磁共振序列正式扫描前，系统都在做哪些准备程序？

教育 2024-10-31 08:02 四川

我们知道在磁共振扫描中，技师完成了被检查者的摆位后，在MRI设备上操作，选定了好了序列，完成了定位划线以后。在序列正式开始扫描前，一般机器还会做一些准备工作。这些准备工作有的是预扫描。

有的则不是预扫描，而是系统在开始正式扫描前，必须要进行的程序。

在进行磁共振成像中，完成了空间定位和序列参数设定并提交成像序列的设定，系统将自动开始运行成像序列并执行扫描，但是在开始序列运行和正式扫描之间往往需要等待间隔不等的时间。在这个时间段内，系统执行正式扫描前的预扫描流程以保证成像序列的稳定运行。这个预扫描过程通常是系统自动运行的，也可以通过手动执行以提高整体性能。在预扫描期间，系统往往会进行多次校准以确保指定协议的最佳性能，其典型的步骤包括：

1、匀场

进行磁共振成像要求成像区域具有较好的磁场均匀性以实现对应区域的信号激发和采集并实现不同空间位置的空间定位，所以良好的局部磁场均匀性是成像的前提。局部磁场均匀性会受到各种因素的干扰和影响包括外部环境的变化、设备自身状态以及患者引入等。在设备性能良好和无外部干扰的情况下，受检者进入磁场环境后对局部磁场的干扰将成为影响局部磁场均匀性的主要因素，需要通过梯度和高阶垫片线圈的电流进行轻微调整，以优化患者在场时的磁场均匀性。

局部磁场均匀性的调整往往是通过评估一定空间范围内相邻体素的频率和相位实现的。但是不同的成像对局部磁场均匀性的要求是不一样的，例如进行波谱成像和化学位移选择性组织抑制时，需要更高的局部磁场均匀性，此时需要使用更高阶的局部匀场技术；而进行多段大范围成像时，为了减少不同主磁场频率对空间位置偏移的影响，需要采用更为复杂的逐层匀场技术对不同成像容积和成像容积内不同层面的磁场均匀性进行调整（将在后续的内容中进行介绍）。

前文链接：磁共振参数的故事（十七）——均匀性校正

假设没有进行匀场，局部磁场不均匀，则MRI信号衰减得非常快。

2、发射衰减 / 增益调整

不同受检者人体大小和形状不同，将在射频线圈上产生不同的电磁 “负载”，为了在成像过程中按照序列参数的设定对磁化矢量进行相应的偏转，需要调整不同受检者存在的情况下线圈系统的谐振频率以及线圈阻抗（复电阻），以实现有效的能量传输，为每个患者校准射频脉冲的衰减器或放大器增益，以便获得适当的翻转角度。

在成像过程中需要使用一定电压的射频脉冲对组织进行激发，而电压的大小不仅取决于成像参数的设定如翻转角、射频脉冲的模式等，也与受检者自身的状态相关如肌肉脂肪比例，腹水情况以及高矮胖瘦等，所以即使序列参数设定一样，系统也需要额外评估受检者的情况，利用不同的电压进行射频脉冲的施加。

3、中心频率调整

人体组织中含有不同比例的水和脂肪，其共振频率相差数百赫兹。在临床使用的磁共振系统中，往往使用水的共振频率作为中心频率进行射频脉冲的激发和采集。中心频率的不同在二维或三维成像中将导致空间定位的误差和化学位移的不同，而在一维成像如波谱成像中将导致空间定位的错误进而影响对病变的判读。

局部磁场均匀性和水脂比例含量的多少是影响中心频率判断的重要因素。磁共振系统往往以氢质子含量多少和氢质子所处的共振频率综合确定成像的中心频率。因人体组织中水质子含量远大于脂质子，且水质子的共振频率为4.7ppm，根据这些特点很容易确定成像的中心频率。但是当出现脂质子含量大于水质子含量或者局部磁场非常不均匀而导致脂质子的频率偏移为4.7ppm时，系统可能会错误定位系统的中心频率，此时需要进行手动调整和确认。

在确认中心频率之后，系统一般会再次按照中心频率再次对B0场进行匀场并计算B0场场图以评估磁场均匀性。可以说，第一次匀场是为了更好地找到中心频率，第二次匀场是获得更好的容积范围内的磁场均匀性。

4、接收线圈信息确认与调整

完成了B0匀场、发射线圈的增益调整以及中心频率的确认，后一步就是确认接收线圈的信息和增益。该步骤主要实现两个目的：（1）明确接收线圈的类型、数量与空间位置；（2）预估接收线圈的信号增益以保证MR信号强度处于适当的范围，即对MR信号进行适当缩放，以保证接收获得的信号不太大也不太小。

接收增益的调整在一定范围内不会改变图像的组织对比，图像中不同空间位置的信号强度将按照等比例改变，所以这就是一般在临床应用中不会直接测量磁共振的信号强度进行病变判别和比较的原因。当接收线圈的信号增益过大时，将导致信号溢出伪影。

5、预脉冲准备

在正式开始成像信息的激发和采集之前，往往需要使用预准备脉冲对成像区域进行激发，类似运行成像序列一样，所以这类预准备扫描也称为Dummy Scan，以获得磁化矢量的稳态，提升后续正式扫描的图像质量。例如进行脑功能fMRI成像时，第一个成像周期所需的时间总是比后续成像周期的时间长，其根本原因就是系统在第一个成像周期内执行了Dummy scan，这种预脉冲准备的时间与成像序列的翻转角、TR等相关。

不同设备供应商的磁共振设备在执行正式扫描前的预扫描流程的步骤方面存在些许差别，可能存在顺序不太一样或者内容不太一样，但是执行预扫描流程的目的是一致的，都是为了保证正式扫描的执行和后续图像的重建。匀场、中心频率的选择、发射接收线圈信号增益的调整以及预脉冲准备都是为了保证正式扫描的顺利执行。有些设备供应商还会在预扫描流程中获取接收线圈对应不同空间位置的敏感度信息，其主要用于图像信号均匀度校正和并行采集重建等。

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