場均勻性和磁敏感效應(yīng)
靜磁場B0的均勻性是影響成像質(zhì)量的重要因素。根據(jù)拉莫公式,磁場和共振頻率成正比,磁場不均勻帶來的直接后果是頻率偏離。在成像體素內(nèi)的頻率不一致使自旋磁化失相位,導(dǎo)致信號的降低。在大尺度內(nèi)(FOV)考慮場不均勻性的影響,會引起圖像的幾何畸變;另外,共振頻率由于場不均勻而在大范圍內(nèi)分布,當使用頻率選擇脈沖進行選頻激發(fā)時,會出現(xiàn)不完全選擇激發(fā)或誤激發(fā),導(dǎo)致壓脂不徹底以及對水信號的誤飽和。
現(xiàn)代高場磁共振成像系統(tǒng)所使用的超導(dǎo)磁體均勻性很高,但是空磁體的高度均勻性在置入人體后會發(fā)生巨大的變化,這種變化是由磁敏感效應(yīng)所引起的(圖1-7)。
圖1-7 靜磁場均勻度是重要的磁體性能指標
當置入被掃描對象(人體)后,由于人體的內(nèi)部結(jié)構(gòu),對稱性和磁敏感性的不均勻影響,磁場均勻度會發(fā)生較大的變化,為了在盡可能均勻的磁場環(huán)境下成像,需要進行勻場
磁敏感效應(yīng)的大小描述的是不同的材料在磁場中被磁化的程度。材料被磁化后產(chǎn)生的附加場疊加在原來的靜磁場上,由于不同的材料(各類人體軟組織、骨骼、空氣、自由水)磁敏感性變化很大,變化的附加場導(dǎo)致人體置入后,場均勻度的大幅下降。
不同類型的組織邊界處由于磁敏感性的變化導(dǎo)致的磁場變化(PPM)和場強無關(guān),但以赫茲計算的頻率變化和靜磁場強度成正比,因此3T下的磁敏感引起的頻率差是1.5T的1倍,響應(yīng)的磁敏感偽影在3T也比1.5T顯著得多。
磁敏感效應(yīng)在梯度回波像上表現(xiàn)為信號缺失,信號缺失的原因是頻率差導(dǎo)致自旋之間的失相位。相位差=頻率差×回波時間(TE),縮短序列的TE時間,可以減小磁敏感效應(yīng)導(dǎo)致的信號丟失,當使用非常短的TE時間采集時(超短TE成像,TE小于500μs),在有金屬置入物的情況下,圖像的偽影也能減低到不影響結(jié)構(gòu)的清晰顯示。
EPI序列對磁敏感效應(yīng)非常敏感,主要表現(xiàn)為在組織界面附近圖像的變形。磁敏感效應(yīng)引起的頻率偏離在EPI回波鏈形成過程中的散相作用導(dǎo)致嚴重的偽影,因此縮短散相時間將有效地減低偽影,使用切換率高的梯度以及盡可能高的接收帶寬來減小回波間隙;使用并行采集技術(shù)同樣可以有效地縮短回波鏈的長度。
穩(wěn)態(tài)自由進動(SSFP)序列對場的不均勻性也很敏感。頻率偏離引起的偏共振效應(yīng)在SSFP序列的圖像上表現(xiàn)為周期性的帶狀偽影,場不均勻性越大,帶狀偽影的空間周期(條帶之間的距離)越小,即條帶越密。序列參數(shù)也影響帶狀偽影的表現(xiàn),SSFP序列的TR時間越短,條帶之間的距離越遠。因此使用高切換率的梯度和高接收帶寬來縮短TR時間,使帶狀偽影之間的距離加大,移到FOV邊緣甚至移出視野。
針對每一個受檢者的勻場操作是改善場均勻性的有效手段,其中包括通過三組梯度線圈對場不均勻性中的線性部分進行勻場校正的技術(shù)。對3T或以上的高場成像系統(tǒng),還有針對場不均勻性中的非線性部分進行補償?shù)母唠A勻場技術(shù):高階勻場需要額外的常導(dǎo)勻場線圈以及給高階勻場線圈提供電流的專用電源(圖1-8)。
圖1-8 FID信號持續(xù)時間越長,F(xiàn)T變換后的線寬越窄,對應(yīng)更好的勻場
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