目前临床DWI应用中,特别是应用在神经系统的颅脑DWI成像,最为广泛使用的是单次激发的平面回波成像(single-shot echo-planar-imaging, ss-EPI)序列。
常规DWI Single-Shot Spin Echo EPI(SS-SE-EPI)基于单激发的SE EPI读出。优点是成像速度快,对运动不敏感。
缺点同样明显,与常规结构图像相比,DWI图像具有两个较为严重的伪影:其一,由于EPI序列对偏共振(off-resonance)伪影非常敏感,因此人体内磁场分布的不均匀将导致较为严重的偏共振伪影,限制了EPI序列的读出窗口宽度,这也是常规DWI的图像信噪比低、分辨率低的原因之一;其二,由于人体内各组织之间的磁化率不同,由此产生的磁敏感效应引起图像发生变形,变形的严重程度与整体的EPI读出时间有关,整体的EPI读出时间越长,伪影越重,这也是常规DWI只能进行低分辨率成像的另外一个原因。常规低分辨率DWI成像,由于部分容积效应会影响对微小病灶的检出与评估。
常规DWI图像的形变,产生在相位编码方向上,并且和局部磁场均匀度有关,因此仅用于横断面成像,冠状面和矢状面成像形变明显,图像很差,不能满足诊断需要。常规DWI受金属影响明显,比如假牙、头皮金属屑等。
为了解决常规DWI序列的不足,高保真DWI应运而生。
🔥Propeller DWI Propeller Duo DWI
Propeller(GE公司命名,西门子称为Blade,飞利浦称为MultiVane)是一种基于快速自旋回波(FSE/TSE)的先进MRI技术,其全称为 Periodically Rotated Overlapping Parallel Lines with Enhanced Reconstruction。其核心原理是通过独特的k空间填充方式和运动校正算法,显著降低运动伪影,提升图像质量。
具体原理如下:
🌱放射状k空间填充旋转扇区采集:Propeller序列将k空间划分为多个放射状扇区(类似螺旋桨叶片),每个扇区以不同角度旋转覆盖k空间中心区域(低频信息)和外围(高频细节)。中心区域重复覆盖:每个扇区均覆盖k空间中心,确保多次采集关键对比度信息,减少运动或磁敏感伪影的影响。
🌱 多次采集与运动校正数据冗余设计:同一区域被不同角度的扇区多次采集,重叠区域的数据可用于校正运动引起的相位误差。运动补偿算法:通过比较重叠区域的信号差异,自动识别并校正患者运动或生理运动(如呼吸、心跳)导致的伪影。
🌱增强图像重建相位校正:对不同扇区的相位进行校准,消除磁场不均匀性或运动引起的相位偏移。加权平均融合:将多次采集的数据加权平均,抑制噪声并提升信噪比(SNR)。
Propeller DWI是在FSE回波链读出时,利用FSE回波生成时有前后两个回波的特性,通过调整重聚回波的位置将两个回波分离开来,从而实现在一个回波间隔内读取两个回波,用于填充螺旋桨采集k空间中相互垂直的两个原始数据带。同时它能将前后两个回波分离开来,这也避免了两个回波相互干扰,最大限度的利用了回波信号,因此得到的DWI图像信噪比更高,并且图像变形小。

相对于常规扫描,Propeller DWI扫描时间长,一是因为多次激发K空间多段采集,一部分由于K空间中心的过密采集。与常规弥散成像序列相比,螺旋桨技术弥散成像,能通过提高图像质量而改善对急性脑梗死的敏感性。
Propeller是基于FSE序列实现的弥散成像,因此显著减轻磁敏感性伪影的程度,不均匀的磁场会导致错误的图象数据,伪影常在临近颅底和额窦的脑组织处产生, 因为此处的空气影响了磁场的均匀性,相似的影响还见于金属假牙或外科夹子,表现为信号的丢失或图像的错位。同时,Propeller也能通过节段式频率编码方向的变换和多次重复伪影修正算法减少偏共振(off-resonance)的干扰。
Propeller DWI 抑制假牙引起的伪影
注意,Propeller DWI并不用于纠正运动伪影,因为常规DWI扫描速度快,一般性的运动伪影并不明显。
Propeller Duo DWI
Propeller DWI不是一个新的技术,二十年前的机器上就有了,它的缺点是扫描时间长,Propeller Duo DWI是Propeller DWI的迭代。系统会同时利用FSE序列的自旋回波信号和刺激回波信号采集两组回波链,这等同于将采集效率提高了一倍,因此相应的扫描时间可以明显缩短。一次采集两个回波,加快读出效率,提高图像质量。
MAGiC序列是一种将扫描测量和重建计算相结合的磁共振成像技术。它通过对特殊的脉冲序列进行定量测定,从而获得组织的参数,然后利用定量组织参数通过后处理重建不同对比度的MRI影像,相当程度上克服了传统MRI技术存在的非定量性和扫描时间长的短板。