个“差异图像”。将“差异图像”叠加到原来的图像中作为校正，并更新图像。经此过程后，数据一致性增加了，但其稀疏性却降低了。迭代重建就是不断地重复“以数据一致性为代价增加稀疏性”和“以稀疏性为代价增加数据一致性”的交替过程。每次迭代都将改进总结果，当最后满足最优化函数的最小条件时，也就是认为我们数据采样造成的信号的稀疏性非常好，且实际采样取得的K空间数据和重建出来的图像反FFT得到的K空间数据之间的差值最小时，迭代重建才终止。

通过上述的非线性迭代重建可知，通过压缩感知加速技术获得的图像质量取决于对数据一致性以及变换稀疏性阈值的设定，当阈值设定不合理时，可能出现获得的图像信噪比特别高，但是图像缺乏细节而不适用于临床应用的情况，所以目前不同公司压缩感知成像算法的应用都需要进行大量的临床验证以找到最佳的保持数据一致性又能够提升图像信噪比的阈值，而该阈值的设定与扫描序列，参数，临床应用场景等都息息相关。右侧图像信噪比非常高，但是缺乏组织对比，并不能应用于临床诊断。

为了提升其稀疏性从而去除噪声，需进行稀疏变换，即在某一空间域实现稀疏，并通过阈值设置去除噪声。在实际的临床图像应用中，信号分布更为复杂，简单的稀疏变换和阈值化并不能同时保证噪声去除和图像的真实性。需重复进行稀疏变换（去噪）和确认数据一致性的迭代过程，在二者之间找到平衡，最终实现高信噪比的图像重建。

图像收集：王百军，徐晓昉，王桂龙，陈子龙，孟华伟等。一直以来磁共振图像质量和扫描速度都是鱼与熊掌，不可兼得的关系。一方面我们希望最求更高的图像质量，更好的信噪比，空间分辨率，对比度；另一方面，每天面对这么多病人，我们又希望能够加快流通量，加快扫描速度。压缩感知，可以在牺牲非常小信噪比的前提下，大幅度提高扫描速度。

如何让磁共振又快又好，是每一个影像医生和技师的梦想。

这是一个跑量的时代--希望磁共振快速化的道路不要越走越偏。磁共振中的思维转换--多角度思维 vs 单向线性思维。磁共振扫描中的统一规范化（一致性）和区域个体化（灵活性）。加快磁共振成像的参数汇总--磁共振快速成像技术。天下武功，唯快不破。如何让MR同时拥有CT的扫描速度和MR的图像质量一直是业界研发的方向。飞利浦率先开发出Compressed SENSE(CS SENSE)，将压缩感知应用于磁共振全身成像，再一次引领MR加速技术的革命。

传统奈奎斯特采样要求采集频率不小于模拟信号中高频率的两倍，这样的数字信号不仅数据量大对存储要求高，并且使用压缩编码算法后大量冗余信号被丢弃。为了提高信号采集和处理的效率，2006年由菲尔兹奖获得者陶哲轩、美国科学院院士David Donoho、Emmanuel Candès三位世界级数学家联合提出并完善压缩感知技术理论。

压缩感知理论引起了多个学科的广泛关注，并应用于军事、天文学、地球科学、图像处理和医学等十多个领域，被《美国科技评论》评为2007年度十大科技进展之一。由于压缩感知磁共振成像具备更短的扫描时间和更高的空间分辨率，在每年的国际磁共振年会（ISMRM）上一直是热门的话题。

CS SENSE能应用于全身30多种临床和科研序列，在保证图像质量的前提下大幅度提升扫描速度。与第一代并行采集技术如SENSE等，第二代数字化并行采集技术DS SENSE（飞利浦专利）相比，CS SENSE 额外提升几倍到20多倍的扫描速度，而图像质量相似或更好:。神经：相比SENSE等传统并行采集技术，扫描时间额外缩小60%-80%，并用于高分辨率全脑三维T1, T2, TOF, FLAIR, DWI, SWI, NerveView, BlackBlood, IAC等技术。

压缩感知8倍加速3D NERVEVIEW--不打药黑血臂丛神经成像。腹部：相比SENSE等传统并行采集技术，缩短扫描时间高达67%-95%。CS SENSE图像更锐利，运动伪影更少。传统并行采集2分半的3D T2盆腔扫描，CS SENSE 50秒即可实现。最近在协和医院使用24倍加速因子后，仅仅12.8秒CS SENSE即获得了高质量的3D MRCP成像。主要用于3D T1，T2, 4D THRIVE, 3D MRCP, 3D mDIXON FFE,ethrive，3D PelvisView/Prostate View/BreastView，ENCASE等技术。

利用24倍加速CS SENSE, 3D MRCP成像13秒即可完成。骨肌：相比SENSE等传统并行采集技术，额外扫描时间缩短65%以上。压缩感知可以大幅度缩短脊柱，关节，外周神经成像的扫描时间，让3D扫描取代2D成为常规。且由于TSE回波链更短，3D成像的锐利度更高。主要用于骨肌高分辨率三维T1，T2，PD, SPAIR, mDIXON TSE/Quant, MSKView / SpineView / NerveView等技术。

CS+mDIXON 10秒获得六种对比度，包括脂肪分数，T2*, R2*等。心脏：相比SENSE等传统并行采集技术，额外缩短扫描时间75%-90%，减少了运动伪影和屏气失败后的重扫。主要用于B-TFE, CINE, STIR, SPIR，4D QFLOW，3D Whole Heart等心脏成像技术。

压缩感知成倍提高心脏扫描效率(4.5秒)，心肌和血池具有很好的对比度。

CS SENSE在扫描时间不变的前提下，可将图像的空间分辨率提升数倍，并降低部分容积效应，有利于微小病灶检出和儿童磁共振成像。

肝脏，乳腺，肾脏DCE成像往往时间分辨率低且容易受到运动伪影的影响。在保证图像质量的同时，CS SENSE结合4D THRIVE能将体部灌注成像时间分辨率提高到1.5秒/期，空间分辨率提高到1mm, 极大提高了动脉早期小病灶检出率。

在生理和物理极限许可条件下，医学成像始终朝着提高质量和加快速度的目标迈进。压缩感知（CS）的意义在于它使MRI技术朝着这个目标迈进了一大步。

假设获得一幅数字图像在不丢失任何细节的情况下需要n个采样点（例如n=256x256个k空间采样数）。为了加快成像速度，我们通常只保留N（N≪ n）个重要的采样点（如k-空间中心区域）以缩短扫描时间。如果保留下来的N个采样点是最重要的N个采样点，我们就可以确保重建的图像的高保真度。但是在现实采样过程中，我们并不知道哪些采样点是最重要的。因此从传统的视角看，我们只有两个选择：若要得到高保真图像必须满采但扫面时间过长，若要降采大幅缩短扫描时间只能接受图像失真。CS是数字信息采样理论的重要突破，它为我们找到了快速扫描和高保真的折中方案：

· 随机采样m个采样点，m=N∙log(n)，即采样点数比N多但不必满采。注意m仍然是一个远小于n的数。

· 通过非线性重建方法，从这m个采样点重建出高保真图像，且图像质量不低于从最重要的N个采样点重建出的图像。

CS应用的前提条件是图像本身满足稀疏性，信号采样满足随机性。医学图像通常都满足稀疏性要求，所以在医学成像领域可以“免费”使用CS的理论成果。

基于Ingenia CX 80/200的智能梯度，CS SENSE采用数字化随机稀疏采样保证图像的信噪比，K空间采集到的信号经由傅里叶变换和小波变换后转换到希尔伯特空间（H空间）。传统的傅里叶变换难以有效消除随机采样带来的条纹状卷褶伪影。小波变换能拥有丰富的小波基，可以局部化分析信号的时间及频率特征，从而实现精细化的离散降噪。CS SENSE采用小波逆变换和傅里叶逆变换得到新的K空间信息，并与最开始的K空间做对比。Ingenia CX上56000幅/秒的重建速度，帮助CS SENSE快速获得高质量的压缩感知图像。

压缩感知通过直接采集压缩后的图像，实现磁共振扫描时间的成倍缩短。然而受限于数据采集、空间转换、重建算法和处理系统等因素，压缩感知成像十几年来一直未能在磁共振领域内广泛应用。基于Ingenia CX的压缩感知具有四大优势：

基于80的梯度场强和200的梯度切换率。

基于SENSE的小波变换，应用于全身30+种序列。

Ingenia CX 56000幅/秒超快迭代重建速度。

常规的采样扫描时间长，存在大量冗余信息；传统的并行采集会导致信噪比的大幅度下降。飞利浦的CS SENSE压缩感知成像采用平衡的采样密度，在提升全身扫描速度的同时保证图像的锐利度、信噪比。

基于数学界的压缩感知理论，CS SENSE全身压缩感知成像可以大幅度提升全身30多种序列的扫描速度多至24倍，让3D扫描取代2D成为常规，让心脏成像成为常规，是磁共振发展史上革命性的加速技术。

2. 压缩时间、感知精华（压缩感知）

很多老师一直让我写写压缩感知技术，因为这项技术还比较新，目前飞利浦最高端的3.0T磁共振Ingenia CX配备了全身压缩感知技术，在国外已经有一些这方面的研究比较和论文，国内我们前期也测试了很多。

磁共振是影像检查中非常常用的方式，很多老师都会拿磁共振MR和CT比较。有时候对磁共振是又爱又恨，爱它的：软组织对比度高、多参数、多方位成像、功能成像、不打药血管成像、各种新技术、无辐射剂量暴露；恨它两点：扫描速度慢（和CT相比），扫描有噪音。

每个影像人的终极梦想就是：CT无辐射、MR无噪音、MR扫描速度和CT一样。

CT无辐射看起来几乎是不可能的，如果哪天CT真没辐射，可能就换了一种技术了，就不叫CT了。而MR无噪音和扫描速度快，看起来虽然目前还比较遥远，但是随着技术的发展和提高，可以发现，磁共振是不断在接近这个终极目标。

磁共振由于扫描序列多（多参数）以及复杂的图像采集、重建原理，扫描速度和CT相比，是比较慢的。

几乎国内每个医院都会有“跑量”的压力。一方面：医院希望把图像做好，序列做全，提高诊断准确率，更多的给临床提供有意义的信息及帮助病人；另一方面：国内人口多，病人多，广大老百姓对磁共振检查需求特别大，需要提高病人流通量。提高流通量对大部分医院来说，不仅仅是经济任务，也是politics任务。

作为来说，影像诊断背景出身，现在又是做磁共振技术的，我不赞同过度为了追求“跑量”而让磁共振扫描得越来越快。要让磁共振惠及更多的患者，这个大环境决定了完全不追求扫描速度也是不可能的。

这是一个跑量的时代--希望磁共振快速化的道路不要越走越偏。是不是我们追求扫描速度，就必须以牺牲图像为代价了，可不可能有一种相对折中或者好的方法，能够让我们既能保证扫描速度快，又不太牺牲图像质量。注意我这里说的是不太牺牲图像质量，任何加速技术，都会稍微牺牲一些图像质量，如果有谁说，有一种加速技术，完全不牺牲任何东西，加速后图像和没加速完全一模一样，那这种说法就是耍流氓，就是违背原理。

根据迭代原理，图像可以无限制的缩短扫描时间，5分钟缩短到4分钟图像质量没任何影响，4分钟缩短到3分钟也是，.....显然这是不可能的。

加快磁共振成像的参数汇总--磁共振快速成像技术。看过我前面写的磁共振参数故事的老师，对这个图片一定不会陌生。我们调磁共振参数到底调的是什么？就是如何平衡这几个指标，最后让图像达到我们最想要的对比度。

这里先预设一个说法：凡是离开图像参数比较谈扫描时间的都是毫无意义的！或者说不考虑扫描参数，单纯比较两个序列扫描时间，是完全没有可比性的！

我经常在场地培训，比如有时候做一个头颅T2W扫描，扫描时间1:36min，这个速度不算太快也不算慢了。有的老师可能会立马说，哇，头颅T2W扫描一分半钟不算快啊，我们那台**1.5T的，50s扫描完。于是，我告诉他们，离开了扫描参数，比较扫描时间，是完全没有可比性的。然后我带着他们去看两幅图像的扫描参数。大家一看就知道，为什么一个扫描1:36min，另一个扫描50s，扫描层数不同，分辨率完全不同，所以扫描时间不同，虽然都是头颅T2WI序列，但是参数完全不同，没有任何可比性。还记得我前面写的文章，3分58秒做完头颅5个序列加TOF血管，为什么这么快呢？肯定是牺牲了一些图像信噪比和空间分辨率的，所以我们谈扫描时间，一定要结合空间分辨率，扫描层数等参数。

（医学类）如何4分钟完成头颅5个序列检查+MRA血管成像。如果扫描参数差不多一样，即使是不同厂家的设备，扫描时间差异也不会太大（30s以内）。

磁共振加速革命性技术--全身压缩感知。为什么需要压缩感知呢？而磁共振扫描速度的提高，又可以催生新的一些检查及项目的开展。虽然各种门控技术、加速技术的出现，现在磁共振心脏检查已经是常规了。

在没有压缩感知技术之前，我们如果想要加快扫描速度，可以用的方法也有很多，比如：增加并行采集因子、降低图像空间分辨率、减少扫描层数.....。这些方法或许能够加快扫描，但是并不是很完全，有的方法会牺牲图像空间分辨率，有的方法会牺牲图像信噪比，有的方法会牺牲图像信息（比如减少层数），最麻烦的是有的甚至会带来伪影。

目前我们临床扫描中，几乎每个序列都会使用并行采集，这也是我们最常用的加速方法。但是有时候，使用不当或者盲目加大因子，会导致产生并行采集相关伪影。并行采集用得过多，加速太狠，会导致相关的图像模糊，SENSE伪影等，影响诊断。这个时候时间没有节约，反而由于图像不理想，重新扫描一次，大大的延误了效率，也让病人多躺了。

和传统的并行采集技术不同，压缩感知技术也可以大幅度提高扫描速度，但是不会产生如上面所示的诸多并行采集相关伪影。

压缩感知因子增大，图像的信噪比下降并不是很明显，是可以接受的，甚至很多图像，肉眼无法分辨是否使用了压缩感知。

上面这组图，在医院问了10个医生，看着哪一个像压缩感知的图，哪一个是没有加压缩感知的。这两者扫描时间明显不同，没有使用压缩感知的扫描时间是4:22min，使用压缩感知的扫描时间是2:19min。其中，7个老师回答左边是压缩感知，右边没有加。上面这组图，是一个听神经瘤内耳水成像扫描，扫描序列采用3D T2WI序列，一个是正常扫描序列，使用普通的并行采集加速，扫描时间4:22min，采集体素是0.60.60.6mm，扫描60层，参数见下面：

有图有真相，一般常规不使用压缩感知，分辨率做到各项同性isotopiy，采集体素0.6mm（注意我这里写的是采集体素，图像采集完了，可以通过内插，插值0，进一步提高分辨率，可能重建体素只有0.4mm，一般采集体素和扫描时间相关。在描述分辨率，发表论文的时候都采用采集体素，而有些人为了诱导客户，采用重建体素去描述分辨率，这个是非常不规范和有欺骗性的）。

而使用压缩感知技术，同样的参数，采集体素：0.6*0.6**0.6mm，扫描60层，压缩感知加速到5倍，扫描时间则缩短到2:19min。

其他参数都不变，使用了压缩感知cs后，注意图片中的cs符号，扫描时间缩短到几乎原来的一半。

公布答案，很可惜，大部分老师看“猜”错了，7个人说左边是使用压缩感知的图，他们的理由是，感觉左边的图更细腻。如果是我，我也可能说错，这个很正常。有图有真相，上面那幅图我截图的时候故意把序列名字隐藏了，现在展示完整的图片。

和大部分老师说的不同，左边的图像是扫描时间4:22min的3D T2WI图像，没有使用压缩感知；右边的图像是扫描时间2:19min，使用了压缩感知加速的图像。图像上面的链接符号是让两个图像保持一致的大小，窗宽、窗位，这样为了让比较更真实。

这里要说明的是，使用了压缩感知技术，可以显著提高扫描速度，而且图像质量变化不大。虽然很多时候，看图都无法识别到底哪个图是使用了压缩感知，但是我还是要强调，任何一种加速技术，都不可能保证完全不牺牲信噪比获得加速。压缩感知同样是这样，即使加速后信噪比下降幅度再小，它也会引起图像信噪比的下降。

我们常规序列扫描，使用并行加速技术，会受限制于线圈的排布，相位编码方向等，一般单个方向并行加速技术加速因子在1~4倍之间，飞利浦系统中，并行加速可以使用小数点，比如加速1.5倍，加速1.4倍等。

使用压缩感知，根据序列的不同，加速倍数一般是在430倍不等。根据使用的经验，一般3D序列可以加速大一点，比如加速倍数使用到818倍；而2D序列加速倍数则建议不要开太大，一般根据序列建议使用5~7倍。

这里再辟个谣，有人写了资料，说我们压缩感知扫描速度确实快，但是重建得需要10分钟。看了这个材料觉得有点好笑，如果真的扫描一个序列，要重建10分钟才能出图，那么这么多使用飞利浦全身压缩感知的老师，早就把我们撕碎了。

目前飞利浦Ingenia CX机器配备了全身压缩感知技术，它的重建速度是56000幅图/秒。梯度性能也非常关键，Ingenia CX的梯度能达到80/200。

根据使用压缩感知的经验，大部分图像扫描完，图像差不多就重建完成了。3D序列重建稍微会延迟一点，扫描一个3D T1-TFE序列，200层，扫描完最慢40秒重建完图像。

讲了这么多，来看看压缩感知在全身各个系统的具体应用吧。前面都是在全身各个部位尝试使用压缩感知的一些体会。

压缩感知应用在神经系统最多。一方面是由于常规的2D序列扫描速度目前已经非常快了；第二点，2D序列使用压缩感知，加速倍数不建议开得太大。

国内常规头颅检查很少使用3D序列，而国外很多时候喜欢使用3D序列；国外由于病人流通量压力没有国内大，常规扫描序列本来就做得比较慢，再使用压缩感知后，瞬间感觉加速了好多。而国内大部分医院，扫描速度已经非常快了，即使使用了压缩感知，可能也只是提速30%多一点。

有时候，我们也在想，这个也怪我们，自己坑自己。没有压缩感知技术的时候，我们的培训工程师，已经把扫描速度调得非常快了，压缩感知来了，感觉提高不明显啊！

头颅常规扫描可能使用3D序列不多（有的医院常规使用3D FLAIR），但是头颅增强扫描，大部分医院都是使用3D序列扫描。

头颅增强扫描的一些建议及方法技巧。很多医院，头颅增强检查使用的是3D T1W-TFE序列，这个序列一般前面有一个磁化准备脉冲，采用3D采集，让体素各项同性，能够保证几何保真度，可以任意重建不同方位的图像。而且3D序列，扫描非常薄，不会遗漏信息，也没有打药后动静脉搏动伪影。

常规的3D T1W-TFE序列，如果采集体素使用1mm1mm1mm，扫描160~180层，FOV260mm，一般扫描时间都在4-5min。

通过一些常规技术，把扫描时间降低到3:54min。

这里需要说明的是，我们常规即使没有使用压缩感知的序列，也是使用了其他加速技术的，比如并行采集，halfscan，TSE等。我们的压缩感知和序列时间比较，不是和完全不加速的序列比，而是和使用其他非压缩感知技术的任何加速技术比较。

常规的3D T1W-TFE，虽然没有使用压缩感知，但是使用了SENSE并行采集技术，让扫描时间控制在4分钟以内。一般大部分用户是能够接受这个时间的，因为是3D序列，另外分辨率是完全各项同性，111mm，做完一个就不用做其他增强序列了。

对于这种4分钟的3D增强序列，压缩感知能够带给我们什么呢？手中有这种有利的武器，我们肯定要把它利用起来，发挥它的刀刃价值。

打开压缩感知，通过几次经验，我并没有开得太大，而是把加速倍数设置为4.2倍，扫描时间降低为2:32min，节约了40%多。

左右两边，有一边是使用了压缩感知扫描时间2:32min图，另一组是没有使用。

这次是左边为没有使用压缩感知的扫描时间3:54min的图；右边是使用了压缩感知的扫描时间2:32min的图。

有的老师可能有疑问，压缩感知的原理是：稀疏化采样，在利用小波变换讲图像变换到希尔伯特H空间上离散降噪，接着做小波逆变换和傅里叶逆变换，这样反复迭代、降噪，最后重建出图像。稀疏化采样是否会有遗漏呢？

继续使用2:32min和2:23min（增大了cs加速倍数到4.5倍）的压缩感知3D T1W-TFE做增强扫描，下面的病例能够说明使用压缩感知后，图像能够保证高度可信。

除了常规头颅和3D序列，压缩感知发挥最大重要的在于做头颅血管检查。已知常规神经系统磁共振检查，很多时候会做TOF不打药血管和PC不打药静脉。

头颅静脉扫描相比于动脉扫描更难，由于静脉血流速度慢，如果采用TOF法做的话，血液容易被饱和效果不好；而采用PC法扫描，则由于PC法技术原因及扫描范围大，扫描时间比较长。这也正是压缩感知发挥用武之地的地方。左边是常规的采用3D PC法做的图像，扫描时间5:52min，参数如下：

使用这种方法做不打药颅内静脉，效果不错，但是扫描时间有点长。使用压缩感知后，扫描时间下降多少呢？

由于3D PC法本来就是一个3D序列，飞利浦系统中，3D序列可以在两个方向（两个相位编码方向）使用并行采集加速。本来不使用压缩感知的3D PC序列，加速倍数差不多就是3*1.5=4.5倍，使用压缩感知后，可以直接把加速倍数提高到6~10倍。显著的缩短扫描时间。

目前在头颅血管上，医院已经常规使用压缩感知技术做头颅不打药的动脉和静脉。相对于我的同事，我算比较保守的，在调节参数加速的时候，首先考虑的还是图像质量。在使用加数倍数7倍的情况下，静脉扫描时间3:01min，其实还可以在开大一点，开到8~10倍，那么扫描时间还会缩短。

压缩感知在神经系统中的应用，除了常规的2D、3D序列，血管序列，还可以用在SWI序列，脑脊液流速测定序列，自旋回波的弥散序列中等等。

理论上，脊柱扫描也应该归到神经系统中，大部分医院中，磁共振检查的比例，除了头颅，第二多的就是脊柱，主要是指：颈椎、腰椎、胸椎、骶尾椎、全脊柱等扫描。

脊柱扫描我们一般常规大部分使用2D序列，可能很多老师会问，压缩感知能加速多快呢？让看看下面这个例子。

是一个腰椎矢状位扫描，使用飞利浦非常经典和稳定的mDIXON-TSE序列，一次扫描，可以同时出四组图。这个患者还有内固定，但是由于mDIXON-TSE序列是自旋回波序列，采用灵活两点法采集，能够非常好的减少伪影，而且图像稳定，一次扫描出几种权重。这个序列扫描时间是多少呢？

mDIXON-TSE做腰椎，扫描时间2:45min，一次扫描出脂肪抑制和非脂肪抑制，平均一个序列扫描时间大概1:22min，而且脂肪抑制稳定，这么划算？

使用了压缩感知后，其他参数都不变，扫描时间是多少呢？

时间下降到1:45min，差不多节省了40%的扫描时间，平均一个序列50多秒。

使用压缩感知后，扫描时间为2.05min，而且很多老师知道，颈椎的脂肪抑制不好做，如果用化学饱和法，很多时候压制不均匀；用STIR技术，信噪比低而且扫描时间长。使用压缩感知结合mDIXON-TSE是目前最完美的组合。

腹部扫描是常规扫描中的一个难点，主要难度在于需要病人配合，特别是动态增强序列。

因为腹部最重要的序列是动态增强序列，这个序列一般采用屏气扫描。一个动态大概屏气时间在15-20s，使用压缩感知后能够缩短每个动态的屏气时间大概58s，四-六个动态，大约节约时间3040s。这个时间看起来微不足道，但是不要忘了，如果每个动态，病人都可以少屏气4~7s，那么检查成功率会大大提高，而且真正是给患者带来了实惠及方便。

即使没有压缩感知技术，我们常规都已经把肝脏动态增强序列调试得非常快了，一般我的序列一个动态屏气时间不会超过14s。有了压缩感知，可以进一步把时间压缩，去让病人少屏气几秒。

在平面内采集体素为1.5*1.5mm的情况下，层厚4mm，内插-2mm，扫描100层，不使用压缩感知扫描时间为一个动态屏气16s；使用压缩感知，扫描时间降低为一个动态屏气8s，让病人每个动态少屏气8s钟。

每展示一副图片，我都会把参数，扫描时间，扫描的当地时间展示出来。用事实说话，以技术服人，不夸大，不造假。

除了腹部常规扫描，压缩感知在做MRCP中的应用也非常显著。而且飞利浦原始设置中，3D MRCP序列，压缩感知加数倍数是设置的24倍。

是常规的3D MRCP薄层扫描，一般根据分辨率，扫描时间在3~5min不等。

在压缩感知出来之前，飞利浦磁共振培训专家已经解决了MRCP 3D薄层扫描速度慢的问题。只不过是用的另外一个序列，进行改良，用的不是3D MRCP重T2序列，而是3D GRASE。

如何做16秒的3D MRCP薄层高分辨扫描。有了压缩感知，我们不采用3D GRASE序列，直接在3D MRCP重T2序列上做手脚，把压缩感知打开，加速12~18倍，时间立马下降了，来看看同一个病人的图片。

这个图片肉眼是能够分辨差异的，不过用户可以自定义压缩感知加速倍数，建议设置在10~18这个范围，相比常规4分钟序列，可以减少很多时间。

还有没有更狠的，当然有，既然我们没有压缩感知都能调出屏气扫描的3D MRCP序列，有了压缩感知当然也要试一试。

压缩感知在心脏成像中的应用也是非常受益的。特别是心脏大部分序列，比如心脏亮血电影序列、心脏mapping序列都需要屏气扫描，如果使用压缩感知，同腹部一样，可以显著节约病人的屏气时间，提高病人检查的舒适度及配合度。

使用压缩感知加速，短轴位心脏Cine序列，扫描时间4.4s。

乳腺磁共振检查及扫描，国内学组大部分专家意见是非常统一的，主要体现在检查序列上。乳腺磁共振检查，最重要的一个序列当然是DCE动态增强扫描序列。国内大部分专家的意见都是，动态增强序列，一个动态扫描时间不要低于60s，动态增强序列最好持续扫描8分钟。

我们大部分时候扫描乳腺动态增强，一个动态扫描时间是控制在6090s。已知，磁共振检查，时间分辨率和空间分辨率很难二者兼得。如果想要6090s扫描完一个动态，那么动态增强序列很多都没有使用各项同性。大部分时候，大家是选择提高层面内分辨率，比如层面内体素做到1mm*1mm，而牺牲层面间分辨率，很多医院选择扫描2mm层厚，然后通过内插，间距为-1mm，这样扫描完乳腺只需要150~180层，扫描一个动态时间可以控制在90s左右。但是这样做的序列，并不是真正意义上的各项同性，在进行多平面重建MPR的时候，势必会让冠状位或者矢状位图像损失一些分辨率。

我非常同意程流泉教授的观点，乳腺扫描采用完全各项同性的方法，即采集体素采用1mm1mm1mm，不使用内插，做到真正的各项同性。如果没有压缩感知，使用常规并行采集，参数调到极限，在图像不出伪影的情况下，一个动态也至少需要120s（2分钟）。

我还可以把压缩感知开到57倍，但是考虑到，最好一个动态扫描时间控制在6090s这个范围，我反而没有加速这么大。做磁共振技术，有时候需要克制，懂得适可而止，技术是为诊断服务的，我们不是参加奥林匹克极限扫描大赛，我们是要保证最佳的参数做出最佳的满足诊断的图像。

除了乳腺动态增强，乳腺平扫序列也可以使用压缩感知提高速度。过去磁共振扫描乳腺，平扫序列都选择层厚4~5mm，扫描36层。现在大部分专家都采用层厚3mm，0间距，扫描50层，这样平扫序列的时间也增加了，通过使用压缩感知可以缩短平扫序列时间。

由于时间及本人应用有限的关系，很多部分来不及介绍。

从晚上18:20分开始写，一看时间快23:00点了，才想起来我还没吃东西，当做减肥了。

压缩感知是一个比较新的技术，最早应用在其他领域，应用于磁共振成像也不过是最近才开始的。

目前飞利浦最新的Ingenia CX 3.0T配备了全身压缩感知技术，作为搞技术的人，对市场情况我是比较木讷的，据了解目前已经有很多医院已经准备装机了，有几个大医院正在装机。

体部应用与 MRCP

磁共振扫描中，在面对体部的时候，一般相对于固定的组织器官，会考虑如何进行运动管理及冻结运动伪影。

针对这一点，不同公司也是进行了序列的改进及研究。在2D序列中，大部分公司都有运动校正的序列。但是对于3D序列则并不多。

飞利浦的3D VANE XD则是这种3D自由呼吸序列。

  1. 可以和mDIXON技术连用（一次扫描出四种对比）

  2. 也可以结合膈肌导航，提高效果。

在进行腹部扫描的时候，会经常遇到患者屏气不佳，导致图像有一些运动伪影及模糊效益。（腹部增强扫描一般采用3D的梯度绕相回波序列）。

采用3D VANE XD序列，自由呼吸下扫描，图像效果非常好。相对于快速梯度绕相回波，3D VANE XD一个缺点就是扫描时间相对长一点，一般在1min30s~2min30s。

由于是3D序列，所以和2D序列的采集模式是不同的，在K空间的填充方面也是和2D序列有区别的。这也是为什么传统的所谓的风车技术、螺旋桨技术不能直接应用于3D序列的原因。

3D序列的K空间填充需要考虑层间及层面内的问题。

二.3D VANE XD序列的特点及K空间填充

3D VANE XD序列的K空间填充特点是：在层面内采用的是Radial（放射状）的填充方式；在层面间采用的是Cartesian（逐行径线）填充方式。

已知在2D序列中，可以采用类似Radial的填充方式尽量层面内消除运动伪影。同样3D VANE XD序列中，层面内的K空间填充方式就是采用这种方式的。根据Radial填充方式的特点，我们又可以把它分为三种：

Uniform（均匀性）方式很好理解：就是在采用Radial填充K空间的时候，每一条填充线之间的间隔角度是一样的。比如，一周是360°，如果填充满K空间需要18条线，则相邻之间的角度是360°÷2÷18=10°。

Golden Angle（黄金分割角度）和黄金分割有关。每一次填充K空间的一条线，然后旋转一定角度再填充，这种填充线又叫做spokes，轮辐，就类似车轮子的轮辐一样，总是通过中心但是批次成一个角度。

Golden Angle黄金分割的比例是1: 0.618。采用这种Golden Angle方式的话，每一条K空间线（spoke）之间的角度为360°÷2÷1.618=111.248°≈111.25°。采用这种方式填充的话，可以相对减少运动伪影。

Pseudo Golden Angle，伪黄金分割方式则结合了前两者的特点。飞利浦的3D VANE XD序列则采用的是Pseudo Golden Angle的方式进行Radial采集。

三.3D VANE XD序列参数

3D VANE XD这种采集方式的3D序列主要是结合梯度回波序列来做。

这里还有一个参数很重要，就是Radial percentage（%）。一般我们都会设置大于100%。如果设置为100%的话，则采集时间和填满一个同样FOV的Cartesian采集时间相同。但是由于Radial采用的是放射状填充，填充的面积是一个圆形。

理论上根据数学公式，如果径线都一样长，要使得Radial采集的面积和Cartesian相同，至少需要设置157%的填充半分比Radial percentage。

Radial percentage这个参数设置的值越高，则扫描时间越长，但是信噪比越高，同时边缘可能有模糊效益。反之，这个值越低，则扫描时间越短，信噪比越低，能够减少模糊效益。所以Radial percentage并不是设置得越多越好。在做腹部自由呼吸的时候，推荐设置为200%。

除了结合普通的序列，3D VANE XD可以结合mDIXON技术，这样可以使得一次扫描同时出四种对比度的图像（IP、OP、Water、Fat）增加了使用的范围及效率。

飞利浦mDIXON家族序列特点及临床应用。飞利浦mDIXON家族序列特点及临床应用（续）。四.3D VANE XD的临床应用。这个3D自由呼吸序列有什么临床应用呢？

主要还是由于这个序列是真正的3D自由呼吸序列，所以主要可以应用于呼吸运动的器官或者无法配合屏气的病人。

放疗中的体部扫描。腹部及胸部、食管扫描。小孩腹部及体部扫描等。

是采用放疗方式，线圈离人体很远，完全自由呼吸，进行的增加后的食管癌扫描。可以发现采用的是3D序列，层厚3mm，-1.5mm间距，即使完全自由呼吸，也没有发现有任何运动伪影及跳层，图像非常稳定。

左边是采用3D VANE XD mDIXON做的胸部自由呼吸扫描；右边是同样的病人采用的BBCT扫描后，磁共振图像和CT图像融合，直接融合，没有做任何调整，效果也非常好。

可以发现左边采用3D自由呼吸序列扫描；右边采用4D CT扫描。同一层，MR和CT图像一致性非常高。

这一点对于体部，进行不同的modality扫描的图像，这么高的一致性还是非常困难。而且又是自由呼吸，又是体部扫描。

是在芬兰扫描志愿者的图像。使用放疗体位来扫描。采用飞利浦Ingenia 1.5T，3D VANE XD mDIXON。由于是结合了mDIXON，所以一次扫描出四种对比度图像。

这个志愿者注意看，是完全镜面人，后来问了志愿者本人是这样的。在人口这么少的芬兰，居然扫描到一个完全镜面人，还是比较少见的。

又是另一例采用放疗体位的3D自由呼吸扫描。使用飞利浦Ingenia 1.5T，采用3D VANE XD mDIXON。

这个3D自由呼吸序列，不仅能进行横断位扫描，还可以进行其他方位扫描。

应用于儿童医院，小孩的体部扫描，是非常有优势的。

Ingenia 3.0T，新生儿出生一个月，采用体部完全自由呼吸3D序列进行平扫及增强扫描。增强扫描还扫了冠状位。

采用3D VANE XD做增强扫描。采集体素1.0mm×1.0mm，2.0mm的层厚。完全自由呼吸3D增强扫描，清楚显示食管壁及组织结构。

血管瘤术后，采用3D VANE XD自由呼吸扫描。

五.3D VANE XD结合导航。除了完全自由呼吸，3D VANE XD也可以结合膈肌导航，这样来做可以增加图像稳定性，基本上能够消除任何运动伪影。缺点就是结合膈肌导航后，扫描时间会增加。

对于体部呼吸运动器官，膈肌导航也是一种解决方案。

有时候，腹部还是有一些类似麦芒状小针影。结合了导航之后，能更好的校正层间的运动伪影。因为3D VANE XD序列层间还是采用Cartesia方式来填充的。

左边没有采用导航，Radial percentage使用130%；右边使用了导航，将采集百分比减少。可以发现，结合了导航以后，明显减少了空腔脏器的麦芒状伪影。

由于结合导航之后，扫描时间增加，所以可以适当的缩小Radial percentage。

既然是3D自由呼吸序列，为了临床应用，一般来说还是推荐直接自由呼吸扫描。结合导航之后，扫描时间会延长。这个具体情况用户可以自己权衡。

在磁共振中，面对运动器官或者体部组织，我们一般会考虑如何冻结运动伪影。飞利浦的3D VANE XD提供了完整的解决方案。

该序列的主要优势在于，3D序列，可以用于平扫及增强扫描；自由呼吸无运动伪影，可以用于无法配合屏气及放疗扫描中；可以结合mDIXON，一次扫描出四种对比度。

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