并行采集技术在1.5T 8通道相控阵线圈头颅3D TOF MRA中的优化：体模研究

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(成都市第七人民医院CT/MRI室，四川 成都 610041)

并行采集技术是近年来应用于临床的MR快速采集新技术[1]，大大加快了采集速度，已广泛应用于MRA[2]、动态对比增强MRI[3]、心脏MRI、全身MRI及胎儿成像[4]，且可用于鉴别诊断良恶性病变[5]。尽管各公司并行采集技术原理基本相同，但所用名称却有所差别，GE公司将其命名为ASSET(array spatial sensitivity encoding technique)，适用于相控阵线圈，可提高采集速度。本研究针对ASSET技术在8通道相控阵线圈头颅3D TOF MRA中的优化使用，探讨最优FOV和ASSET加速因子(ASSET reduce factor，以下简称为R值)。

1 材料与方法

1.1 实验材料 GE公司标准MR头颅水模，直径17.0 cm；体部水模，16.5 cm×22.5 cm×33.5 cm。

1.2 仪器与方法 采用GE Signal HDe 1.5T MR扫描仪，8通道相控阵线圈。将头颅水模置于线圈正中，两侧放置海绵垫固定，在靠近线圈处放置体部水模。先行定位像扫描，再行校准扫描，而后定位3D TOF MRA序列，保证校准扫描中心、MRA序列扫描中心与水模中心一致。因水模呈球形，故仅进行轴位扫描，并确保所有扫描的位置相同。3D TOF MRA扫描参数：TR最小值，TE 3.0 ms，翻转角20°，带宽25 MHz，层厚1.4 mm，矩阵288(频率编码方向)×192(相位编码方向)，频率编码方向为前后，自动匀场，层间内插重建为2，共获得25幅图像。

1.3 实验步骤 依据校准FOV(calibration FOV， FOVc)不同分为A、B、C组，FOVc分别为30 cm×30 cm、35 cm×35 cm和40 cm×40 cm。

1.3.1 第1阶段 固定扫描FOV(scanning FOV， FOVs)为24 cm×24 cm，固定R值为2.00，相位FOV(phase FOV， FOVp)分别设置为0.75、0.88和1.00，对3组进行扫描，共获得9组图像。

1.3.2 第2阶段 先对A组扫描，固定FOVs为24 cm×24 cm、26 cm×26 cm，R值设置为2.00、1.75、1.50和1.25，分别扫描FOVp为0.75、0.88、1.00的3D TOF MRA序列，共获得24组图像。再对B组进行扫描，B组FOVs分别设置为24 cm×24 cm、26 cm×26 cm、28 cm×28 cm、30 cm×30 cm、32 cm×32 cm，R值和FOVp设置与A组相同，共获得60组图像。

1.4 图像质量评价 采用AW 4.4工作站，测量图像卷褶伪影及SNR(每组共25幅图像，选择中心层面第13幅图像进行测量)。测量两侧卷褶伪影间的最短距离(D，图1)，因水模直径为17 cm，图像中无卷褶伪影时记为D>17 cm。以卷褶伪影间距D>14.36 cm为卷褶伪影及ASSET伪影消失。将ROI置于水模中心，测量信号强度，测量水模外5 mm处左上、左下、右上、右下4个角的信号强度并取其平均值作为噪声，计算SNR=信号强度/噪声。记录各组图像的采集时间(acquisition time， TA)和相位方向分辨率(resolution on phase direction， Rp)。

2 结果

2.1 第1阶段 随FOVc增大，ASSET伪影逐渐加重，C组伪影明显(图2)。FOVs和R值固定的情况下，FOVp相同时，A、B、C组间伪影间距D值总体差异不明显；A、B、C组间TA相同，SNR逐渐降低(表1)。

图1 卷褶伪影间距D测量示意图 图2 FOVs为24 cm×24 cm、R值为2.0、FOVp为0.75时，随FOVc增大伪影逐渐加重 A～C.为同层面A组、B组、C组MRA图像

FOVpA组D(cm)SNRB组D(cm)SNRC组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组在不同FOVs、FOVp和R值下卷褶伪影的间距D(cm)

图3 固定FOVc=35 cm×35 cm、FOVs=24 cm×24 cm，A为R=2.0、FOVp=0.75，B为R=2.0、FOVp=1.0，C为R=1.25、FOVp=0.75，可见随R值降低和FOVp的增大伪影减轻

2.2 第2阶段 随着FOVs和FOVp增大以及R值减小，卷褶伪影间距D值逐渐增大直至消失(表2、图3)。A组中，当FOVs为26 cm×26 cm，R=1.25、FOVp=1.00、0.88及R=1.50、FOVp=1.00时，D>17.00 cm。B组中，当R=1.25、FOVs≥28 cm×28 cm时，D均>17.00 cm；R=1.50、FOVp=1.00、FOVs≥26 cm×26 cm时及FOVp=0.88、FOVs≥30 cm×30 cm时，D均>17.00 cm；R=1.75时，仅FOVp=1.00、FOVs≥30 cm×30 cm时，D>17.00 cm。

A、B组间FOVs=24 cm×24 cm和26 cm×26 cm的数据比较(表2)，B组在FOVs=24 cm×24 cm，R=1.25，FOVp=1.00、0.88时，其卷褶伪影间距D大于相同条件下A组的D值，且D均>17.00 cm。

R值及FOVp不变，TA不变；R值固定时，SNR随FOVs及FOVp增大而增高；FOVs及FOVp固定时，SNR随R值增大而降低；Rp随FOVs及FOVp的增加而降低；见表3。

2.3 最优参数 以D>14.36 cm为标准，FOVc=35 cm×35 cm时，综合分析SNR、TA和Rp，当FOVs为28 cm×28 cm，FOVp为0.75，R=1.25时，TA为45 s，低于平均扫描时间(48.33±6.51)s，SNR为37.52，略低于平均水平(41.49±6.83)，Rp为1.09 mm，高于平均水平(1.39±0.17)mm，故此参数组合为最优参数配置。

3 讨论

并行采集技术[6-7]是通过多线圈并行采集以增加K空间内采集位置的距离，达到减少K空间采样密度的目的，从而缩短扫描时间[8]。常用方法有SENSE技术[9]、SMASH技术和GRAPPAGE技术[10]。采用ASSET技术后，可提高采集速度，可在采集时间不变的前提下增加空间分辨力或增加3D采集成像的范围，提高图像质量并减少伪影[11]。另外，ASSET技术能大幅缩短扫描时间，有利于耐受性较差的患者以及扫描时间较长的序列，同时也减少了产生运动伪影的可能性。理论上最大R值可达到相控阵线圈的子线圈数目及相应的采集通道数，但由于ASSET技术采集的相位编码线减少，图像SNR降低，且SNR随R值升高而降低，当R值较大或线圈分布不合理时，可能出现未能完全去除的图像卷褶伪影，因此合适的R值选择尤其重要。并行采集技术也有其局限性，除SNR低外，还可能出现重建伪影，造成图像质量下降，有时需要同时采用其他技术减小ASSET伪影。田俊等[12]认为ASSET伪影的消除方法包括FOV及校准扫描范围需足够大，校准扫描定位要准确，线圈摆放位置要正确，确定线圈通道未损坏，校准使用线圈最大视野，FOVp选择1.00等，然而FOVc、FOVs、FOVp和R值的选择也特别重要。

既往研究[13]表明，我国华北地区男性颅骨最长径为14.36 cm，女性颅骨最长径为14.0 cm，且我国华北地区男青年体型比西南西北地区高壮[14]，因此本研究以卷褶伪影间距D>14.36 cm为卷褶伪影及ASSET伪影消失。球形水模的卷褶伪影相对于球体直径完全对称，故本研究仅测量两侧卷褶伪影间的最短距离D。

本研究通过比较不同FOVc的伪影，认为FOVc不宜过大，也不宜过小，以35 cm×35 cm为最佳。对于FOVs，本研究结果显示，随FOVs增加，卷褶伪影及ASSET伪影逐渐减轻至消失，SNR则逐渐升高，同时，由于矩阵不变，分辨力也逐渐降低。对于FOVp，卷褶伪影常发生于相位编码方向，且ASSET技术也是基于K空间相位编码线的获取和填充，故增加FOVp有助于减轻卷褶伪影及ASSET伪影、提高SNR。本研究结果也显示随FOVp增加，卷褶伪影及ASSET伪影逐渐降低并向两侧移动直至消失，但随着FOVp增大，而相位编码步数不变，Rp降低，同时TA延长增加。ASSET技术最重要的一个因素加速因子R，R值增大使采集速度加快、TA减短，但同时卷褶伪影和ASSET伪影也随之加重。

综上所述，本研究通过对标准水模进行研究，结果显示选择FOVc=35 cm×35 cm，FOVs=28 cm×28 cm，FOVp=0.75，R=1.25时，可获得伪影较小、分辨力较高的MRA图像，且扫描时间较短，为上述条件下的最优参数配置。