Коротко и по делу: для каждого контрастного механизма — какие физические источники артефактов и какие приёмы последовательности (pulse‑sequence) уменьшают ошибочные диагностики.
Общие физические основы (формулы)
- Продольное восстановление: $M_z(t)=M_0(1-e^{-t/T_1})$.
- Поперечное затухание: $M_{xy}(t)=M_{xy}(0)e^{-t/T_2}$.
- Затухание при диффузии (Stejskal–Tanner): $S(b)=S_0{e}^{-bD}$, где $b={\gamma }^2{G}^2{\delta }^2(\Delta -\delta /3)$.
- Химический сдвиг (приблизительно): $\Delta f\approx 3.5\text{ppm}\cdot f_0$, смещение в пикселях $\Delta x=\Delta f/B{W}_{px}$.
1) T1‑контраст
- Физические источники артефактов:
- Нестабильность угла вращения (B1‑неоднородность) → локальные изменения контраста.
- Неправильный выбор TR/TI → частичное насыщение/подавление тканей (инверсия может не успеть восстановиться).
- Inflow и эффект входящей крови (псевдо‑контраст сосудов).
- Парциальный объём, химический сдвиг жира/воды.
- Стратегии последовательности:
- Использовать adiabatic/BB‑пульсы или B1‑коррекцию (pTx, B1‑шимминг) для равномерного флип‑угла.
- Подбирать TR/TI по моделям $M_z(t)$; если требуется подавление жира — STIR (инверсия, нечувствителен к B0) или спектральная селективная фат‑сат (чувствительна к B0).
- Для уменьшения inflow — применять насыщающие пластины (saturation bands) или flow‑spoiling.
- Для уменьшения хим. сдвига — увеличить BW чтения или использовать Dixon‑методы.
2) T2‑контраст
- Физические источники артефактов:
- Чувствительность к неоднородностям B0 и магнитной восприимчивости → локальное уширение линии и потеря сигнала (особенно в GRE).
- Потоки (CSF, сосуды) — фазовые наслоения и ghost‑артефакты.
- Stimulated echoes и несоответствие фаз при многократных эхо‑трейнах (FSE/RARE) → размывание и артефакты.
- Стратегии последовательности:
- Преферировать Spin‑Echo / Fast Spin Echo (SE/FSE) для устойчивости к восприимчивости и потокам (рефокусирующий 180° уменьшает фазовые накопления).
- Использовать flow‑compensation (gradient moment nulling) для подвижных жидкостей.
- При FSE: оптимизировать echo‑train length и использовать variable flip‑angle refocus‑пульсы чтобы снизить SAR и размывание.
- Для областей высокой восприимчивости — уменьшить TE/использовать короткий EPI‑readout или перейти на многопетлевой (multi‑shot) метод.
3) Диффузионный контраст (DWI/DTI)
- Физические источники артефактов:
- Эхо‑планарные (EPI) схемы очень чувствительны к B0‑неоднородностям → геометрические искажения и signal pile‑up.
- Eddy‑токи в градиентах диффузии → искажения фазы/геометрии.
- Движение пациента/кровотока между диффузионными градиентами → фазовые ошибки (псевдо‑повышение/понижение ADC).
- Низкий SNR при больших b‑значениях.
- Стратегии последовательности и обработки:
- Использовать spin‑echo EPI с параллельным приёмом (SENSE, GRAPPA) для сокращения readout‑time (меньше искажений).
- Применять readout‑segmented EPI (RESOLVE), multi‑shot EPI с navigator’ами или PROPELLER/MB‑multi‑shot для снижения искажений и артефактов движения.
- Eddy‑current компенсаторы: bipolar diffusion gradients, предкалибровка градиентов и постобработка (eddy‑current correction).
- Собирать пары с обратным направлением фазовой кодировки (blip‑up/blip‑down) и применять TOPUP для коррекции искажений B0.
- Кардиальная/дыхательная синхронизация при чувствительных к пульсации областях; применение motion‑correction в реконструкции.
- Выбирать оптимальные b‑значения для баланса SNR и чувствительности: обычно $b\sim 0-1000{\text{s/mm}}^2$ для клинического DWI.
4) Насыщение (saturation, fat‑sat, magnetization transfer)
- Физические источники артефактов:
- Неполная или неоднородная частотная селективная насыщение из‑за B0/B1‑неоднородности → остаточная жирная сигнатура.
- SAR при сильных длинных населяющих импульсах.
- Перекрестные эффекты (MT) изменяют видимый T1/T2 контраст.
- Стратегии последовательности:
- Для подавления жира: STIR (инверсия) устойчив к B0, но уменьшает SNR и может подавлять участки с длинным T1; или спектрально‑селективная fat‑sat (чувствительна к B0) — применять частотную шиму и adiabatic‑pulses при B1‑проблемах.
- Использовать spectral‑spatial импульсы (selective in freq+space) для одновременной селекции и уменьшения побочных эффектов.
- Ограничивать SAR с помощью variable flip‑angles, adiabatic‑шаблонов с меньшей мощностью или интерлейсинга насыщения.
- Для MT‑контраста подбирать амплитуду/частоту насыщения и учитывать влияние MT на оценочные параметры.
5) Дополнительные прикладные артефакты и меры
- Химический сдвиг: увеличить BW, применять Dixon‑методы или корректировать направления фаз. Формула $\Delta x=\Delta f/B{W}_{px}$ показывает, как BW уменьшает смещение.
- Алиасинг (wrap‑around): увеличить FOV, использовать анти‑aliasing, фазовую oversampling или жёсткие границы насыщения.
- EPI‑ghosting (odd/even): выполнять phase‑corrections, reference scans.
- Параллельная визуализация: уменьшает искажения но повышает шум (g‑factor) — балансировать ускорение.
- B0‑шимминг и использование диэлектрических подушек / pTx уменьшает неоднородности и артефакты SSFP (banding).
Краткие практические рекомендации для снижения диагностических ошибок
- Подбирать последовательность в зависимости от цели: SE/FSE для надёжного T2, GRE/IR для быстрого T1, multi‑shot/RESOLVE для точного DWI.
- Корректировать B0/B1 (шейм, adiabatic‑пульсы, STIR/Dixon) прежде чем интерпретировать тонкие сигнальные изменения.
- Использовать параллельный приём и повышать BW в областях высокой восприимчивости, но контролировать SNR.
- Включать motion‑management (навигация, gating, saturation bands) в исследованиях с движением/пульсацией.
- Всегда сверять паттерны артефактов (сильные искажения, ghosting, banding, несоответствие анатомии) и, при подозрении на артефакт, повторять скан с альтернативной последовательностью/параметрами (напр., SE вместо GRE, STIR вместо спектральной fat‑sat, readout‑segmented вместо ss‑EPI).
Если нужно — могу дать список конкретных настроек (TR/TE/TI, b‑значений, flip‑angles, BW, echo‑train‑length и т. п.) для конкретной анатомической локализации или типа исследования.