并行采集技術在1.5T 8通道相控陣線圈頭顱3D TOF MRA中的優化：體模研究

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(成都市第七人民醫院CT/MRI室，四川 成都 610041)

并行采集技術是近年來應用于臨床的MR快速采集新技術[1]，大大加快了采集速度，已廣泛應用于MRA[2]、動態對比增強MRI[3]、心臟MRI、全身MRI及胎兒成像[4]，且可用于鑒別診斷良惡性病變[5]。盡管各公司并行采集技術原理基本相同，但所用名稱卻有所差別，GE公司將其命名為ASSET(array spatial sensitivity encoding technique)，適用于相控陣線圈，可提高采集速度。本研究針對ASSET技術在8通道相控陣線圈頭顱3D TOF MRA中的優化使用，探討最優FOV和ASSET加速因子(ASSET reduce factor，以下簡稱為R值)。

1 材料與方法

1.1 實驗材料 GE公司標準MR頭顱水模，直徑17.0 cm；體部水模，16.5 cm×22.5 cm×33.5 cm。

1.2 儀器與方法 采用GE Signal HDe 1.5T MR掃描儀，8通道相控陣線圈。將頭顱水模置于線圈正中，兩側放置海綿墊固定，在靠近線圈處放置體部水模。先行定位像掃描，再行校準掃描，而后定位3D TOF MRA序列，保證校準掃描中心、MRA序列掃描中心與水模中心一致。因水模呈球形，故僅進行軸位掃描，并確保所有掃描的位置相同。3D TOF MRA掃描參數：TR最小值，TE 3.0 ms，翻轉角20°，帶寬25 MHz，層厚1.4 mm，矩陣288(頻率編碼方向)×192(相位編碼方向)，頻率編碼方向為前后，自動勻場，層間內插重建為2，共獲得25幅圖像。

1.3 實驗步驟 依據校準FOV(calibration FOV， FOVc)不同分為A、B、C組，FOVc分別為30 cm×30 cm、35 cm×35 cm和40 cm×40 cm。

1.3.1 第1階段 固定掃描FOV(scanning FOV， FOVs)為24 cm×24 cm，固定R值為2.00，相位FOV(phase FOV， FOVp)分別設置為0.75、0.88和1.00，對3組進行掃描，共獲得9組圖像。

1.3.2 第2階段 先對A組掃描，固定FOVs為24 cm×24 cm、26 cm×26 cm，R值設置為2.00、1.75、1.50和1.25，分別掃描FOVp為0.75、0.88、1.00的3D TOF MRA序列，共獲得24組圖像。再對B組進行掃描，B組FOVs分別設置為24 cm×24 cm、26 cm×26 cm、28 cm×28 cm、30 cm×30 cm、32 cm×32 cm，R值和FOVp設置與A組相同，共獲得60組圖像。

1.4 圖像質量評價 采用AW 4.4工作站，測量圖像卷褶偽影及SNR(每組共25幅圖像，選擇中心層面第13幅圖像進行測量)。測量兩側卷褶偽影間的最短距離(D，圖1)，因水模直徑為17 cm，圖像中無卷褶偽影時記為D>17 cm。以卷褶偽影間距D>14.36 cm為卷褶偽影及ASSET偽影消失。將ROI置于水模中心，測量信號強度，測量水模外5 mm處左上、左下、右上、右下4個角的信號強度并取其平均值作為噪聲，計算SNR=信號強度/噪聲。記錄各組圖像的采集時間(acquisition time， TA)和相位方向分辨率(resolution on phase direction， Rp)。

2 結果

2.1 第1階段 隨FOVc增大，ASSET偽影逐漸加重，C組偽影明顯(圖2)。FOVs和R值固定的情況下，FOVp相同時，A、B、C組間偽影間距D值總體差異不明顯；A、B、C組間TA相同，SNR逐漸降低(表1)。

圖1 卷褶偽影間距D測量示意圖 圖2 FOVs為24 cm×24 cm、R值為2.0、FOVp為0.75時，隨FOVc增大偽影逐漸加重 A～C.為同層面A組、B組、C組MRA圖像

FOVpA組D(cm)SNRB組D(cm)SNRC組D(cm)SNRTA(s)1.007.0122.936.9922.906.8422.89380.883.9122.763.8918.513.9115.86340.750.9613.420.9812.991.0512.0529

表2 A、B組在不同FOVs、FOVp和R值下卷褶偽影的間距D(cm)

圖3 固定FOVc=35 cm×35 cm、FOVs=24 cm×24 cm，A為R=2.0、FOVp=0.75，B為R=2.0、FOVp=1.0，C為R=1.25、FOVp=0.75，可見隨R值降低和FOVp的增大偽影減輕

2.2 第2階段 隨著FOVs和FOVp增大以及R值減小，卷褶偽影間距D值逐漸增大直至消失(表2、圖3)。A組中，當FOVs為26 cm×26 cm，R=1.25、FOVp=1.00、0.88及R=1.50、FOVp=1.00時，D>17.00 cm。B組中，當R=1.25、FOVs≥28 cm×28 cm時，D均>17.00 cm；R=1.50、FOVp=1.00、FOVs≥26 cm×26 cm時及FOVp=0.88、FOVs≥30 cm×30 cm時，D均>17.00 cm；R=1.75時，僅FOVp=1.00、FOVs≥30 cm×30 cm時，D>17.00 cm。

A、B組間FOVs=24 cm×24 cm和26 cm×26 cm的數據比較(表2)，B組在FOVs=24 cm×24 cm，R=1.25，FOVp=1.00、0.88時，其卷褶偽影間距D大于相同條件下A組的D值，且D均>17.00 cm。

R值及FOVp不變，TA不變；R值固定時，SNR隨FOVs及FOVp增大而增高；FOVs及FOVp固定時，SNR隨R值增大而降低；Rp隨FOVs及FOVp的增加而降低；見表3。

2.3 最優參數 以D>14.36 cm為標準，FOVc=35 cm×35 cm時，綜合分析SNR、TA和Rp，當FOVs為28 cm×28 cm，FOVp為0.75，R=1.25時，TA為45 s，低于平均掃描時間(48.33±6.51)s，SNR為37.52，略低于平均水平(41.49±6.83)，Rp為1.09 mm，高于平均水平(1.39±0.17)mm，故此參數組合為最優參數配置。

3 討論

并行采集技術[6-7]是通過多線圈并行采集以增加K空間內采集位置的距離，達到減少K空間采樣密度的目的，從而縮短掃描時間[8]。常用方法有SENSE技術[9]、SMASH技術和GRAPPAGE技術[10]。采用ASSET技術后，可提高采集速度，可在采集時間不變的前提下增加空間分辨力或增加3D采集成像的范圍，提高圖像質量并減少偽影[11]。另外，ASSET技術能大幅縮短掃描時間，有利于耐受性較差的患者以及掃描時間較長的序列，同時也減少了產生運動偽影的可能性。理論上最大R值可達到相控陣線圈的子線圈數目及相應的采集通道數，但由于ASSET技術采集的相位編碼線減少，圖像SNR降低，且SNR隨R值升高而降低，當R值較大或線圈分布不合理時，可能出現未能完全去除的圖像卷褶偽影，因此合適的R值選擇尤其重要。并行采集技術也有其局限性，除SNR低外，還可能出現重建偽影，造成圖像質量下降，有時需要同時采用其他技術減小ASSET偽影。田俊等[12]認為ASSET偽影的消除方法包括FOV及校準掃描范圍需足夠大，校準掃描定位要準確，線圈擺放位置要正確，確定線圈通道未損壞，校準使用線圈最大視野，FOVp選擇1.00等，然而FOVc、FOVs、FOVp和R值的選擇也特別重要。

既往研究[13]表明，我國華北地區男性顱骨最長徑為14.36 cm，女性顱骨最長徑為14.0 cm，且我國華北地區男青年體型比西南西北地區高壯[14]，因此本研究以卷褶偽影間距D>14.36 cm為卷褶偽影及ASSET偽影消失。球形水模的卷褶偽影相對于球體直徑完全對稱，故本研究僅測量兩側卷褶偽影間的最短距離D。

本研究通過比較不同FOVc的偽影，認為FOVc不宜過大，也不宜過小，以35 cm×35 cm為最佳。對于FOVs，本研究結果顯示，隨FOVs增加，卷褶偽影及ASSET偽影逐漸減輕至消失，SNR則逐漸升高，同時，由于矩陣不變，分辨力也逐漸降低。對于FOVp，卷褶偽影常發生于相位編碼方向，且ASSET技術也是基于K空間相位編碼線的獲取和填充，故增加FOVp有助于減輕卷褶偽影及ASSET偽影、提高SNR。本研究結果也顯示隨FOVp增加，卷褶偽影及ASSET偽影逐漸降低并向兩側移動直至消失，但隨著FOVp增大，而相位編碼步數不變，Rp降低，同時TA延長增加。ASSET技術最重要的一個因素加速因子R，R值增大使采集速度加快、TA減短，但同時卷褶偽影和ASSET偽影也隨之加重。

綜上所述，本研究通過對標準水模進行研究，結果顯示選擇FOVc=35 cm×35 cm，FOVs=28 cm×28 cm，FOVp=0.75，R=1.25時，可獲得偽影較小、分辨力較高的MRA圖像，且掃描時間較短，為上述條件下的最優參數配置。