SAR（5）：与SAR相关的成像参数

上一节介绍了在磁共振成像过程中SAR值监控相关的参数和不同扫描模式的切换，再结合之前文章所述的SAR阈值信息，可知成像序列的参数、受检者自身的身体状况以及外界环境都将影响SAR值或阈值大小。在扫描过程中时不时弹出超SAR的对话框，要求切换SAR的阈值或者成像序列的参数以进行当前序列的扫描，所以本节将介绍一下影响SAR的各种类型的参数。

1、受检者自身因素

在对受检者进行扫描之前需要进行相关信息的录入，其中包括受检者的姓名、年龄、身高、体重以及体位等信息。根据之前的介绍，当采用脚先进的体位时，由于系统不知道头部的具体位置所在，为了保护受检者的头部，在SAR的预测及评估时采用最为恶劣的条件，即头部处于射频脉冲的受照区域。所以体位的信息会影响SAR评估的区域，而不同的区域具有不同的阈值，最终导致脚先进的体位出现更为频繁超SAR的情况。

除了上述受检者体位信息之外，受检者的身高和体重也是影响SAR预测的一对重要的组合参数。例如两个体重都是80公斤的受检者，一个的身高为1.6米，另外一个的身高为1.8米，很明显，1.6米的这个受检者的身材为矮胖型身材，而1.8米的这个受检者的身材为修长型身材。矮胖型的受检者在成像过程中受到射频有效场照射的区域更大，且受照区域的人体质量也更大，根据之前有关SAR计算的相关公式可知，SAR与人体的半径的五次方成正比，与人体受照的质量成反比，所以矮胖型身材的受检者在SAR预测的过程中更为容易出现超SAR的情况。

除此之外，受检者的性别、年龄以及身体状况都将影响SAR的监测和预测，根据SAR在均匀介质中的计算方法可知，SAR与组织的电导率成正比，但是不同组织间的电导率差异巨大，所以很容易在成像过程中出现局部的热点，例如具有纹身的受检者，或者腹水较多的受检者等。

感谢李友老师的材料

2、外界环境的影响

根据IEC60601-2-33: 2010 Edition 3.0相关指南的要求，当检查室的温度超过25°时，在一级扫描模式下全身SAR的阈值由4W/Kg随着环境温度的升高而线性降低。当环境的温度达到32°及以上时，全身SAR的阈值保持在2W/Kg，所以在磁共振检查过程中需要密切关注检查室的温度。

在超SAR对话框的顶部将显示磁体腔内的温度，即Bore temperature，在常规扫描模式下SAR的阈值不受影响，当切换到一级模式时，SAR的阈值在磁体腔温度超过25°时随着温度的升高而降低。

3、扫描序列的参数

在进行序列扫描之前，系统将根据成像的参数以及受检者的信息先行预测SAR值以确保受检者的安全，相关的信息在上一节中已经进行了介绍，当预测的SAR在当前扫描模式的阈值范围内时，序列将在匀场、调频等结束后自动开始扫描，但是当预测的SAR超过当前扫描模式的阈值时，系统将弹出超SAR对话框，要求操作者更改序列参数或者切换扫描模式以继续进行扫描。当出现超SAR时，操作者可以根据具体情况选择对应的方案使得序列继续扫描。一般来说，当出现超SAR后可以通过在超SAR对话框中直接更改序列的三个与SAR关系较大的参数：层数Slice，重复时间TR与翻转角Flip angle；也可以将当前的扫描模式进行切换，选择到一级模式以提高SAR的阈值，但是相关操作将收到系统要求对受检者进行观察的提示以保证安全。当上述两种操作都无法使得预测的SAR在阈值范围内时，可以点击对话框底侧的Open Protocol进入扫描序列，进行其他与SAR相关参数的修改。那么在序列参数优化时，哪些参数与SAR相关呢？

（1）层数Slices，通过调节层数改变SAR的原因主要有两个方面：通过减少层数来减小扫描的范围，使得射频脉冲覆盖的区域减少，SAR减少；另外一个原因是层数减少使得在相同的TR内施加射频脉冲的次数减少，SAR减少。

（2）重复时间TR，根据SAR计算的原理，SAR与射频脉冲在重复时间内的占比成正相关，所以通过增加重复时间能够降低射频脉冲的占比，减小SAR。

（3）翻转角Flip angle，不同成像序列参数卡中的Flip angle的意义不同，在TSE/SPACE序列中，参数卡中的Flip angle是指重聚脉冲的角度，在GRE序列中，参数卡中的Flip angle是指激发脉冲的角度；在SE序列中，参数卡中有两个Flip angle，FA1是指激发脉冲的角度，FA2是指重聚脉冲的角度。根据SAR计算原理，SAR的大小与射频脉冲的平方成正比，所以通过调整FA能够快速改变SAR，但是需要注意由此导致的图像信噪比或者对比的改变。

上述系统默认的改变SAR的三个参数，在一般情况下建议优先调节翻转角Flip angle，主要原因是增加TR会增加扫描时间，同时可能改变图像对比（T1W成像时需要尤其注意）；减少层数将导致扫描范围的缩小，可能不能很好的覆盖扫描区域；而针对超SAR较多的TSE序列来说，减小翻转角对图像的信噪比和对比影响不是那么大。除了上述三个参数外，还有哪些成像序列的参数会影响SAR呢？

（4）与直接增加重复时间TR相比，也可以通过间接的方法即调节回波间隔ESP的方式来减小射频脉冲在整个TR内的占比，而回波间隔ESP的调节一般通过读出的带宽Bandwidth和梯度模式Gradient mode来实现。

（5）相位编码步级数的多少也将影响SAR，一般来说，可以通过调节相位视野Phase FOV，相位过采样Phase Oversampling，相位部分傅里叶Phase Partial Fourier，层面部分傅里叶Slice Partial Fourier，平均次数Averages，椭圆采集Elliptical Scanning，并行采集iPAT等参数来实现SAR的调节。相关的原理不做具体讨论，举例来说，在相同的扫描时间内，可以通过减小相位编码步级数，然后增加TR来实现SAR的降低。

（6）与图像或者组织对比相关的预准备脉冲也将影响SAR。在成像过程中，为了去除或者突出某些组织的信号，除了常规的序列参数获得的对比之外，还可以通过预准备脉冲的方式获得。有射频脉冲的作用就会对成像序列的SAR产生影响。相关的预准备脉冲包括：饱和带Saturation Band，化学位移组织抑制（FS，SPAIR，WE以及WS），反转恢复IR，磁化传递MT以及重聚恢复Restore等。

（7）针对TSE序列来说，回波链的大小Turbo factor以及Hyperecho等也将影响SAR。在相同的TR内，减小Turbo factor可以减小SAR。而Hyperecho则是设定重聚脉冲的轨迹，在K空间边缘使用小的重聚脉冲，K空间中心使用大的重聚脉冲，实现SAR的减小，但是需要注意刺激回波对图像对比的改变。

（8）不同射频脉冲的类型RF Type也将影响SAR，在参数卡中有三至四种不同的射频脉冲类型可供选择，包括快速Fast，正常Normal，低SAR以及最优化Optimized。这几种不同的模式中，常规快速模式的SAR最高（RF的振幅最大），选层效果最差（RF旁瓣少），而常规Low SAR模式的SAR较低，但是选层效果也差（RF旁瓣少）。为了提升这两者的弱点，可以借助梯度的变化实现这两者射频模式的性能提升，称之为VERSE模式。在该模式下，使用Fast模式能够降低SAR值（降低RF振幅）的同时优化选层（增加旁瓣）的效果，使用Low SAR模式也能够优化选层的效果，但是使用VERSE模式也存在对B0场不均匀性非常敏感的缺点。由于SE/TSE序列具有较大的激发和重聚脉冲，所以VERSE技术目前在上述序列中使用，而GRE的激发脉冲较小，一般不使用VERSE技术。

4、扫描序列的类型

不同类型的扫描序列具有不同的SAR，所以在扫描队列中可以进行相应的优化以减少射频能量的累积。根据成像序列的原理，自旋回波SE序列的SAR比梯度回波GRE序列（稳态GRE除外）的SAR更高，快速自旋回波TSE序列的SAR比常规自旋回波SE序列的SAR高，单次激发半傅里叶采集快速自旋回波序列HASTE的SAR比快速自旋回波TSE序列的SAR高，SPACE序列的SAR比传统3D TSE序列的SAR低。所以在扫描队列中，可以适当的将SAR较高的序列与SAR较低的序列混合排列，以减少超SAR（6分钟内的能量累积）的概率。

上述就是在成像过程中与SAR相关的影响因素，下一节将介绍B1+rms的原理，及与SAR的关系。