西门子MRI技术系列03-相关参数

翁志蓬

相关参数的缩写及定义：
TR（重复时间）：脉冲序列相邻的两次执行的时间间隔。
TE（回波时间）：是指产生宏观横向磁化矢量的脉冲中点到回波中点的时间间隔。
Slice turbo factor（断层加速因子）：即回波链长度（ETL），出现在TSE序列或EPI序列中。是指一次90°激发后所产生和采集的回波数目。
Echo spacing（回波间距）：即回波间隙（ES），出现在TSE序列或EPI序列中，是指回波链中相邻两个回波中点之间的时间间隙。
TI（反转时间）：仅出现在具有180°反转预脉冲的脉冲序列中，是指180°反转预脉冲中点到90°（或小角度）脉冲中点的时间间隔。
Averages（平均次数）：也称激励次数（NEX）或信号平均次数（NSA）或信号采集次数（NA），是指脉冲序列中一个相位编码步级的重复次数。
Concatenations（分次采集）：一个序列全部图像的采集次数。
TA（扫描时间）：也称采集时间，是指整个脉冲序列完成信号采集所需要的时间。
Slice thickness（层厚）：图像的厚度。
Dist. factor（距离因子）：也称层间距，是指相邻两个层面之间的距离，单位为层厚的百分数。
Phase enc. dir.（相位编码方向）：
FoV read（读出FoV）：频率编码方向（与相位编码方向垂直）的实际尺寸，单位为mm。
FoV phase（相位FoV）：相位编码方向的实际尺寸，表示为FoV read的百分数。
Base resolution（基本分辨率）：频率编码方向的像素数目。
Phase resolution（相位分辨率）：相位编码方向的像素数目，表示为Base resolution的百分数。   
Slice resolution（断层分辨率）：仅出现在三维扫描序列中，表示为Base resolution的百分数。
Slice group（断层组）：二维扫描序列中，一个扫描序列分成多少组扫描，默认情况下为1。
Slices（断层数）：二维扫描序列中，一个扫描序列完成的图像数目。
Slab group（断层厚片组）：三维扫描序列中，一个扫描序列分成多少组扫描，默认情况下为1。
Slabs（厚片）：三维扫描序列中，一个扫描序列完成的体积块数。
Slice per slab（每厚片内层数 ）：三维扫描序列中，每个体积块的图像数目。
Bandwidth（带宽）：也称采集带宽，为系统读出回波信号的频率，亦即单位时间能够采集的采样点数。
Flip angle（翻转角）：也称偏转角度或激发角度。是指射频脉冲的能量，能量越大翻转角越大。SE和TSE序列常用的偏转角为90°-180°，梯度回波序列常用的偏转角为＜90°。

翁志蓬

TR（重复时间）：脉冲序列相邻的两次执行的时间间隔。
在自旋回波（SE）和快速自旋回波（TSE）序列中TR即指两个90°脉冲中点间的时间间隔；在梯度回波TR是指相邻两个小角度脉冲中点时间的时间间隔；
在反转恢复和快速反转恢复序列中，TR是指相邻两个180°反转预脉冲中点间的时间间隔；
在单次激发序列（包括单次激发快速自旋回波和单次激发EPI）中，TR等于无穷大。
TE（回波时间）：是指产生宏观横向磁化矢量的脉冲中点到回波中点的时间间隔。
在SE序列中TE指90°脉冲中点到自旋回波中点的时间间隔。
在梯度回波中指小角度脉冲中点到梯度回波中点的时间间隔。
在TSE序列中TE指90°脉冲中点到填充K空间中心区域的回波中点的时间间隔（有的公司称为有效回波时间effective TE）
TI（反转时间）：仅出现在具有180°反转预脉冲的脉冲序列中，是指180°反转预脉冲中点到90°（或小角度）脉冲中点的时间间隔。
以上参数结合脉冲序列结构图综合分析，会更好理解。

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Slice turbo factor（断层加速因子），Echo spacing（回波间距）：均为TSE序列或EPI序列的特有参数，前者是指180°聚焦脉冲的数量，后者是指两个180°聚焦脉冲中点的距离。

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TA（扫描时间）：《磁共振成像技术指南-检查规范、临床策略及新技术应用》一书中给出二维扫描及三维扫描的TA计算公式，但在实际运用中，TA受很多因素（如是否施加脂肪抑制，是否采用并行采集技术等）影响，单纯应用这两个公式是不能计算出实际扫描时间的。只能是以序列默认参数的扫描时间作为参考，调整参数后观察TA的变化。

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Phase enc. dir.（相位编码方向）：相位编码、频率编码、空间编码的原理非常复杂，简单地说，就是一个MRI扫描序列，除了施加射频脉冲外，还需要施加相位编码梯度、频率编码梯度及空间编码，才能形成MRI图像。西门子设备只显示“相位编码方向”参数，是因为一旦确定相位编码方向，则频率编码方向必然与之垂直，而空间（西门子称之为断层）编码方向是在这两个编码方向的“Z”轴方向，所以只需要设置相位编码方向即可。
相位编码方向的一般设置为图像的短轴方向，如颅脑横断面为左右方向，胸腹部横断面为前后方向等，但有时候为了避开血管搏动干扰，相位编码方向会设置为长轴方向，须灵活运用。
FoV和分辨率：FoV和分辨率的概念和单位不同，FoV指的是图像的实际尺寸，单位是mm；而分辨率则是指FoV内像素的数量，单位为Piex（像素点）。在西门子MR机器上，读出FoV是具体数值，而相位FoV是读出FoV的百分数；基本分辨率也是具体数值，而相位分辨率及断层分辨率均为相位分辨率的百分数。
FoV read（读出FoV）：频率编码方向（与相位编码方向垂直）的实际尺寸，单位为mm。
FoV phase（相位FoV）：相位编码方向的实际尺寸，表示为FoV read的百分数。
Base resolution（基本分辨率）：频率编码方向的像素数目。
Phase resolution（相位分辨率）：相位编码方向的像素数目，表示为Base resolution的百分数。    
Slice resolution（断层分辨率）：仅出现在三维扫描序列中，表示为Base resolution的百分数。

FoV和分辨率说起来挺复杂，但是看看下面这幅图就会觉得很简单的。这是个颅脑T2WI薄层横断面图像，参数卡上的数值显示为：FoV read：223；FoV phase：80；Base resolution：256；Phase resolution：80。

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Voxel size（像素大小）：像素大小=（读出FoV/基本分辨率）*（相位FoV/相位分辨率）*层厚。
还是以上面这个颅脑T2WI薄层横断面图像为例，该图像的层厚是2mm，因此其Voxel size值为（223/256）*[(223*80%)/(256*80%)]*2=0.9*0.9*2mm^3。

翁志蓬

Slice group（断层组）及Slices（断层数）是二维成像的概念，比较好理解，就是一个扫描序列的图像分成多少组扫描，每组有多少幅图像。
Slab group（断层厚片组）、labs（厚片）及Slice per slab（每厚片内层数 ）是三维成像的概念，理解起来有点麻烦，首先要明确的是三维扫描是一个体积扫描，我们将这个体积（立方体或长方体）分成几块（Slab group），每一块又分成几小块（labs），每一小块内有几幅图像（Slice per slab）……，绕晕了吧？
来点更晕菜的：Averages（平均次数）和Concatenations（分次采集）
Averages（平均次数）指的是脉冲序列中一个相位编码步级的重复次数。
Concatenations（分次采集）的概念非常复杂，在不同序列有不同的定义：定位片的Concatenations为3，是指3个方位分别采集；二维扫描序列中，一个序列最多只能扫描n幅图像，当扫描的图像数目大于这个数目时，就必须分成2次进行扫描了，以此类推；三维扫描序列中，则是指labs（厚片）的数量乘以每个labs的采集次数；而对于带有呼吸门控、心电门控的序列，Concatenations（分次采集）的次数与呼吸及心律相关；对于间隔扫描模式，则是人为地设置Concatenations（分次采集）次数。

下面我们来通过一个具体序列来理解上面这些名词：
颅脑T1WI（横）：使用序列 SE；TA 1:11；Slice group 1；Slices 19；Averages 1；Concatenations 1。
这个序列在1分11秒完成19幅横断面图像的扫描，平均次数为1，采集次数也为1。如果我们将平均次数设置为2的话，那么扫描时间将延长1倍（2:22）；如果我们想扫描20幅图像的话，可能1次采集不能完成，则Concatenations会自动设置成2，扫描时间也将延长1倍。

翁志蓬

Bandwidth（带宽）：带宽的概念非常费解，我是理解不了了。我只记住的是：带宽越宽，采集速度越快，但图像信噪比减低；带宽越窄，采集速度越慢，但图像信噪比增高。
Flip angle（翻转角）：这个概念我以前一直误解了。以前我以为是射频脉冲施加于物体上的角度，就如光线以不同的角度照在镜子上一样。现在才知道应该是射频脉冲能量的大小，能量越大，被施加物体的氢离子偏转角度越大，就如推不倒翁，用的力气越大，不倒翁倒伏的角度越大。

用“推不倒翁”来解释脉冲序列很直观，比如说用足够的力气可以将不倒翁完全推倒在地，相当于90°射频脉冲（自旋回波），用不同的力气可以将不倒翁不同程度（角度）地倒伏，这就是小角度激励（梯度回波），不倒翁完全倒地后恢复直立所用的时间当然比倒伏一定角度后恢复直立的时间要长，这就是梯度回波成像时间快于自旋回波的原因……有兴趣的同行可以将这个比喻延伸扩展，形成一套解释MRI原理的理论，应该比“陀螺说”、“爬楼梯说”更有意思。

翁志蓬

effctive TE（有效回波时间）：其他的机器上是指快速自旋回波序列中，射频脉冲中点到填充K空间中点的那个回波中点的时间。而在西门子的机器上并没有出现这个名词，害我找了很久，最后才恍然大悟：西门子机器快速自旋回波序列上的TE实际上就是effctive TE！概念不统一真是害死人呀！

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