在第2章第八节已经介绍了K空间的概念和基本特性,我们知道K空间在相位编码方向上呈现镜像对称的特性,那么既然是对称的,理论上我们只需要采集填充K空间一半的相位编码线就已经足够,其余一半K空间未采集的相位编码线可以根据K空间在相位编码方向上对称性原理去模拟填充,即利用K空间中的第一条相位编码线去模拟填充最后一条相位编码线,用第二条相位编码线去模拟填充倒数第二条相位编码线,以此类推(图4-3-3)。但需要指出的是由于填充K空间中心的相位编码线决定图像的对比,非常重要,所以这部分相位编码线不能完全依靠模拟填充,而需要真实采集后填充。因此部分K空间技术至少需要采集填充略多于一半K空间的相位编码线。
图4-3-1 直接减少相位编码步级
A~D为示意图,当采集矩阵为20×20时,K空间必需填满20条相位编码线(A),重建出来的图像矩阵为20×20(B),每个像素为正方形(小黑方块所示)。当把相位编码线减少为10,这10条相位编码线填充于K空间的中心区域(C),重建出来的图像矩阵为20×10(D),每个像素在相位编码方向的径线增大一半而呈长方形,图像在相位编码方向的空间分辨力降低;E~F为腹部横断面梯度回波T1WI图像,请注意图像左下角的参数变化。图E矩阵为256×256,采集时间为24s(28层);图F把矩阵改为256×160,其他成像参数保持不变,采集时间缩短为15s,但图像空间分辨力的降低肉眼并未能觉察出来
图4-3-2 直接减少相位编码步级前后的变化
图示把矩阵从256×256(A)改为128×256(B)后,相位编码线减少50%,其像素从0.78mm×0.78mm增大到1.56mm× 0.78mm,相对信噪比从1增大到1.41
在临床成像过程中,在采集填充K空间略多于50%到100%之间分为几档,可以根据具体需求进行自由选择。采用这种技术,所采集的相位编码线仅真正填充了K空间的一部分,因此该技术被称为部分K空间技术,其中仅采集填充略多于一半K空间相位编码线的技术被称为半K空间技术或半傅里叶技术。
采用部分K空间技术后,采集时间将相应缩短,但由于真正采集的相位编码线(磁共振信号)数目减少,图像的信噪比将有所降低。如采用了半K空间技术后,图像的采集时间将缩短到原来的一半左右,图像信噪比降低到原来的70%左右,但空间分辨力保持不变(图4-3-4)。不仅二维成像时可以采用部分K空间,三维采集时由于在分层方向也采用相位编码,而且其相位编码同样是镜像对称的,因此三维采集时在分层方向上也可采用部分K空间技术。如GE新型的设备中,在User CVs界面中选择“partial kz”,则可设置3D快速梯度回波序列的分层方向的部分K空间技术。如果三维采集时在层面内及分层方向上均采用部分K空间技术,则可大大的缩短图像的采集时间。
GE公司的部分K空间技术在激励次数(number of excitation,NEX)参数中进行选择,当选择NEX小于1即为部分K空间技术,一般序列中有0.5、0.75两档可以选择(图4-3-5A)。西门子公司的设备把部分K空间技术称为部分傅里叶技术(Phase partial Fourior),可有4/8、5/8、6/8、7/8四档选择(4-3-5B),不同的序列可进行的选项有所不同。飞利浦公司把该技术称为半扫描(Half Scan)(图4-3-5C),在部分序列如SE、FFE或B-FFE只有该技术“yes”或“no”的选项,如果选择“yes”,则只采集略多于一半的K空间;而在一些序列如TSE,选择“yes”以后,可以选择半扫描因子(0.525~0.9)。
图4-3-3 部分K空间技术
A.示K空间在相位编码方向是镜像对称的,即相位编码线Ky=+128与Ky=-127是镜像对称的,Ky=+127与Ky=-126是对称的,以此类推;B.示采集信号时,只需要填充略多于一半的K空间,其中黑色的相位编码线代表填充K空间中心决定对比的磁共振信号,灰色的相位编码代表决定图像细节的磁共振信号;C.示K空间剩余部分可以根据K空间在相位编码方向的对称性原理来模拟填充,即利用第一条相位编码线去模拟填充最后一条相位编码线,用第二条相位编码线去模拟填充倒数第二条相位编码线,以此类推把整个K空间全部填充。图中的虚线表现的相位编码线即为模拟填充的相位编码线,由于这部分相位编码线无需采集,采集这部分相位编码线的时间被节约下来,图像的总采集时间缩短
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