高场MRI的SAR问题和抗电效应及解决方案(2)
B1场的不均匀性导致翻转角的偏离和图像的阴影，同时由于激发翻转角和图像对比度有关，不均匀B1像的对比度也是不均匀的；良好的脂肪压制效果需要在视野内每个空间位置的翻转角都是一致的，不均匀的B1同样导致抑脂不均匀。
补偿抗电效应的常规技术(1)多元接收线圈补偿发射线圈的不均匀性。 MRI图像的信号强度是由发射场和接收场共同决定的：抗电效应引起发射场的不均匀性。根据互易原理，同样的发射线圈用于接受时，会产生和发射场一样的非均匀偏差，二者的乘积关系作用于图像上。如果使用多通道线圈，用于接收时，情况则会得到改善：在3.0T这样的高场强下，由于抗电聚焦效应，鸟笼式容积发射线圈中心的B1场较强；多元接收线圈的每个单元的接收灵敏度随远离线圈而降低。二者的灵敏度分布互相补偿，得到均匀的图像。(2)基于SENSE的图像均匀性校正，在进行正式序列扫描前，获取发射线圈和多通道接收线圈的低分辨率参考图像，得到阵列多通道线圈的灵敏函数，使用得到的灵敏函数进行SENSE重建，得到均匀的图像。(3)绝热脉冲实现均匀压脂，脂肪压制需要压脂脉冲的翻转角180度满足要求，要实现均匀压脂需要均匀的翻转角分布，翻转角和脉冲的B1成正比，因此B1均匀性成为压脂的必要条件，抗电效应造成的非均匀的B1分布，影响压脂的效果。有一类脉冲具有和常规脉冲的不同的特性；绝热脉冲对B1场的不均匀性不敏感，当射频功率B1超过一定阈值时翻转角维持不变。只要使用满足阈值要求的B1幅度，在B1不均匀的情况下，仍能实现均匀的翻转角分布，在B0场均匀的前提下，实现均匀压脂。(4)使用抗电衬垫改善B1不均匀性使用溶液或生物胶质制成的抗电袋放置在腹部，可以在一定程度上减轻抗电效应引起的B1不均匀性，改善图像的质量。但是使用外加抗电袋需要考虑；对危重患者，抗电袋的重量会引起不适感；其效果和使用的序列有关；使用效果的个体差异性；在短TE序列参数的情况下，附加垫本身的信号可能是可见的；摆放方式影响使用的效果，配方含有顺磁性试剂时，得到最佳的抗电补偿的摆放可能带来静磁场的畸变，影响压脂的效果。(5)椭圆驱动发射，穿通的单发射源系统采用正交驱动。正交驱动并不能再人体中产生最均匀的B1场。当在一定程度偏离正交驱动时，能够使人体内B1场的不均匀性得到改善。单发射源系统只能采用固定的设置，不能对每一个病人进行个性化的调整。
补偿抗电效应的根本解决方案：多元发射高场系统从根本上解决抗电效应引起的B1长不均匀性的问题，必须进行射频发射匀场，即使用多个视频源，每个视频源对应独立的功率放大器，这样就可以独立灵活地控制每个发射源的幅度、相位、波形等参量，多个发射源对应的发射线圈单元合成均匀的发射场B1，多元发射系统能偶施行针对每个病人的个性化RF匀场。为了说明个性化RF匀场的必要性，不同解剖部位的模拟匀场设置并不重合；所有的模拟值和实际数据点偏离原点；不同部位的实际数据点有很大的离散性；由于数据点的离散型，只有少数的数据点靠近每个部位实际数据的平均位置。因此针对每个人体进行个性化的射频匀场是必要的。如果只是使用固定的平均设置，就會有相当一部分病人得不到最佳的射频匀场。而只有多源发射系统才能提供基于个体差异的射频匀场。
实性射频匀场带来图像质量的全面改善：抗电效应导致的图像阴影消失，均匀性提高；翻转角准确均匀，图像对比度均匀一致，图像诊断价值高，有利于定量分析；压脂效果均匀。均匀的B1场分布不仅消除了图像的抗电阴影，SAR的分布均匀性得到很大提高，局部高SAR的热点消失。局部SAR是约束3T扫描速度增加的主要原因，均匀的SAR分布意味着系统可以以更快的速度扫描，消除局部热点叶同时提高了扫描的安全性。飞利浦Achieva3.0T TX扫描仪解决了抗电效应，提高了图像的质量[1]。
总之，超高场下SAR的分布不均匀。不仅有扫描安全的问题，而且会限制扫描的速度，使高场的优势不能得到充分地发挥。多元发射技术通过射频匀场使SAR的分布均匀化，从根本上解决了局部SAR的安全问题，同时解除了对扫描速度的制约。人体和射频场之间的相互作用使B1场的分布长线个体差异很大的不均匀性，多源发射技术使用多个独立的发射源，灵活调节相位、幅度、波形、频率等发射参数，进行个性化匀场，改善B1分布使图像质量得到提高，而且能够提高扫描速度。
参考文献
飞利浦MRI临床科研部 (王晓明)
补偿抗电效应的常规技术(1)多元接收线圈补偿发射线圈的不均匀性。 MRI图像的信号强度是由发射场和接收场共同决定的：抗电效应引起发射场的不均匀性。根据互易原理，同样的发射线圈用于接受时，会产生和发射场一样的非均匀偏差，二者的乘积关系作用于图像上。如果使用多通道线圈，用于接收时，情况则会得到改善：在3.0T这样的高场强下，由于抗电聚焦效应，鸟笼式容积发射线圈中心的B1场较强；多元接收线圈的每个单元的接收灵敏度随远离线圈而降低。二者的灵敏度分布互相补偿，得到均匀的图像。(2)基于SENSE的图像均匀性校正，在进行正式序列扫描前，获取发射线圈和多通道接收线圈的低分辨率参考图像，得到阵列多通道线圈的灵敏函数，使用得到的灵敏函数进行SENSE重建，得到均匀的图像。(3)绝热脉冲实现均匀压脂，脂肪压制需要压脂脉冲的翻转角180度满足要求，要实现均匀压脂需要均匀的翻转角分布，翻转角和脉冲的B1成正比，因此B1均匀性成为压脂的必要条件，抗电效应造成的非均匀的B1分布，影响压脂的效果。有一类脉冲具有和常规脉冲的不同的特性；绝热脉冲对B1场的不均匀性不敏感，当射频功率B1超过一定阈值时翻转角维持不变。只要使用满足阈值要求的B1幅度，在B1不均匀的情况下，仍能实现均匀的翻转角分布，在B0场均匀的前提下，实现均匀压脂。(4)使用抗电衬垫改善B1不均匀性使用溶液或生物胶质制成的抗电袋放置在腹部，可以在一定程度上减轻抗电效应引起的B1不均匀性，改善图像的质量。但是使用外加抗电袋需要考虑；对危重患者，抗电袋的重量会引起不适感；其效果和使用的序列有关；使用效果的个体差异性；在短TE序列参数的情况下，附加垫本身的信号可能是可见的；摆放方式影响使用的效果，配方含有顺磁性试剂时，得到最佳的抗电补偿的摆放可能带来静磁场的畸变，影响压脂的效果。(5)椭圆驱动发射，穿通的单发射源系统采用正交驱动。正交驱动并不能再人体中产生最均匀的B1场。当在一定程度偏离正交驱动时，能够使人体内B1场的不均匀性得到改善。单发射源系统只能采用固定的设置，不能对每一个病人进行个性化的调整。
补偿抗电效应的根本解决方案：多元发射高场系统从根本上解决抗电效应引起的B1长不均匀性的问题，必须进行射频发射匀场，即使用多个视频源，每个视频源对应独立的功率放大器，这样就可以独立灵活地控制每个发射源的幅度、相位、波形等参量，多个发射源对应的发射线圈单元合成均匀的发射场B1，多元发射系统能偶施行针对每个病人的个性化RF匀场。为了说明个性化RF匀场的必要性，不同解剖部位的模拟匀场设置并不重合；所有的模拟值和实际数据点偏离原点；不同部位的实际数据点有很大的离散性；由于数据点的离散型，只有少数的数据点靠近每个部位实际数据的平均位置。因此针对每个人体进行个性化的射频匀场是必要的。如果只是使用固定的平均设置，就會有相当一部分病人得不到最佳的射频匀场。而只有多源发射系统才能提供基于个体差异的射频匀场。
实性射频匀场带来图像质量的全面改善：抗电效应导致的图像阴影消失，均匀性提高；翻转角准确均匀，图像对比度均匀一致，图像诊断价值高，有利于定量分析；压脂效果均匀。均匀的B1场分布不仅消除了图像的抗电阴影，SAR的分布均匀性得到很大提高，局部高SAR的热点消失。局部SAR是约束3T扫描速度增加的主要原因，均匀的SAR分布意味着系统可以以更快的速度扫描，消除局部热点叶同时提高了扫描的安全性。飞利浦Achieva3.0T TX扫描仪解决了抗电效应，提高了图像的质量[1]。
总之，超高场下SAR的分布不均匀。不仅有扫描安全的问题，而且会限制扫描的速度，使高场的优势不能得到充分地发挥。多元发射技术通过射频匀场使SAR的分布均匀化，从根本上解决了局部SAR的安全问题，同时解除了对扫描速度的制约。人体和射频场之间的相互作用使B1场的分布长线个体差异很大的不均匀性，多源发射技术使用多个独立的发射源，灵活调节相位、幅度、波形、频率等发射参数，进行个性化匀场，改善B1分布使图像质量得到提高，而且能够提高扫描速度。
参考文献
飞利浦MRI临床科研部 (王晓明)