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磁共振序列的命名及名称(不同厂家之间的序列名)(一)
转自 懋式百科全书,作者:李懋
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在使用磁共振成像,或者做科研,或者设计新成像方法的时候,我们离不开一个词,叫:序列。那么什么是磁共振的序列呢?
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在磁共振成像中,我们会首先利用射频脉冲RF激发成像区域,利用梯度场的产生及切换来进行每个质子的空间定位,再利用采集信号系统来采集磁共振信号,最后使用傅里叶变换及后处理等重建系统来重建图像。
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一、序列的概述
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序列就是:射频脉冲,梯度场和信号采集时间等相关各参数及其在时序上的排列组合。不同的组合,产生不同的序列,达到不同的图像权重(对比度)效果。
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一般的脉冲序列由五部分构成,即:射频脉冲,层面选择梯度(如果是3D序列则是范围选择梯度),相位编码梯度(如果是3D序列,就有两个方向的相位编码梯度),频率编码梯度,MR信号。
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图1:一个典型的脉冲序列图,由五部分主要内容构成
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二、序列的名称
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了解了序列的一些基本概念后,我们日常磁共振工作中,肯定会跟各种序列打交道。既然是不同序列,就有不同的名称。
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目前,由于制造商不同、序列设计理念差异、序列名称命名规则、版权等问题,序列的名字名称并不统一。大家使用不同的磁共振设备,序列名称并不相同,甚至是千差万别,这样的话对于才使用磁共振的初学者容易造成混淆及模糊。
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图2:不同的主要磁共振制造商序列名字的不同
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图3:不同的主要制造商参数名称的差异
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磁共振序列的名称当然不是胡乱命名,也有很多磁共振的国际学术团体及组织对一些序列名称经过讨论来最终确定。
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但是鉴于磁共振序列的开发灵活性,各制造商之间的差异性以及设计序列人员及机构的版权性,目前磁共振序列的名称还是比较杂乱的。
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一个新的磁共振序列如何命名并无明显的规则,但是大体上遵循两点:
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1.符合这个序列的特点及物理原则或者作用;
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2.名字叫得响亮,便于宣传(这一点体现在不同制造商的序列取名)。
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比如:三维容积内插快速扰相T1WI梯度回波序列。
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Philips(荷兰皇家飞利浦),GE(美国通用),Siemens(德国西门子)三家都有这个序列。但是名字千差万别。
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GE公司叫“Liver Acquisition with Volume Acceleration”,简称LAVA,中文翻译为拗口的“肝脏加速容积采集成像”;
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西门子公司这个序列叫“Volumetric Interpolated Breath-hold Examination”,简称VIBE,中文翻译为同样拗口的“梯度回波容积插值屏息扫描”,注意,VIBE还有一种叫法,叫“Volumetric Interpolated Body Examination”,仍然叫VIBE,翻译为“梯度回波容积内插体部检查”;
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皇家飞利浦这个序列叫“enhanced-T1 High Resolution Isotropic Volume Examination”,简称e-THRIVE,中文翻译“T1高分辨各向同性容积激发”。
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我们可以看到,这个序列的基本原理是“三维容积内插快速扰相T1梯度回波序列”。三家公司在命名的时候,都考虑到了序列的原理及特点。三家公司都强调了是容积激发(也就是三维3D扫描)。
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不同的是,GE强调的是肝脏,加速;西门子强调的是屏息,内插;飞利浦强调的是它的权重T1以及高分辨。
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当然,除了这个规则,我前面说了,制造商在给一个序列命名的时候,一个重要原则是叫得响亮。这样这个序列才能一炮打响,被人叫得朗朗上口。
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GE的LAVA序列,发音拉~瓦~,两音节发音,容易记住。并且简写LAVA的英文意思是:火山喷出的岩浆。有木有一种喷出来的爆发的感觉;
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西门子的VIBE序列,发音歪~布~,同样两音节发音,容易记住。简写VIBE的意思有震波,念起来比较有气势;
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飞利浦的e-THRIVE,发音要复杂一点,加上e的话,是四个音节,发完音嘴巴刚刚闭合,以吸气音收尾。简写THRIVE的英文意思是:繁荣,兴旺。非常吉利。
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三家公司的这个序列,被用来常做腹部的动态增加扫描。当然,这些序列还可以用来做其他部位。
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不过,现在随着技术的发展,三家公司也不在这个序列上做竞争了,因为现在大部分腹部动态增强三家公司都用新技术了。这个技术就是改良后的DIXON技术。同上面一样,三家公司的序列会有技术及设计理念上的不同,名称当然不同。
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飞利浦中,新的做腹部的DIXON序列叫“mDIXON FFE XD”,m为modified,取优化,改良的意思,FFE代表这个序列是梯度回波的,XD是飞利浦的加强版序列的意思。
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西门子中,DIXON技术做腹部的动态增强序列叫“DIXON-VIBE”,这个很好理解就不用再解释了。
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GE公司中,这个技术叫“LAVA-Flex”。
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三、SE序列及相关衍生序列
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SE(spin echo, SE)序列又叫自旋回波序列,学磁共振的要是说不知道SE代表什么意思,那就需要重新去学习。
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图4:SE序列的序列脉冲图。一个90°脉冲激发,经过1/2的TE时间,采用180°重聚脉冲把相位重聚,然后再经过1/2的TE采集信号,得到SE回波
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三家主流公司的SE序列,名称都一样叫SE。这里主要麻烦的是很多SE序列衍生出来的序列。
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首先第一个就是快速自旋回波,多了一个快速二字。
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图5:快速自旋回波的序列脉冲图。一个90°脉冲后,经过多个180°(理论上后面很多重聚脉冲度数不是180°)重聚后,采集多个信号,填充到一个K空间中。这样能够非常快的加速
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美国的GE公司中,快速自旋回波序列叫FSE(Fast Spin Echo, FSE),F代表fast,快速的意思,这个很好理解。
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而两家欧洲的主流制造商,荷兰的皇家飞利浦和德国的西门子,快速自旋回波序列叫TSE(Turbo Spin Echo, TSE),T代表Turbo,涡轮增压,快速的意思。
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快速自旋回波成像速度都已经很快了,能不能再快。当然可以,做成单激发的就可以了。
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图6:SE序列,TSE序列(常规的多激发Msh)以及TSE-SSh(单激发TSE序列)的比较。在TSE-SSH中,一次激发,就把一幅图的K空间线全部填充完,速度非常快
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这个序列在飞利浦中,就叫TSE-SSH,ssh代表single-shot,单激发。
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图7:飞利浦对比参数栏,在Fast Imaging mode中shot mode,改成single shot单激发,即可。注意到,下面的Half Scan半扫描也是打开的
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西门子中,采用单激发TSE序列,打开半扫描(同飞利浦一样),这个序列就有一个专有名称。HASTE(half-Fourier acquisition single-shot turbo spin-echo, HASTE)。half-Fourier代表半傅里叶扫描,等于飞利浦中的Half Scan半扫描。
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GE公司中,单激发FSE序列叫“SS-FSE(single shot Fast Spin Echo)”,都有single shot,代表单激发。
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另外,为了在短TR时间,也达到T2权重,我们会用一个负90°的脉冲,把横向磁化矢量打回纵轴,加速纵向T1恢复,这个序列在三家公司都有,专业术语叫快速恢复快速自旋回波,同样三家公司名称不一样。
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图8:快速恢复快速自旋回波示意图。一个负90°脉冲,把横向磁化矢量直接打回纵向,加速组织的纵向恢复速度,好为下一次成像提供高对比
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飞利浦公司,这个序列及相关参数叫DRIVE(DRIVen Equilibrium, DRIVE),驱动平衡。
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西门子公司,这个序列叫TSE-RESTORE。
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GE公司,这个序列叫FRFSE(Fast Recovery FSE)。
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四、3D自旋回波序列
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这里说3D序列为什么特别强调自旋回波序列,好多人不太理解。因为,3D的梯度回波序列太普遍,没有单独讲的必要。而3D自旋回波序列很重要。
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原来技术发展还不到位的时候,做3D的自旋回波序列时间非常长,扫描一个序列需要10-20分钟,这也就限制了3D自旋回波序列的临床应用。而随着并行采集技术以及优化可变翻转角技术的成熟,现在的3D自旋回波序列扫描得非常快,临床应用大大加宽。
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以下内容,所写的3D序列就是默认为3D自旋回波序列,请大家注意。
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飞利浦的3D序列用途很广,名称叫VISTA(Volume ISotropic Turbo spin echo Acquisition, VISTA),中文翻译过来叫:各向同性的快速自旋回波容积(3D)采集。强调的是:各向同性,这样做完了方便做任意方向的重建,也体现了3D采集的价值;快速,速度慢了当然不行。这个VISTA发音和电脑的一个系统一样,维~斯~塔,听着特别有霸气,便于记住。VISTA的英文意思是:远景,展望。非常富有深度。
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西门子的3D序列,名字叫SPACE(Sampling Perfection with Application optimized Contrast using different flip angle Evolution, SPACE),名字太长啦。这里西门子的这个英文全称命名就把这个序列运用的技术都解释了。提示了:采用最优翻转角来提高对比度的技术。这个序列SPACE,英文直译是空间,间隔的意思。西门子把它宣传为一个比较响亮的商业名字“魔方扫描”。
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GE公司的3D序列叫CUBE,主要是采用的3D-FSE-XETA(3D Fast Spin Echo with an eXtended Echo Train Acquistion),简写CUBE(CUBE是起的商品名,便于记住)。看英文名全称就知道,这个技术强调通过调整重聚脉冲角度,来延长信号衰减采集信号。另外,CUBE的英文意思,就是立方体的意思,代表容积采集。
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五、抗运动伪影的采集技术
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在消除运动伪影方面除了传统的门控技术,屏息,还可以在序列上做手脚,采用放射状填充K空间,这样K空间中心决定对比度的得到反复填充,周边决定解剖细节的填充不多,这样再通过校正运算,去除运动伪影。
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三家公司都有这个技术。
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图9:螺旋桨/刀锋/风车采集填充K空间去除运动伪影原来
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GE公司,运用这种技术的序列叫Propeller(Periodically Rotated Overlapping Parallel Lines with Enhanced Reconstruction, Propeller),就是我们常说的螺旋桨技术或者螺旋桨采集或者螺旋桨扫描。Propeller的英文意思就是螺旋桨。
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飞利浦公司,运用这种放射状填充K空间进行运动伪影校正的序列叫做MultiVane,最新一代叫MultiVane XD。可以在任何方向使用,并且结合并行采集,这样可以大幅度减少扫描时间,提高图像稳定性。我在培训的时候,在颈部,盆腔,很多时候都采用这种技术结合飞利浦王牌mDIXON TSE,效果非常好,既节约扫描时间,又保证图像稳定,而且还扫描一出二。MultiVane的英文意思是风车,所以,我们又叫这种技术为风车技术,而且飞利浦来自荷兰,荷兰是风车之国,多么浪漫。
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图10:在飞利浦对比度参数栏里,把Acquisition mode改为MultiVane,既可以采用这种方法
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西门子这种技术叫Blade,英文意思是刀锋。所以,西门子这种技术叫刀锋技术。
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六、后记
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磁共振序列太多了,如果要全部写完序列的名称,命名,估计写5次都写不完。第一部分,先把自旋回波等主要序列写了。梯度回波序列是一大类,后面部分再写。
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另外,在写这个内容的时候,根据大家使用机器的不同,每家医院有不同厂家的机器。这里主要写的是GPS,飞利浦,西门子,GE三大家。当然,其他厂家及很多国产厂家也有各种序列及技术,这里就不再一一列举,请大家谅解。
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由于对另外两大家,西门子和GE熟悉程度没有飞利浦熟悉,所以,如果行文过程中有名词性及学术性错误,欢迎相关两个家的同仁指出及斧正,谢谢。
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磁共振分厂家,但是磁共振原理及技术不分厂家,所以行文中,我尽120%分力,保证公正,不偏倚。
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李懋 2017.08.14
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