磁共振（MRI）参数的故事（七）

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    好久没有写磁共振参数了，磁共振参数内容非常多，是一个大的系统工程，所以要通过一次讲课或者一次培训把磁共振参数讲全、讲透，是不大可能的。

    但是，通过将磁共振各种参数归类，每次讲几个关键参数，结合临床应用和实践操作，这种模式学习起来，第一是大家容易记忆；第二是有逻辑性、连续性，方便大家理解和记忆；第三这样也不至于一次内容过多，大家信息外溢导致脑容量超标，反而影响学习效果。

    前面，我们分了六部分，讲了很多参数，这些参数有调节信噪比的，有调节图像对比度和权重的，有调节图像空间分辨率的。本期，我们重点讲一下控制运动及生理的一些磁共振参数。

    回顾一下我们简单的把参数分为哪几类：

    第一类：几何类；

    第二类：分辨率类；

    第三类：对比度类；

    第四类：生理及运动类；

    第五类：系统及后处理类。

Ⅳ.生理及运动类

    磁共振扫描成像，相对CT和X线比，扫描速度慢。虽然磁共振目前技术发展，成像速度大幅度提高，但是还是比CT慢。

    所以，磁共振在扫描某些非静止（生理运动）器官的时候，一个主要问题是如何冻结运动，解决运动伪影。

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磁共振扫描如何冻结呼吸运动

    前面公众号，发了一篇如何冻结运动的文章，其中也提到了一些方法和参数。本期我们重点讲这部分参数。

    无论是飞利浦公司，还是西门子、GE公司，在磁共振参数中，都有针对运动来进行控制和补偿的参数，一般这一类参数是归类在motion参数栏中的。



图1：飞利浦中，控制运动及生理类的参数主要在motion参数栏里，当然如果连接了各种门控，会另外显示一个Physical生理栏，方便用户选择。



图2：西门子的这类参数一般是在Physic参数卡里。



图3：GE公司的，门控的选择界面

    在磁共振检查中，一般需要用到这些生理门控或运动补偿参数的检查一般是包含了运动器官或者潜在运动器官的检查。

    比如：腹部是我们最常见的运动器官，由于在呼吸状态下，各种呼吸肌配合运动，膈肌位置移动，导致肝脏上下移动，前后翻滚。

    心脏扫描是第二个用得最多的运动控制和补偿参数的部位。在心脏扫描中，活体人心脏会持续跳动。腹部扫描，我们还可以通过让被检查者暂时屏气的方法来冻结运动伪影，但是这一点在心脏作用不大。因为，我们不可能让被检查者，暂时停止心跳和血管搏动，这一点是不可能的。所以，心脏检查，我们会用到很多心电门控等运动补偿技术。

    盆腔的扫描偶尔也会产生运动伪影，比如腹壁脂肪的运动，或者女性盆腔，大范围的占位，扫描范围有时候会拉达到腹部，这样也要考虑呼吸运动伪影。另外还有就是膀胱带来了尿液搏动伪影。

    颈部由于有正常的呼吸和吞咽动作，也可能带来运动伪影。

    最常做的头颅部位，也会出现有无自主意识的病人运动产生的伪影，这种情况，我们常常使用一些如风车技术等，抗运动伪影的序列来解决。或者是超快速扫描，30s扫描完，这样相对病人的运动伪影不打。

    下面我们就根据控制运动伪影的方法，来分别详细阐述各种方法对应的参数及意义，这样便于大家在临床使用中解决问题。

一、屏气（Breath-hold, BH）

    屏气这种方法，简单粗暴，但是有效。大家也都容易理解。

    屏气BH这种方法，用得比较多的部位是腹部扫描，比如我们常见的T2WI图或者动态增强扫描。除此之外，心脏扫描也经常用到。另外就是有时候，盆腔扫描，也可以使用这种方法。

    采用这种方法，设置非常简单，只需要在扫描的时候，把采集图像过程设置为屏气采集即可。在飞利浦中，选择motion参数栏，在Respiratory Compensation中，下拉菜单选择breath hold，即序列采用屏气采集。



图4：飞利浦中，要让序列屏气扫描，只需要把RC改成breath hold即可。

    上面的图像，注意到，红框下面，有一个Max slices per breath hold，上面意思呢？直译过来就是，没一次屏气最大采集（扫描）多少层？这个参数用途很大。

    我们知道，采用屏气扫描，最大的问题就是：怕被检查者憋不住气，中途呼吸，这样的话，等于作用就失效！

    特别是有的老年患者，本身就有黄疸，身体条件也不好或者是术后病人，一个腹部检查，时间长了在屏气扫描，就存在憋不住气的风险。

    有的序列，本身扫描时间就不短，采用屏气扫描的话，如果一次屏气采集完，需要病人憋气1分钟，这个基本上对于常人是很难的。所以，我们可以采用分段屏气的方法，设置一次屏气最多扫描多少层，这样的话，分几次屏气扫描完，不会导致单次屏气时间过长。

    举例来说：扫描一个腹部dual FFE双回波同反序列，扫描32层，5mm，需要32s。如果一次屏气的话，需要憋气32秒，这样患者很难做到。我们可以改成一次屏气扫描16层，在Max slices per breath hold里面输入16，这样的话，系统由于要扫描32层，分成两次扫描完，一次屏气时间缩短一半，屏气时间变成16秒，这样的话，一般稍微训练一下，患者都能完成。



图5：飞利浦的呼吸门控装置，都是无线蓝牙传送，不需要插线，非常方便



图6：呼吸门控装置如何放置，放置在被检查者呼吸动度最大的地方。

    当然，采用屏气扫描的话，我们不需要看患者的呼吸曲线，但是我还是建议大家把呼吸门控（检查被检查者呼吸曲线的装置放上）。

    很多使用西门子机器的用户，因为西门子系统比较喜欢用膈肌导航（或者相位导航）来做腹部，就不放置呼吸门控装置。

    因为，他们的逻辑是：我既然不使用呼吸触发这种方法来扫描，平扫我采用膈肌导航，不需要使用呼吸门控。动态增强，我用屏气扫描让被检查者屏气就行了，也不需要用到呼吸曲线。这样我就可以不用放呼吸门控。

    这种想法，理论上没有错，但是不规范。因为，你完全看不到里面被检查者的呼吸曲线情况，在让患者屏气的时候，操作员在外面扫描，他是不知道患者屏气情况好坏的。只有图像扫描完了，出来，他才根据图像判读。这个时候，问题就来了，你说病人没憋好气，病人说我憋气很好啊。没有证据！

    如果放了呼吸门控装置，即使我扫描用不上，我至少能够观察到患者的呼气情况。让患者屏气的时候，能够通过曲线观察到患者屏气是否良好。另外，不同患者屏气习惯不同。有的患者，你叫他屏住气的时候，他先猛吸一口气，再屏气。如果你没有放呼吸门控，你就不知道。你叫完屏气，点扫描，实际上，里面的患者偷了一口气，你不知道。如果有呼吸门控，你就知道，等他偷气结束后，再点扫描，就合适了。

    所以，规范操作的话，我都推荐放上呼吸门控，花不了多长时间，磨刀不误砍柴工。摆位多花10秒，外面扫描可以节约重复扫描。

二、呼吸触发（Respiratory Trigger, RT）

    除了屏气，呼吸触发是用得比较多的控制运动伪影的方法。采用前面说的呼吸门控装置，放置在患者呼吸动度大的部位，通过压力传感，来模拟出呼吸曲线。

    飞利浦的呼吸门控装置，一直是采用无线蓝牙传输，不用在机器上插线，非常方便。

    呼吸触发扫描，系统会检测呼吸曲线，通过参数设置，在呼气末期相对平台期，呼吸动度最小的时候，采集信号，这样的话，达到冻结运动的方法。



图7：呼吸触发模拟出呼吸曲线，在相对呼气末期，平台期采集信号，达到冻结运动的效果。

    呼吸触发中，最重要的参数就是设置Trigger Delay延迟触发时间。这个参数决定，系统什么时候开始采集信号。



    如上图8所以，系统会自动检测呼吸曲线，当由吸气转变会呼吸时，在吸气到呼气曲线下降的中点，有一个Trigger moment触发点。这个时候如果马上采集信号的话，由于还在进行呼吸，会有伪影。

    系统什么时候采集信号呢？系统会在触发点后，经过一个trigger delay延迟触发时间采集。



图9：呼吸触发信号采集过程示意图，触发点后，经过一个trigger delay开始采集。

    那么，我们希望，系统刚好经过一个trigger delay后，开始采集的时候，是在呼气末相对平台期，这样的话，冻结运动伪影效果越好。

    上面图8，是我们推荐的trigger delay的参数设置，根据每个病人的呼吸情况，大家在临床使用中，可以调整这个参数，保证扫描采集过程尽量在平台期完成。



图10：如图所以，trigger delay设置为0ms，即触发点后，马上采集信号，由于还在呼气曲线下降的过程中，会有呼吸运动伪影。



图11：同样一个患者，当设置了合适的trigger delay后，如果所以为500ms，采集信号在平台期采集，呼吸运动伪影消除。

三、膈肌导航（Navigator, Nav）

    呼吸触发扫描，存在一些问题，比如扫描小孩或者老年患者，由于呼吸动度小，可能探测的呼吸曲线微弱。或者有些病人，呼吸频率太快，根本就没有呼气末平台期，这个时候，我们还可以采用膈肌导航来做。

    飞利浦和西门子都可以使用膈肌导航，而且扫描速度也不慢。GE公司原来没有膈肌导航技术，最新的机器应该是有的。

    飞利浦中，膈肌导航，需要先放置一个导航条。导航条是一个利用一个二维的圆柱形脉冲激发，不停的扫描，来确定膈肌的位置。

    因为，膈肌在肝、肺之间。肝脏含有氢质子，扫描图像呈白的；肺部由于氢质子少，扫描图像呈黑的。黑白之间，就可以认为是膈肌位置，通过这个来判断膈肌位置，并且模拟出扫描曲线。



图12：飞利浦中，导航条的设置方位。一般要求将导航条设置在右侧膈肌位置，上1/3为肺组织，下2/3为肝组织。



图13：膈肌导航窗显示，扫描的时候，膈肌导航会模拟出呼吸曲线。



图14：膈肌导航后，如果根据导航曲线，模拟出呼吸曲线，进行运动伪影控制扫描，有两个选择。

    通过导航方法，模拟出呼吸曲线，再采用类似呼吸触发的采集方法。（这就等于，采用的是呼气末平台期采集信号，但是没有使用呼吸门控装置，而是通过膈肌导航模拟出呼吸曲线）。

    这种情况的话，呼吸补偿有两种方法，一个是Trigger，一个是Trigger and Track。

    Trigger的话，就只是类似于呼吸触发的方法，系统会根据导航模拟的曲线，在相对平台期采集。

    Trigger and Track的话，多了一个追踪功能。因为，随着扫描进行，有可能患者的呼吸情况有变化，膈肌中心位置发生变化，如果只采用trigger的话，会不准。采用Track，会实时real-time去校正这个位置，这样采集更准确。

四、心电同步（Cardiac Synchronization, CS）

    在扫描心脏的时候，我们肯定会用到各种心电门控技术去补充心脏的运动伪影。



图15：飞利浦中心脏同步技术。

    心脏同步技术可以用来补充心脏的运动。在飞利浦中包括：trigger, gate, retrospective。

    trigger，其实就是前瞻性门控技术，Acquiring data after threshold is reached。

    采用trigger以后，系统会自动识别QRS波，然后具体什么时候采集信号，会根据trigger来决定。



图16：trigger delay的设置，可以设置舒张中期，舒张末期，shortest，longest或者用户自定义。

    gate，也是一种前瞻性门控技术，Acquiring data in a certain time frame of heart-cycle。

    retrospective，是一种回顾性门控技术，一般用在做心脏电影Cine序列的时候，我们看到的心脏电影图像，一层有很多个phase，类似很多帧画面，连续播放就是电影图，能够看到心脏在一个R-R间隙或者心动周期里面的各种时期，就是用的回顾性门控技术。这种技术，在一个心动周期不同的时相phase采集数据，最后形成一个心动周期里，连续采集的类似动画效果。Dividing the heart-cycle in different phases。



图16：三种飞利浦心脏同步技术的区别

    采用心电同步技术，很多技师比较关心的一个问题就是如何贴心电极。

    不同公司，心电极的帖发会有差异，下图是飞利浦的帖发。







图17-19：飞利浦磁共振中，心电极的使用方法。

    3.0T中，由于磁场强度大，可能会导致心电模拟出来的T波比较高，这样有可能会和QRS波混淆，引起错误的识别。为了减小这种情况，可以采用右边的方法。



图20：心电门控VCG模拟出来的心电波形。

转载自：懋式百科全书