TrueForm技術(shù)概論

西門子醫(yī)療(中國)磁共振事業(yè)部 編譯

西門子醫(yī)療(中國)磁共振事業(yè)部

1 TrueForm 射頻系統(tǒng)

在高場磁共振系統(tǒng)(如：3.0 T系統(tǒng))中，射頻場的不均勻性是一個普遍存在的問題，臨床上急需依靠新技術(shù)來改善圖像質(zhì)量。目前通常的辦法是使用采樣射頻飽和(吸收)墊，但這對患者和醫(yī)生使用起來都非常不便。

TrueForm 射頻系統(tǒng)為此提供了智能化的解決方案，其不但對系統(tǒng)硬件進(jìn)行革新，同時也針對應(yīng)用和后處理環(huán)節(jié)進(jìn)行了改進(jìn)，從而確保了在整個身體區(qū)域內(nèi)的射頻場均勻性。主要包括以下幾方面：

1.1 TrueForm Excitation(TrueForm 激發(fā))

采用經(jīng)過優(yōu)化了幅度和相位的雙通道射頻并行激發(fā)系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)射頻激發(fā)，一方面可獲得雙倍的射頻場均勻性，另一方面還可降低10%以上的SAR值(圖1)。

與其他雙通道射頻發(fā)射系統(tǒng)(如：Achieva TX的MultiTransmit 技術(shù))不同，TrueForm 可靈活調(diào)節(jié)兩套射頻激發(fā)的幅度和相位差，更有效地驅(qū)動雙端口體線圈，而不必一定采用兩路等幅度且正交(90°相位差)的射頻激勵。后者由于射頻場與患者身體的相互作用，往往不能取得預(yù)期的效果。關(guān)于這一點(diǎn)，學(xué)者Nistler等的研究早已進(jìn)行了充分的論證，具體可見文章：“J.Nistler et al.Homogeneity Improvement Using A 2 Port Birdcage Coil, ISMRM Proceedings 2007”。

由于TrueForm所需的射頻幅度和相位優(yōu)化是在系統(tǒng)校準(zhǔn)時就完成的，因此至少可為每次掃描節(jié)省約1 min的時間。基于精準(zhǔn)的患者模型、系統(tǒng)SAR值計算、Hugo模型等的幫助，TrueForm在射頻激發(fā)的層面上有效地加快了掃描速度、提高了圖像質(zhì)量。

1.2 a-SPACE (高級SPACE序列)

采用組合絕熱激勵脈沖的a-SPACE序列，為SPACE技術(shù)的高級版本，對射頻場的不均勻分布不敏感，從而克服射頻場不均勻(圖2)。a-SPACE序列在成像過程中發(fā)揮了重要作用，可以有效克服射頻場不均勻?qū)D像的影響，進(jìn)一步改善圖像質(zhì)量。

1.3 B1-Filter(射頻濾波器)

具備可自動調(diào)節(jié)的實(shí)時信號濾波器，能夠在不影響圖像對比度的情況下消除所有的殘余射頻場效應(yīng)，改善信號強(qiáng)度的均勻性。作為TrueForm技術(shù)的后處理環(huán)節(jié)，B1-Filter 雖不能提供更多的診斷信息，卻可以大大改善診斷圖像質(zhì)量，幫助臨床醫(yī)師更好地進(jìn)行診斷(圖3)。

2 TrueForm梯度系統(tǒng)

圖1 射頻場細(xì)節(jié)對比(箭頭表示射頻場的不均勻性，在TrueForm 應(yīng)用之后得到了矯正)

圖2 水模成像信號強(qiáng)度圖(a-SPACE顯著改善了圖像信號的不均勻性)

圖3 圖像信號強(qiáng)度剖面圖(顯示B1效應(yīng)，TrueForm令殘余B1場完全消除)

TrueForm梯度設(shè)計明顯改善了系統(tǒng)的梯度線性度，這一技術(shù)不僅提高了定位的精度，并對一些非迪卡爾坐標(biāo)系下的成像具有重要意義，TrueForm為高場磁共振提供了前所未有的圓柱形梯度線性空間，與TrueForm磁場共同作用，減少圖像無用的邊緣變形，提高整個掃描野內(nèi)脂肪飽和效果，獲得極佳的圖像質(zhì)量。

TrueForm梯度的出現(xiàn)令短磁體高場磁共振系統(tǒng)輕松實(shí)現(xiàn)50 cm的大Fov，一方面通過減少圖像中變形的邊緣區(qū)以提升圖像質(zhì)量(圖4)，另一方面還可以獲得更好的大范圍脂肪抑制效果。在大視野多段掃描中，與傳統(tǒng)橢球形梯度線性空間相比，TrueForm梯度可以減少相鄰兩段掃描區(qū)的重疊區(qū)域，從而減少在給定范圍內(nèi)的多段掃描次數(shù)，節(jié)省掃描時間。

圖4 梯度回波冠狀位圖像對比(使用TrueForm之后，F(xiàn)ov邊緣的圖像信號明顯改善)

圖5 磁場均勻度空間對比(使用TrueForm之后，成像空間成為真正圓柱形)

圖6 磁場均勻度空間對比(使用TrueForm之后，成像空間成為真正圓柱形)

3 TrueForm 磁體系統(tǒng)

TrueForm磁體為臨床成像提供了均勻度極好的圓柱形磁場空間(圖5)，相對于傳統(tǒng)磁體的橢球形磁場均勻區(qū)而言，圓柱形的勻場區(qū)更適合人體工程學(xué)結(jié)構(gòu)，因此所獲得的圖像也更加準(zhǔn)確。

與傳統(tǒng)球形或橢球形磁場空間相比，經(jīng)優(yōu)化的圓柱形勻場區(qū)磁體的勻場體積是前者的1.5倍(圖6)。換言之，相同的磁場均勻度，圓柱形磁場的均勻度數(shù)值比橢球形磁場均勻度數(shù)值差1.5倍。

4 TrueForm臨床表現(xiàn)

在客戶給我們的臨床病例中，可以看到，通過TrueForm的應(yīng)用，在3.0 T超導(dǎo)磁共振系統(tǒng)上由于組織多樣性所引起的B1場偽影明顯減少(圖7)。

事實(shí)上，西門子的TrueForm技術(shù)在7.0 T磁共振上已被廣泛采用，大多采用8通道射頻發(fā)射技術(shù)，全球范圍內(nèi)已有多家高端用戶。在1.5 T和3.0 T超導(dǎo)磁共振領(lǐng)域，西門子首先將雙通道射頻發(fā)射技術(shù)產(chǎn)品化，并與其他技術(shù)相結(jié)合，形成了目前功能全面的TrueForm 技術(shù)。然而目前的TrueForm射頻勻場技術(shù)僅僅使用了并行激發(fā)線圈的空間分布特性，而并沒有使用其梯度編碼(K空間編碼)。所以從理論上講，完整的并行激發(fā)技術(shù)不但能夠產(chǎn)生具有很好均勻度的射頻場，同時也能滿足其他應(yīng)用的需求，比如可以根據(jù)器官形狀或任意容積形狀進(jìn)行選擇性激發(fā)，等等。這也是TrueForm技術(shù)的未來發(fā)展方向。