人體內(nèi)到處都是脂肪，脂肪信號在MRI中表現(xiàn)的都是比較高的信號，這主要是由于脂肪的磁豫時間和組織特性所決定。高的信號會使整體圖像的動態(tài)灰階范圍增加，從而降低了感興趣組織之間的對比度，也因?yàn)橹境尸F(xiàn)的高信號對于成像中運(yùn)動偽影也有一定的放大作用。對于脂肪中脂質(zhì)子和水質(zhì)子的進(jìn)動頻率不一樣，會在脂肪-水交界面產(chǎn)生暗帶，這種就是常說的化學(xué)位移偽影，它會影響圖像中解剖細(xì)節(jié)的顯示。通常高的脂肪信號存在會大大干擾疾病的突顯也會不同程度增加運(yùn)動偽影的產(chǎn)生，為了提高圖像質(zhì)量，通常在掃描部位的序列中都會常規(guī)掃描一個施加了脂肪抑制技術(shù)的序列（對于特殊部位除外），這樣會提高病灶的顯示、增加組織對比及減少運(yùn)動偽影等。

      在磁共振成像中，脂肪抑制不是單一的方法。它由幾種不同的技術(shù)組成，每種技術(shù)都旨在解決各種成像場景的特定需求，例如：小視野成像(例如關(guān)節(jié))、大視野成像(例如腹部)、偏離中心成像(例如肩部)以及從圖像中消除暗帶（化學(xué)位移效應(yīng)）。脂肪抑制面臨的挑戰(zhàn)主要在于考慮其對圖像信噪比(SNR)的影響和對B0場不均勻的敏感性的情況下，找到適合特定應(yīng)用的最優(yōu)和穩(wěn)定的技術(shù)。

      在以下不同類型的脂肪抑制技術(shù)中，先了解脂肪的相關(guān)MR特性，然后利用這些特性進(jìn)行脂肪抑制的方式。雖然沒有一種單一的技術(shù)可以在所有情況下提供完美的脂肪抑制，但很好地理解這些不同技術(shù)背后的原理可以幫助在特定的臨床應(yīng)用中選擇適當(dāng)?shù)闹疽种萍夹g(shù)。

一、脂肪MR的特性

  脂肪(或甘油三酯)是脂質(zhì)的一個亞類，由與甘油分子結(jié)合的三種脂肪酸組成。脂肪酸有幾個質(zhì)子峰：烯烴質(zhì)子峰在5.3ppm；烯丙基質(zhì)子和與羧基相鄰的質(zhì)子峰在2.0ppm；末端甲基峰在0.9ppm。然而，主峰是位于1.3ppm的脂肪亞甲基。由于相對于硅的水質(zhì)子共振頻率為4.7ppm，因此脂肪峰和水峰被分開3.4ppm。這意味著1.5T時為210 Hz，3T時為420Hz。下圖所示，顯示了一名健康志愿者的脊椎骨髓磁共振頻譜(1H質(zhì)子)，顯示水峰在4.7ppm。甘油三酯的脂肪酸的峰的指認(rèn)如下：5.3ppm的烯烴質(zhì)子，2.0ppm的烯丙基和與羧基相鄰的質(zhì)子，1.3ppm的脂肪族亞甲基(主峰)，0.9ppm的末端甲基。不同位置的基團(tuán)貢獻(xiàn)的脂肪信號是不一樣的。

  脂肪抑制的方法有很多，所依據(jù)的物理機(jī)制也不同，臨床上最實(shí)用的方法可分為三大類：一是與頻率相關(guān)技術(shù)，如：FatSaturation和WaterExcitation；二是STIR技術(shù)及其改進(jìn)型，如：STIR和SPAIR；三是Dixon方法及其若干改進(jìn)型，如：單點(diǎn)式Dixon、兩點(diǎn)式Dixon、三點(diǎn)式Dixon。

二、頻率選擇脂肪飽和：頻率相關(guān)技術(shù)

    直接利用水和脂肪之間化學(xué)位移差進(jìn)行分離各信號成分，以抑制脂肪或者水。這些方法基于窄帶頻率選擇性RF脈沖，激發(fā)或者飽和一種成分。

化學(xué)位移選擇激發(fā)脂肪抑制技術(shù)（Fat Saturation）應(yīng)用一個窄帶頻率選擇脈沖，激發(fā)絕大多數(shù)脂肪質(zhì)子，隨后用擾相梯度去破壞這些質(zhì)子的橫向磁化矢量，使其凈磁化強(qiáng)度平均到零，這樣一來就幾乎沒有脂肪信號存在。優(yōu)點(diǎn)是其他組織對比不受影響，選擇性高，可以和對比劑以前使用。

     化學(xué)位移選擇水激發(fā)脂肪抑制技術(shù)（Water Excitation）是使用特定的激發(fā)脈沖（二項(xiàng)式脈沖）最小程度激發(fā)脂肪信號，最大程度激發(fā)水信號。

      正如“頻率選擇性”的那樣，該技術(shù)將調(diào)諧到脂肪頻率(脂肪中的脂肪亞甲基基團(tuán))的飽和脈沖應(yīng)用于成像體積。然后，在沒有飽和脂肪亞甲基/甲基質(zhì)子貢獻(xiàn)的情況下，對水質(zhì)子進(jìn)行成像。因此，該技術(shù)一次只影響一個峰值，選擇性比較高，對磁場的均勻性要求比較高。考慮到水和脂肪波譜信號共振差異很小，這種技術(shù)的穩(wěn)定性取決于譜線加寬的程度。那么我們有必要了解頻譜譜線是如何加寬的。

三、頻譜譜線寬度和它是如何加寬的？

     對于具有特定T2值的組織，其波譜信號的固有半高寬(FWHM)為1/(πT2)( 圖A)。這一理論值無法實(shí)際實(shí)現(xiàn)：磁場的不均勻性和磁化率效應(yīng)(例如，在空氣與骨骼的界面上)都會將T2降低到T2*，從而將波譜信號的半高寬展寬到1/(πT2*)(圖B)。然而，T2*效應(yīng)可以通過“勻場”來最小化，并且可以按照后面優(yōu)化B0場方式的技術(shù)來實(shí)現(xiàn)（圖C）。

四、STIR/SPAIR

      由于脂肪的T1非常短，因此將其置零（縱向磁化矢量）所需的反轉(zhuǎn)時間也很短(即，短TI)。STIR(短反轉(zhuǎn)恢復(fù))和SPAIR(絕熱脈沖頻率選擇反轉(zhuǎn)恢復(fù))方法在圖像采集之前都使用反轉(zhuǎn)脈沖，然后使用短TI(適當(dāng)?shù)剡x擇為零脂肪)進(jìn)行恢復(fù)。需要注意的是TI取決于B0(1.5T與3T)，而不取決于B0不均勻性。因此，它是大視野成像的首選方法，如乳腺、腹部、骨盆、胸部和頸部，尤其是在冠、矢狀面。

      反轉(zhuǎn)恢復(fù)技術(shù)STIR對主磁場不均勻性不敏感。由于反轉(zhuǎn)脈沖同時影響脂肪質(zhì)子和水質(zhì)子，因此圖像對比度和信噪比也會發(fā)生改變。與STIR不同的是，SPAIR在化學(xué)位移上是有選擇性的，它的目標(biāo)是脂肪的頻率，保持水質(zhì)子的對比度不變。因此，B0場的均勻性會影響SPAIR的抑制效果。

五、Dixon技術(shù)

     水脂分離序列中的TE可用于編碼化學(xué)位移信息。在給定的TE下，具有不同共振頻率(或化學(xué)位移)的物質(zhì)在橫向平面上會有不同的相位。通過收集多個TE值的回波，可以使用這些回波的相位來解析成像組織中的不同物質(zhì)，這就是化學(xué)位移成像的原理。

      Dixon首先提出在兩個不同的TE值采集兩個回波來分離水分和脂肪。兩個TE值的選擇使得水和脂肪在一個TE中具有相同的相位，而在另一個TE中具有相反的相位(即，180°)(所謂的“兩點(diǎn)式Dixon”)。然后將同相和反相圖像相加或相減，以產(chǎn)生僅限脂肪和僅限水的圖像。在1.5T下，當(dāng)水和脂肪的波譜間隔~210 Hz時，在兩個回波中形成水和脂肪之間的180°相位差需要~2.2ms。在TE=6.6ms、11ms等時，回波將再次處于異相位。這些是兩個TE值在Dixon方法中的差異，并且依賴于磁場。這兩個回波可以在兩個單獨(dú)的采集中收集，或者在一次采集中作為雙回波采集。

     在實(shí)際應(yīng)用中，B0不均勻性改變了化學(xué)物質(zhì)的共振頻率，并在回波中產(chǎn)生了相位誤差。考慮到這一點(diǎn)，也可以再收集一個回波(“三點(diǎn)式Dixon”)。然后使用來自三個回波的信息導(dǎo)出水圖像、脂肪圖像和B0不均勻性.

TSE-Dixon:另一種方法

     Dixon方法需要特定的TE值才能獲得同相和異相圖像。然而，在TSE-Dixon中，TE和回波間間隔是基于對比度和讀出帶寬等考慮因素來選擇的。Dixon方法對TE值的選擇施加的限制嚴(yán)重限制了TSE中可能允許的TE值。此外，這些TE值與磁場強(qiáng)度有關(guān)。

      在這種替代方法中，具有可變對比度(或TE值)的脂肪-水圖像從TSE的多個回波中重建，而不需要水和脂肪是同相或異相的。然后使用信號模型來識別水和脂肪成分。這些信息被用來在非180°相移的情況下以兩點(diǎn)Dixon方式結(jié)合區(qū)域增長算法重建水和脂肪圖像。這大大增加了在TSE-Dixon中選擇TE的靈活性。可以不再依賴于磁場和梯度強(qiáng)度，大大改善了脂肪抑制的效果。

     通過了解上述主要的抑脂方式的特點(diǎn)之后不難發(fā)現(xiàn)如果需要得到一個較好的抑脂效果，考慮的主要是兩大因素：第一與主磁場有關(guān)系（B0），第二與射頻場有關(guān)系（B1），這兩大因素對于不同脂肪抑制方式的影響各有不同。例如：對于頻率選擇脂肪的技術(shù)（Fat sat和WE）對B0和B1都比較敏感；對于SPIAR技術(shù)只對B0場敏感；對于STIR和DIXON技術(shù)對B0和B1均不敏感。

六、針對主磁場（B0）優(yōu)化勻場的方法

      對于B0場勻場的方法主要是通過Shimbox勻場框來進(jìn)行，在下圖中，展示了在勻場后使用“確認(rèn)頻率調(diào)整”中的頻譜來展示B0均勻的情況從而指導(dǎo)最佳脂肪抑制方式協(xié)議的選擇。在足部中不同勻場框大小對于B0場均勻性的貢獻(xiàn)是不一樣的，想要得到好的B0場需要在其大小和空氣/組織之間進(jìn)行權(quán)衡。在(A–C)，小勻場框避免勻場框內(nèi)多的空氣使得有良好的勻場質(zhì)量在FS和SPAIR脂肪抑制中(A, B)。勻場框覆蓋全足(C)具有不同的空氣-脂肪-水組成，B0相對不均勻性(箭頭)，不同的水頻率疊加在一起。脂肪和水的信號部分重疊(圓形)，采用SPAIR或TSE-Dixon是首選序列。在(D，E)時得到相似的結(jié)果。烯烴和烯丙基質(zhì)子的信號在(D)中被部分分解，而在(E)中，信號被空氣、皮下脂肪、骨髓、肌腱和肌肉的不均勻組織組成的敏感性效應(yīng)所拓寬。

      在參數(shù)卡中我們可以選擇不同的B0 Shim mode系統(tǒng)會自動調(diào)整勻場方式達(dá)到靶向勻場效果，如下圖所示，可針對不同部位進(jìn)行選擇其對于的勻場方式能夠得到理想勻場效果。

      下圖展示了，在FS抑制的方式中使用B0 Shim mode中Standard和Foot/Ankle的抑制效果和B0勻場的譜線情況。

七、針對射頻場（B1）優(yōu)化的方法

      對于B1場優(yōu)化的方法主要改變B1脈沖帶寬的寬度使得在B0場不均勻下導(dǎo)致的頻譜加寬，也能很好抑制脂肪信號。在Fat-sat中有針對關(guān)節(jié)的區(qū)域的優(yōu)化方式，使用Fat-sat之后可以進(jìn)一步選擇針對Joint的抑脂，該技術(shù)主要是提高脂肪飽和射頻脈沖的帶寬（在E11版本才能使用）。

       對于提高脂肪飽和射頻脈沖的帶寬在SPAIR技術(shù)中也有用到，根據(jù)不同是Region模式（Abdomen& Pelvis、Thorax）來改變射頻脈沖的帶寬與水峰的位移情況，這種可以根據(jù)實(shí)際的經(jīng)常結(jié)果頻譜寬度來進(jìn)行決定。

八、總結(jié)

      使用哪種脂肪抑制技術(shù)，可以通過勻場的結(jié)果和頻譜線寬來決定。這對于有偏磁場中心掃描或者有磁敏感效應(yīng)的部位尤其重要。這同樣也適用于水脂分離技術(shù)，有些病變可能導(dǎo)致更強(qiáng)的磁敏感的效應(yīng)，從而使信號變寬。水脂信號的形狀受到磁敏感性的不同影響，但是水和脂信號峰的分開對于得到好的脂肪抑制的圖像是有幫助的。如果由于B0不均勻性，脂肪和水信號峰重疊或多個脂肪-水信號峰可見，則應(yīng)針對不同的情況改變勻場框的大小、方向或者改變抑制方式。