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3DTOFMRA 中的TONE Angle是层位置z的函数？

2022
04/14
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CTMR技术园蒋强盛
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在 MOTSA 即 MultiChunk 中，每个 Chunk volume 在 RF 激励时，RF 都不改变其位置，等当前 Chunk 容积的 k 空间数据全都采集完时再激励下一个 Chunk，依次类推……

为什么 3D TOF MRA 中的 TONE Angle 是层位置 z 的函数？ 这个问题困扰了我好久。在最近的一次微信视频号系列直播《飞利浦 MR 序列参数探究》中也对此问题进行的思考与探究。后来参考了相关文献，总算是能够了解一二了。
3D TOF MRA（或 3D Inflow MRA），我说过，就这么一个不“起眼”的序列，运用了多种技术！比如 MultiChunk、chunk scan order、TONE pulse、CHARM、REST、Out-of-phase echo、Partial echo、Elliptical k-space shutter 等。
今天我们就来探讨 TONE pulse 这个技术。

TONE = Tilt Optimized Non saturated Excitation 倾斜非饱和激励。在整个 Chunk 中线性变化，在当前所激发的 chunk 的开始端使用小角度翻转角，末尾端使用大角度翻转角。什么意思呢？

我们知道，Inflow MRA 是一个 3D T1FFE 序列，脉冲翻转角都是对这个 Chunk 容积激发的，它是个时间变化的函数我还好理解点（但若基于此来理解 TONE pulse 的话，那么 k 空间填充的逻辑又有点不太好理解），它为什么是层位置 z 的函数呢？它的逻辑是什么？k 空间又是怎么填充的？
在飞利浦 3D Inflow MRA 中，还有一个技术，叫 CHARM：

关于 CHARM 的介绍在 Help 帮助文档中介绍不是太详细，只是说了它是一种采集 Acquisition 和重建 Reconstruction 方法，是一种特殊的算法来融合相邻的两个 chunk，以此来减少或消除百叶窗伪影。那么它是如何采集与重建的呢？于是参考了周晓洪教授的著作《Handbook of MRI Pulse Sequences》，找到了相关内容的描述：

在 MOTSA 即 MultiChunk 中，每个 Chunk volume 在 RF 激励时，RF 都不改变其位置，等当前 Chunk 容积的 k 空间数据全都采集完时再激励下一个 Chunk，依次类推。此即为没有使用 CHARM 技术，那么将导致相邻 Chunk 的边界产生百叶窗伪影：



那么 TONE 与 CHARM 联合就是为了解决这个 MultiChunk 的百叶窗伪影。为了进一步搞明白  TONE & CHARM 的 Acquisition 与 Reconstruction 机制，找到了文中参考的 Liu and Rutt 1998 这篇文献：



我们看到，CHARM 在采集时，
在射频脉冲空间位置在 Chunk 的第一层位置激发若干个射频脉冲，采集三个 ky 数据（对应所有的 kz）；
然后将射频脉冲空间位置进行偏移一层，即整体激发容积偏移一层位置，新的容积起始位置为第二层，再采集三个 ky 数据（对应所有的 kz），与此同时，结合 TONE pulse，此时的 RF 的翻转角是有所增加的（线性增加）；
然后将射频脉冲空间位置再进行偏移一层，即整体激发容积再偏移一层位置，新的容积起始位置为第三层，再采集三个 ky 数据（对应所有的 kz），与此同时，结合 TONE pulse，此时的 RF 的翻转角是有所增加的（线性增加）；
……
直到最后偏移至最后一层采集三个 ky 数据（对应所有的 kz），至此所有（ky, kz）组合被采集完成，即上图的（kz, ky, kz）数据空间。此即为 SLINKY，Sliding Interleaved ky，这里每次采集三个 ky 数据只作示意。
然后对 kz 方向作傅立叶变换得到 （z, ky, kz）数据空间，进行整合，然后再作对 ky, kx 方向作傅立叶变换得到 （z, y, x）图像空间数据。
那么，至此我们也就能够理解为什么 TONE pulse 是层位置 z 的函数了。
你理解了吗？

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关键词:
空间,采集,容积,位置,数据

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