磁共振超SAR问题及应对方法

王宏杰，金锦江，褚永华

浙江大学医学院附属第二医院,杭州市,310009

0 引言

磁共振成像以其无电离辐射，极好的软组织对比性等优点在临床中发挥越来越重要的作用。磁场强度越高，被磁化的氢质子越多，图像信噪比越好，同时伴随着化学位移效应，血氧饱和度依赖效应等高场效应的增加，使波谱具有更高分辨力，脑功能激活信号变化更明显。但磁场越高，磁化氢质子被激发所需射频能量急剧增加，射频能量被人体局部吸收累积，导致局部组织温度逐步升高，因此磁共振成像中必须对SAR值进行监控[1]。日常操作中，磁共振技师经常受SAR超标困扰，轻则需要修改扫描参数，影响扫描时间和图像质量，重则磁共振宕机。

1 西门子AVANTO和VERIO磁共振SAR监控原理

比吸收率 (specific absorption ratio,SAR)通俗地讲是在扫描过程中，人体部位的射频能量吸收率。

SAR监控分为两部分，第一部分为：扫描前根据输入病人信息和检查部位进行序列中最大射频能量和平均射频能量评估，如果超出SAR标准，则需要修改序列参数；另一部分是：扫描过程中，实时监测计算射频能量峰值和平均值，一旦超出标准，则中断扫描。监测原理如图1所示，扫描中射频能量Pf，Pr，CV参与实时监测计算。

图1 SAR实时监控Fig.1 SAR real-time monitor

根据吸收能量W=发射能量W1-反射能量W2-激发能量损耗W3，通过Pick up coil耦合值进行计算。如果需要固定翻转角的能量，射频反射能量W2越大，则需更大的发射能量W1。扫描过程中SAR监控与发射能量Pf、反射Pr密切相关，因此发射回路任何环节出现反射过高都会引起超SAR问题。下面将结合实例，分析扫描前和实时监测时出现SAR问题的原因和解决方案。

2 扫描前超SAR

2.1 故障现象

此故障多发生在新装机场地，序列预扫描前，弹出对话框，要求必须修改层数、TR时间、翻转角等参数，否则不能扫描。

2.2 故障分析

2.2.1 体重不当

目前全球大多数国家采用IEC标准，做为本国SAR标准。IEC标准中，病人体重是SAR计算的主要依据，SAR=吸收射频能量（W）/重量（kg），操作技师输入体重过轻会严重影响SAR阈值计算。

2.2.2 参数不当

IEC标准处于不断迭代变化中，选择与设备软硬件相适应的IEC标准尤其重要。此外参数修改，如回波链长度、TR时间、RF pulse mode、翻转角等不合适都会引起超SAR。其中翻转角能量（W）和发射电压（V）关系为：

翻转角越大，所需发射电压越高[2]。另外，SAR值是一段时间的累积值，增大TR，减少回波链长度都是降低SAR值的方法。但是增加TR，减少回波链都将增加扫描时间，在磁共振扫描中通常难以接受。

2.2.3 环境温度过高

SAR监控阈值与外界温度紧密相关，大于24oC时，温度每升高1oC，SAR限值约降低0.5 W/kg。通常新装机场地病人不多，一些医院为了省电等原因关闭空调，不仅仅会造成设备所处温湿度难以保持而损坏，还会造成扫描时出现超SAR问题。

2.3 解决方案

（1）检查环境因素，设备间空调制冷效果是否良好，温度严格控制在24oC以下并且病人磁体洞内通风调至最高。

（2）注册新病人，体重选择标准70 kg，使用西门子原始序列 SIEMENS-Default Protocol中TSE，SPAIR，FLAIR等长回波链，高翻转角序列进行扫描，若原始序列未出现超SAR，则考虑为修改序列问题。

（3）Local Service→configuration查看所选择IEC标准，如IEC，IEC02，IEC95。若在初始配置中，选错适用标准，则使用过程中经常出现SAR超标。

3 扫描中超SAR

3.1 故障现象

序列已经开始扫描，突然弹框出现需要修改参数，之前相同序列、相同参数未出现此现象。

3.2 故障分析

若非自发射线圈，大多数此类问题都是BC射频曲线异常造成，以我院AVANTO 1.5 T磁共振为例，通过option-service-local service-testtool-BC，测量发射体线圈频率-反射因数曲线，AVANTO 射频曲线如图2所示。

磁体中心频率63.651 MHz，其射频曲线中Reflection Factor最小值出现在63.6 MHz附近，即磁体中心频率与Reflection Factor最小值重合，此时反射能量W2最小。如果射频曲线出现异常W2增加，随之系统增加发射功率W1以达到激发人体的目的，此时往往造成SAR超标。

3.3 解决方案 BC射频曲线调整

如图3所示（调节电容），BC上有三个可调电容：T1为0o调节电容，T2为射频90o，TD为0o和90o去耦合电容，如果Transmission位于-12 db和0 db之间则需要调节BC在梯度线圈的位置。T1顺时针旋转主要降低0o衰减频率，T2顺时针旋转主要降低90o衰减频率[3]。

3.4 自发射线圈问题

对于自发射线圈，也经常会遇到超SAR问题，排除扫描参数问题后一般有两种可能。

（1）线圈自身损坏，会影响B1场分布，B1场直接影响线圈发射效率，损坏后的线圈射频能量损耗大。

（2）自发射线电阻变化，发射电路需与50 Ω匹配，自发射线位于床板下，随床板运动会发生牵拉移位现象，如有轻微阻抗变化，将损耗射频能量。

4 超SAR完全不能扫描

4.1 故障现象

完全不能扫描，同时伴有RF watch dog error，Reflection too high 等射频报错出现，如图4所示。

4.2 故障分析

4.2.1 Pickup coil 故障

发射体线圈 power loss能量分别被pickup coil0和pickup1感应，如图5所示，信号经过衰减到Receiver 能够处理的指标范围。

通过Option-Service-Local service-QA-BC power loss可对Pickup0和pickup1值测量，BC power loss测试结果如图6所示，Pickup1值异常，系统此时出现SAR计算错误。

图4 射频报错Fig.4 RF error messages

图5 Pickup coil Fig.5 Pickup coil

图6 BC power loss测试结果Fig.6 BC power loss test results

4.2.2 BCCS 故障

Verio 使用head32线圈扫描时，经常出现SAR值过高，除定位像、弥散序列外，所有的SE序列都会要求进入FIRST LEVEL 模式，在FIRST LEVEL 模式下，就需要大幅度减少扫描层数，增加TR时间或减小翻转角。而其它部位，即使长回波链TSE序列，翻转恢复序列，均无超SAR现象。通过BC Tuning 和Coil power loss分别测试射频发射曲线和发射能量损耗均无异常。重新校准射频相关部分，均无异常。Head32使用原始序列依然会出现超SAR现象，即使改变系统的SAR Guideline也无任何作用。

分析发射系统工作原理，BCCS是Head32线圈和其它线圈的差别之处，其它部分完全相同。BCCS有两种不同发射模式：CP和TF（Trueform,EP），CP模式为32头线圈专用模式，TF模式为默认模式，测试时由于使用BC为发射接收线圈，所以测试无异常。而换头线圈后，系统由于故障未能切换至CP mode，而以TF发射，系统以CP 模式计算，造成SAR异常。

4.3 解决方案

pick up coil故障中30 dB衰减部分容易出问题，重新对此部分进行简单处理可解决问题。BCCS问题中由于自身切换异常，只有更换BCCS模块才能解决问题。此外，发射线路中接线松动，放大器功率部件自身故障等都会出现超SAR不能扫描现象，此类问题需要设备工程师解决。

5 讨论

当遇到超SAR问题时，从易到难进行排查，首先确定是否有操作相关问题，输入病人体重是否偏轻，序列参数是否有问题，房间温度是否达标。

确定操作无误后，明确所用线圈是否为自发射，若为自发射线圈，故障排查较为简单，排查自发射线圈本身或发射线阻值是否异常。如果为体线圈，需通过射频测试，先进行BC tunning和BC power loss测试，之后由信号回路从小到大依次展开查找问题。