為什么EPI的化學(xué)位移在相位編碼方向更顯著？

如果Ⅰ類化學(xué)位移發(fā)生在頻率編碼方向，那么與之對(duì)應(yīng)的Ⅱ類化學(xué)位移就應(yīng)該在相位編碼方向了。

在FSE序列中，相位和頻率編碼有什么區(qū)別呢？

為了更好理清相位和頻率編碼的主要區(qū)別，下圖是省略了很多脈沖和梯度的序列簡(jiǎn)圖：

FSE/GRE序列簡(jiǎn)圖：相位（PE）編碼 VS 頻率（GR）編碼

1. 頻率編碼梯度(GR)的大小和方向不變；

2. 相位編碼梯度(PE)的大小和方向一直在變。

那么頻率和相位編碼梯度的不同，會(huì)帶來(lái)二者化學(xué)位移的什么區(qū)別呢？

FSE/GRE序列：Ⅰ類化學(xué)位移（GR）VS Ⅱ類化學(xué)位移（PE）

Ⅰ類化學(xué)位移現(xiàn)象：紅箭頭所示 Ⅱ類化學(xué)位移現(xiàn)象：勾邊效應(yīng)和水脂混合成分的低信號(hào)（在同相位圖像上不易察覺，通過比較反相位圖像更能發(fā)現(xiàn)端倪）

FSE/GRE相位編碼方向上的Ⅱ類化學(xué)位移現(xiàn)象為什么不發(fā)生信號(hào)位移：

1. FSE/GRE的相位梯度方向有正有反，大小也都不同，這種變化的相位梯度編碼使得每一次位移都不同，且能得到相反梯度的糾正，避免了化學(xué)位移信息的累積，從而很少有空間上的化學(xué)位移。

2. 即使水和脂之間有空間上的化學(xué)位移，但經(jīng)過相位編碼梯度的編譯，其空間位置也會(huì)最終被定位在相同的位置。

FSE/GRE的圖像中常見的Ⅱ類化學(xué)位移現(xiàn)象：1. 水脂混合的物質(zhì)在同、反相位的信號(hào)不同；2. 反相位的勾邊效應(yīng)。

同反相位

反相位：｜水-脂｜ 同相位：｜水+脂｜ 由于水、脂的進(jìn)動(dòng)頻率不同，水和脂的相位需要在特定時(shí)間才會(huì)同相位和反相位，同相位時(shí)水脂信號(hào)疊加，反相位時(shí)，水脂信號(hào)相減，F(xiàn)SE序列一般會(huì)在同相位采集信號(hào)，得到同相位圖像。但在使用Dixon、flex等水脂分離技術(shù)時(shí)，則還要采集反相位圖像。

同反相位



MR的信號(hào)大小與宏觀橫向磁矩大小成正比，而宏觀橫向磁矩是水質(zhì)子和脂質(zhì)子等相位疊加的結(jié)果，當(dāng)反相位采集信號(hào)時(shí)，水脂混合的組織的信號(hào)出現(xiàn)水脂相減的負(fù)性疊加，而使得宏觀橫向磁矩減小，導(dǎo)致信號(hào)減弱，這種現(xiàn)象便是Ⅱ類化學(xué)位移現(xiàn)象（如臟器邊緣的水脂混合的結(jié)締組織低信號(hào)的“勾邊效應(yīng)”）。

在FSE/GRE序列中，

Ⅰ類化學(xué)位移：成像物質(zhì)的信號(hào)強(qiáng)弱不變，但其成像位置會(huì)因其不同頻率而有不同程度的偏移（相對(duì)于水，因?yàn)橐话闶且运念l率作為中心頻率，即“參照物”）；

Ⅱ類化學(xué)位移：成像物質(zhì)的位置不偏移，但不同成分的物質(zhì)在不同相位時(shí)的信號(hào)不同（如水脂混合的物質(zhì)在同相位和反相位時(shí)有不同的信號(hào)強(qiáng)度）。

可是，在EPI采集中，Ⅱ類化學(xué)位移（如果Ⅱ類化學(xué)位移源自相位編碼梯度）卻使成像物質(zhì)的位置偏移了。

化學(xué)位移：EPI的Ⅱ類化學(xué)位移



在上圖的DWI中，沒有抑脂，所以皮下脂肪的信號(hào)很明顯，且其位置順著相位編碼的低頻方向偏移，這就是我們常說(shuō)的ghost偽影。

為什么Ⅱ類化學(xué)位移在FSE序列和EPI上有不同的表現(xiàn)形式呢？

要回答這個(gè)問題，我們先從比較二者相位編碼梯度的不同開始吧：

FSE VS EPI：相位編碼（序列簡(jiǎn)圖）



兩者的相位編碼有兩處主要不同：

1. FSE和GRE的每個(gè)相位編碼梯度的大小都不同，方向有正向也有反向；而EPI的相位編碼梯度大小相近，方向相同。

2. FSE/GRE的相位梯度規(guī)律變化，共軛對(duì)稱？而EPI的相位梯度很小。

FSE和EPI在相位編碼梯度的這兩處不同，也為下面的相位方向的化學(xué)位移埋下了伏筆。

化學(xué)位移：EPI的Ⅱ類化學(xué)位移



相對(duì)于FSE的相位編碼梯度，EPI的相位編碼梯度方向一致且很小。

1. 方向一致，則脂肪的化學(xué)位移更容易位移到相同的位置，而其相位編碼方向的化學(xué)位移現(xiàn)象就更明顯。

2. 相位編碼梯度很小，相位編碼梯度越小，脂質(zhì)3.5ppm的化學(xué)位移所占的比重就越大，則脂質(zhì)位移的距離就越大，其相位編碼方向的化學(xué)位移現(xiàn)象就越顯著。

下圖是一個(gè)關(guān)于FSE與EPI的Ⅱ類化學(xué)位移的案例（此案例為 杭州醫(yī)學(xué)院附屬義烏醫(yī)院 林海濤 老師提供）：

FSE VS EPI：EPI采集的Ⅱ類化學(xué)位移



在FSE序列上，發(fā)現(xiàn)一個(gè)接近體表的病灶，該病灶在T2WI水相高信號(hào)，T1WI低信號(hào)，推測(cè)富含水分。 但是在DWI上，該病灶卻深埋入皮下，似乎可達(dá)肌層（其實(shí)未至）。

同一病灶，為什么在FSE和DWI上的位置卻有如此差異？

原因便是Ⅱ類化學(xué)位移在EPI上顯著，而FSE成像中不明顯。

DWI中脂肪的Ⅱ類化學(xué)位移



病灶的主要信號(hào)源是其中的水質(zhì)子，DWI脈沖以水質(zhì)子的頻率作為中心頻率，類似于“參照物”，所以病灶的位置幾乎不變，而脂肪頻率比水少3.5ppm，則脂肪會(huì)向相位編碼梯度的低頻方向移動(dòng)水質(zhì)子頻率的3.5ppm的像素位置。

也就是說(shuō)，我們?cè)贒WI看到的病灶后側(cè)的脂肪層，實(shí)際的位置在病灶的前側(cè)。

審核編輯：劉清