【基础理论】IDEAL的前世今生

 

导读

水脂分离技术最早由Dixon在1984年提出，因此也叫Dixon法。该技术最初通过在SE序列的不同TE时间采集两幅单独的图像，一幅是水与脂肪同相位的图像，另一幅在水与脂肪信号有180°相位差的位置，采集得到的水脂反相位的图像。利用这两幅基础图像，通过图像加减可以生成纯水像与纯脂像，而纯水像则因不含脂肪信号，因此得到具有很好脂肪抑制效果的图像。Dixon法虽对B1场的不均匀不敏感，但Dixon技术实际上也属于频率选择技术，因而还是无法克服B0场的不均匀性。在频率选择抑脂技术中遇到的问题，在Dixon图像中则体现为相位误差。如果无法得到准确的相位校正，那么简单的图像加减并无法的到绝对的水像与脂像。虽然各种相位校正的算法不断出现，但两点的Dixon法在磁场均匀度不佳时仍然难以得到理想的水脂分离。此后，Glover和Schneider提出了三点的Dixon法。该技术利用3个回波以(-π, 0, π)或(0, π, 2π)的模式采集三幅图像，并用其中两幅相位差相差2π的图像来确定B0场，来消除两点Dixon法中存在的相位误差。然而，用对称采集的回波进行水脂分离，在水脂比接近与1的时候仍存在问题。为了弥补对称三点Dixon法的不足，Reeder等在2005年提出不对称三点法的IDEAL技术。

IDEAL（Iterative Decomposition of water and fat withEcho Asymmetry and Least-squares estimation）结合了三点非对称采集技术与迭代最小二乘水脂分离算法。水脂分离的噪声性能（noise performance），是衡量水脂分离能力的标准性参数，可以用有效信号平均次数（Number of Signal Averages, NSA）很好的描述。NSA可以定义为NSA=σ2 ? σρ2，其中σ2是源图像中的噪声变化，而σρ2是得到的水像或脂像中的噪声变化。对于所有的三点水脂分离方法，NSA的最大可能值为3，通过理论证明与实验检验，对于所有可能的水脂比均能得到最大NSA为3的条件是回波之间的相位差为2π ? 3，且中间回波的相位为π ? 2+πk (k为任意整数)，也就是(-π ? 6+πk，π ? 2+πk，7π ? 6+πk)。对于SE和FSE序列，可以使回聚脉冲间隔最短的理想回波组合是(-π ? 6，π ? 2，7π ? 6)和(-7π ? 6，-π ? 2，π ? 6)。通过不对称三点法采集并图像重建，保证了水脂彻底分离的鲁棒性。IDEAL技术的出现，同时解决了频率法存在的抑脂不均匀的情况以及STIR低信噪比的现象（图1），因而在鼻咽、颈部、偏中心扫描及大范围扫描等方面得到了广泛的应用（图2）。此外，IDEAL一次扫描可以得到水相，脂相，同相位及反相位图像，不仅简化了工作流程，而且给临床提供了更多有助诊断的信息。

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