Summary
本文介绍了一种获取高质量超极化氙-129磁共振图像的方案，涵盖硬件、软件、数据采集、序列选择、数据管理、k空间利用和噪声分析等。
Abstract
超极化 （HP） 氙气磁共振成像 （129Xe MRI） 是最近获得联邦药物管理局 （FDA） 批准的成像方式，可生成吸入氙气的高分辨率图像，用于研究肺功能。然而，实施 129Xe MRI 具有独特的挑战性，因为它需要专门的硬件和设备来进行超极化、采购氙成像线圈和线圈软件、开发和编译多核 MR 成像序列以及重建/分析采集的数据。如果没有适当的专业知识，这些任务可能会令人生畏，而无法获得高质量图像可能会令人沮丧且成本高昂。在这里，我们介绍了一些质量控制 （QC） 协议、故障排除实践和129个 Xe MRI 站点的有用工具，这可能有助于获取优化的高质量数据和准确的结果。讨论将首先概述 HP 129Xe MRI 的实施流程，包括超偏振器实验室的要求、 129Xe MRI 线圈硬件/软件的组合、数据采集和序列注意事项、数据结构、k 空间和图像属性以及测量的信号和噪声特性。在这些必要步骤中的每一个步骤中，都存在导致图像质量差或成像失败的错误、挑战和不利事件的机会，本演示旨在解决一些更常见的问题。特别是，必须识别和表征采集数据中的异常噪声模式，以避免图像伪影和低质量图像;将举例说明，并讨论缓解策略。我们的目标是使新站点的 129Xe MRI 实施过程更容易，同时为实时故障排除提供一些指南和策略。
Introduction
一个多世纪以来，肺功能评估主要依赖于肺活量测定法和身体体积描记法的全球测量。然而，这些传统的肺功能测试 （PFT） 在捕捉早期疾病的区域细微差别和肺组织的细微变化方面的能力有限1。使用吸入放射性示踪剂的核医学已被广泛用于评估通常与肺栓塞相关的通气/灌注不匹配，但这涉及电离辐射并产生较低的分辨率。相比之下，计算机断层扫描 （CT） 已成为肺部成像的黄金标准，与核成像相比，它提供了出色的空间和时间清晰度2.虽然低剂量 CT 扫描可以减轻辐射暴露，但仍应考虑潜在的辐射风险 3,4。由于肺组织密度低和肺组织的快速信号衰减，肺部质子 MRI 并不常见，尽管尽管潜在的低信号，但最近的进展提供了功能信息。另一方面，超极化氙磁共振成像 （HP 129Xe MRI） 是一种非侵入性方式，可对具有区域特异性的肺功能进行成像 5,6。它产生以升量为单位的气体的高非平衡核磁化。然后，MR扫描仪内的受试者吸入惰性气体进行一次呼吸，并由扫描仪直接成像。因此，吸入的气体被直接成像，而不是组织本身。该技术已用于评估许多疾病的肺通气，包括哮喘、慢性阻塞性肺病 （COPD）、囊性纤维化、特发性肺纤维化、2019 年冠状病毒病 （COVID-19） 等3.2022 年 12 月，HP 129Xe MRI 被美国 FDA 批准为 MRI 通气造影剂，在美国 12 岁及以上的成人和儿童患者中使用 7。医生现在可以使用 129Xe MRI 通过改进/个性化的治疗计划更好地照顾患者。
从历史上看，临床 MRI 仅专注于对几乎所有人类内脏中丰富的氢核（质子）进行成像。MRI 扫描仪、序列和质量控制通常由扫描仪制造商维护，作为现场许可和保修的一部分。然而，129Xe 需要一台具有多核功能的 MR 扫描仪，并且需要专门的研究团队来操作超极化器、定制的射频 （RF） 线圈、专用脉冲序列和离线重建/分析软件。这些组件中的每一个都可以由第三方供应商提供或内部开发。因此，质量控制的重担通常由129Xe研究团队承担，而不是由扫描仪制造商或个人第三方承担。因此，持续采集高质量的 129Xe 数据具有独特的挑战性，因为 129Xe MRI 过程的每个组件都会引入潜在的错误，必须由 129Xe 团队密切监控。这些情况不仅非常令人沮丧，因为研究人员必须排除故障并调查可能出现的任何挑战的可能原因，而且它们可能非常昂贵，因为这会减慢患者成像和受试者招募的速度。与故障排除相关的一些成本包括 MRI 时间成本、129Xe 的超极化（涉及不同气体的消耗）以及材料的使用。此外，随着最近 FDA 的批准和 129Xe 成像的增长，提供标准化的质量控制协议对于避免 129Xe 操作中的常见问题和挫折是必要的 8,9。
在这里，我们介绍了 129Xe MRI 中一些更常见的问题，包括射频线圈故障、导致信噪比 （SNR） 低的各种噪声曲线的出现以及图像质量差10。我们旨在提供一些简明的质量控制 （QC） 指南和协议，以确保获取高质量的图像数据，并解决 129Xe MRI 中可能出现的一些更常见的问题。此处提供的见解也与超极化氦-3故障排除有关。
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Protocol
下面概述的协议遵守密苏里大学人类研究伦理委员会制定的准则和标准，确保研究的道德行为并保护参与者的权利、安全和福祉。
注意：为确保超极化氙 MRI 研究的可靠性和准确性，对采集的图像进行严格的表征、遵循全面的协议并采用有效的故障排除策略至关重要。成像会议包括几个步骤：气体超极化、 129Xe 线圈/扫描仪通信、 129Xe 光谱、采集数据、数据重建和图像分析。该协议首先详细讨论了这些步骤，并强调了优化成像过程的必要预防措施和故障排除策略。通过遵循这些程序并结合专家故障排除策略，研究人员可以优化成像过程并克服超极化氙气 MRI 研究期间可能出现的挑战。然后，我们将讨论在几种次优数据情况下可能出现的常见故障排除做法。
1. 全面 HPG MRI 研究的关键步骤
在这里，我们简要概述了典型的超极化 129Xe 成像会话所涉及的过程。 来自 129个 Xe 临床试验联盟的详细方案建议在 Niedbalski 等人 11 中给出。
- 129Xe 超极化
- 确保 129Xe 超偏振器的设置和运行符合制造商的指南或针对定制偏振器的实验室特定协议。
- 在HP测量站使用核磁共振（NMR）技术对HP 129Xe气体的代表性样品进行T1弛豫测量。在 30 mT 的稳定视野中，1 L 气体剂量袋中的氙气应具有 > 45 分钟的 T1。
注意： 完成偏振测量后，HP 129Xe 剂量袋应保持在 HP 测量站的磁场内以保持其偏振，直到准备好运输到 MR 扫描仪。极化将根据12 衰减，
(1.1)
其中 P（t） 是时间 t 的极化，P0 是初始极化，T1 是磁化衰减率（不考虑激励引起的极化损耗）。
- 测量气体传输引起的极化损耗
- 确保从氙气收集点到将进行成像的磁体室的直接有效路线。
- 尽量减少HP氙气运输过程中的任何延迟，以保持极化，因为一旦剂量超出保留T1的磁场，极化就会迅速衰减。如果在运输过程中极化降低 20% 或更多，请使用磁屏蔽手提箱。
- 避免运输路线上的外来射频信号（例如读卡器、激光器、不锈钢板等），因为它们会导致偏振损耗。
- 运输前测量 HP 129Xe 气体的初始剂量当量 （DE）。DE 由 11 给出，
(1.2)
其中 f129 是 129Xe 的各向同性分数， P129 是 129Xe 核自旋极化， VXe 是氙气的总体积。 - 将气体从测量站输送到磁体孔中，然后沿着相同的路线返回偏振站。往返后再次测量 DE，以量化气体传输过程中的预期信号损失。如果沿运输路线没有其他射频信号干扰，则估计的极化将密切遵循公式 1.1 中概述的 T1 衰减曲线。
- 多核 （129Xe MRI） 线圈
- 将 129Xe 线圈正确放置在磁铁中以确保正确的方向。如果使用正交线圈，请避免反正交激发，因为它会导致成像体积中心的信号显着下降。
注意：氙气线圈应适应各种胸部尺寸，以适应受试者之间和不同呼吸阶段线圈调谐/负载的变化，从而导致扫描过程中的翻转角度可变。 - 通过指定的插座在线圈插头和 MR 系统之间建立安全的物理连接，并配置线圈软件以指定允许的原子核（在本例中为 129Xe）。
- 将MR扫描仪上表征良好的质子共振频率除以3.61529，得到氙气频率11。
- 表征线圈参数（最大发射幅度、发射机参考幅度、比吸收率 - SAR）。
- 将 129Xe 线圈正确放置在磁铁中以确保正确的方向。如果使用正交线圈，请避免反正交激发，因为它会导致成像体积中心的信号显着下降。
- 测量 129Xe 光谱
- 创建热极化 129 氙气模型。
- 将玻璃压力容器连接到充满氙气的袋子，确保适当的袋子尺寸和氙气体积，以与容器的容量保持一致。
- 将压力容器浸没在少量液氮（LN2）中，以允许氙气扩散和冷冻（见 图1）。
- 在氙气在内部形成冰雪后密封容器，然后让它解冻，对容器加压。计算容器中的压力：P = （V容器 + V袋）/V容器 ，其中 V容器 是容器的体积，V袋 是袋子中氙气的体积。
注意：与超极化气体 （HPG） 袋不同，热极化 129Xe 容器不需要吹扫氧气或真空抽真空，因为额外的氧气会减少氙气 T1 - 在热极化模型中具有有利效果。此外，重要的是要确保容器中的气体压力不会超过制造商规定的压力限制。使用 129Xe 气体的幻影，可以在 MRI 控制台上测量氙气频率。还提供用于质量保证的商用氙气模型13.
- 使用热极化氙气模型检测峰值频率。
- 将氙气模型放入 129Xe 线圈内，并将其放置与加载患者相似的位置，因为线圈几何形状的差异会大大改变输送到模型的 B1（图 2）。
注意： 建议同时装载合适的水模型以正确装载线圈。 - 使用质子频率进行扫描，因为某些扫描仪可能不允许在没有初始质子频率定位器的情况下进行多核扫描。
- 使用宽带发射脉冲（如果可用）、高带宽和高分辨率读出实验来准确检测氙气频率峰值。宽带脉冲将激发高频率范围，确保可以检测到氙核磁共振。
- 一旦检测到明确定义的峰值，将频率记录到全精度，并以低带宽（~1000 Hz）的新频率重复实验，以最大限度地提高信噪比（SNR）和峰值频率精度（图3）。
- 一旦检测到令人满意的高信号峰，请保存该方案以备将来进行QC测试。
注意：线圈在扫描仪中的精确几何位置提供了基线光谱扫描，如果 SNR 恶化，将来可以复制该扫描以识别紧急问题。模型本身可以直接成像，尽管它可能需要多次采集才能为图像重建建立足够的信号，并且可能无法提供可实现的 SNR 的公平估计，因为通常需要更高的翻转角度。准备好的一袋超极化氙气是使用 体内 成像参数测试所需成像方案的最佳选择。
- 将氙气模型放入 129Xe 线圈内，并将其放置与加载患者相似的位置，因为线圈几何形状的差异会大大改变输送到模型的 B1（图 2）。
- 创建热极化 129 氙气模型。
- HP 129Xe 成像（带测试包）
- 使用少量 HP 129Xe （>300 mL） 进行成像，该成像浓度高且不含氧气。
- 在成像前立即准确测量 129Xe DE。
- 设置测试成像方案以尽可能接近地反映所需的 体内 参数11.
- 采集并保存氙气袋的图像，作为扫描仪性能的基准测量值。
- 测量并记录采集图像的信噪比以及所有扫描参数和氙气DE。2D GRE扫描的可接受信噪比可能因地点而异，但通常应在30左右或更高，后续图像分析的最低阈值为1511。
- α，要测量翻转角 （FA），请执行全体积破坏梯度回波扫描，其中 FOV 连续成像两次（FA ≈ 8-10°），使用相同的序列参数，并且第一张图像的结束和第二张图像的开始之间没有间隙。测量两个图像 S0 和 S1 的直流偏移处的 SNR，计算相位编码步长 n 的数，并计算翻转角度图，如下 所示 14：
(1.3)
注：Niedbalski等人11给出了体内HP 129Xe MRI的通用参数，以及更复杂但高度精确的翻转角度校准方法（多次脉冲/采集实验）。
- 体内 HP 129Xe 成像
- 为受试者提供有关屏气技巧的适当指导，并允许受试者在引入 HP 129Xe 气囊之前使用一袋空气练习吸入程序。
- 指导受试者在室内空气中进行一系列吸气和呼气，然后深吸 HP 129Xe 气体、屏气并开始扫描（一种常用的方法）。密切监测受试者的胸部运动，以确保呼吸与提供的指示保持同步。
注意：目前有各种教练方法用于屏气程序，未来的联盟文件可能会就此建立共识声明。 - 使用鼻夹防止在屏气期间鼻腔吸入气体。
- 屏气成像后，指导受试者深呼吸以去除肺部的氙气并解决任何暂时的副作用11.
- 对于那些追求溶解相氙气成像的人来说，请注意受试者的吸入量可能会对获得的溶解相数据产生重大影响15。
- 数据重建与分析
- 从扫描仪导出“原始”数据，通常以复杂数据列表的形式，按读出采集顺序排列。
- 对于直线获取的 k 空间轨迹，每个复数数据点对应于二维 （2D） 或三维 （3D） k 空间中的整数频率。使用简单、快速的傅里叶变换 （FFT） 重建直线轨迹的图像。
- 对于非直线轨迹（例如，径向或螺旋数据），执行数据“网格化”，在后续 FFT 之前将复杂数据插值或卷积到整数箱中。如有必要，请在执行网格化之前检查数据，以确保准确性并避免潜在的伪影。
注意：原始 k 空间数据的 FFT 可能会产生与扫描仪重建的 DICOM 图像相似但不相同的图像，因为扫描仪会根据梯度行为中的已知非线性进一步校正重建的图像。这些影响通常很小，但在扫描仪成像体积的边缘可能更明显，尤其是在对肺部等大型器官进行成像时。建议使用扫描仪重建的图像（如果可用）进行后期处理。
(1.1)
(1.2)
(1.3)2. 故障排除步骤
注意：虽然该协议概述了超极化 129Xe MRI 中的一些质量控制 （QC） 程序，但由于紧急问题、异常和挑战，可能需要进行故障排除。过程中的任何错误或失误都可能产生连锁反应，影响后续步骤，并导致信号强度低、噪声水平高或完全信号丢失等图像丢失或低质量图像等问题。为了应对这些挑战，应采用战略方法来详细识别和调查问题。
- 用于 QC 的 HP 129Xe 剂量袋制备
- 小心地为控制氙气袋冲泡精确量的氙气，注意与氙气混合的任何氮气。
- 在 MRI 扫描仪中对氙气袋进行成像，并在成像前后进行准确的偏振测量，以便进行可靠的比较。
- 对所有 QC 扫描使用相同的成像序列，以便于进行可靠的比较。
- 注意进行所有 QC 扫描前后的氙 DE 值，以便将来进行比较。
- 系统噪声表征
- 创建用于 QC 的控制噪声配置文件。使用特定的定制 2D GRE 序列，包括高视场 （FOV; 400-500 mm） 以捕获来自该区域的最大信号、高每像素带宽（最大可用或至少 >50 kHz）以识别附近的噪声共振，以及尽可能短的重复时间 （TR） 和回波时间 （TE）11，13.使用氙气背心或环形线圈获取噪声曲线的 QC。
- 获得线圈中没有样品（HP 129Xe）的图像。该图像将表征噪声曲线。
- 检查采集的噪声数据，特别是 k 空间，以查找非高斯元素，例如尖峰、图案或离散化/分箱值。
- 通过将获取的真实/虚数据与合成的高斯数据集（具有适当的随机数生成函数）进行绘制来创建 QQ 图，该数据集具有相同的均值、标准差和向量长度，两者均按从小到大的顺序排列。与QQ图中线y = x的偏差表明采集的数据中存在非高斯分量，需要进一步研究。（图 4）。
注意：分位数-分位数图（QQ 图）可以深入了解两个数据集是否表现出相似的分布。将数据与正态分布数据集进行比较，可以评估分布是否为高斯分布。该协议假设在没有样本的情况下，k空间的实部和虚部近似于高斯分布。 - 使用合适的选择图识别噪声分布模式和潜在的异常值（如有必要，请使用 Chauvenet 标准16）。
- 根据噪声的特性将噪声分为规则噪声和不规则噪声类型（参见步骤 2.3 和 2.4）。
注意：常规噪声涉及读出或 k 空间数据中经常出现的模式。不规则噪声看起来相对随机，通常具有高强度，没有可辨别的时序模式，但不会像不可避免的热噪声那样表现出高斯曲线。
- 定期噪音检测
- 为了排除扫描仪作为噪声源，请使用标准现场协议采集图像，并禁用各种脉冲序列参数并关闭电子元件电源。例如，如果特定的梯度线圈发出噪声，则应在运行扫描之前关闭梯度电源，以检查噪声是否解析。
注意：关闭梯度电源通常需要提升对扫描仪控制台的访问权限，并且可能需要服务工程师在场。最终，多核光谱仪处于活动状态，但没有梯度通电，并且没有射频传输的序列应该足以确定噪声问题是否源于这些组件。 - 消除房间内的噪声源，然后确定常规噪声的潜在来源。
注意： 噪声源可能包括电子元件，如造影剂、代码按钮、传感器、生命体征监视器、扫描仪组件（例如，定位激光器、床机械电子器件、风扇、灯）或控制台/磁墙之间的波导。 - 使用调谐到 129Xe 频率的简单表面环路线圈“嗅探”磁体室周围的噪声源。将氙气线圈元件物理放置在潜在有问题的设备附近，并运行测试序列（参见步骤 2.2.1）以检测放大的噪声。
- 检查k空间和图像数据，以确定相干噪声的确切来源。
- 如果识别出特定来源，请尝试禁用它或用铝箔/闪光或铜网覆盖它以减少噪音。
- 禁用或覆盖噪声源后重新运行扫描，以查看噪声是否已解决。继续此过程，直到消除所有噪声源，仅留下低均方根 （RMS） 高斯噪声。
- 为了排除扫描仪作为噪声源，请使用标准现场协议采集图像，并禁用各种脉冲序列参数并关闭电子元件电源。例如，如果特定的梯度线圈发出噪声，则应在运行扫描之前关闭梯度电源，以检查噪声是否解析。
- 不规则噪声检测
- 将不规则噪声识别为单个 k 空间像素中的高信号“尖峰”，在真实或虚声通道中具有异常高或低信号。
注意：K空间尖峰通常会导致具有条纹或“灯芯绒”图案的图像（图5）。k 空间数据中存在高值或峰值通常会导致图像空间中出现条纹图案。这种现象通常与梯度相关问题有关。 - 通过识别条纹图案的方向，消除 X、Y 或 Z 梯度的潜在问题（图 5）。以不同的相位编码方向进行成像，包括从前到后、从头到脚和从左到右。
- 系统地检查每个方向上生成的图像，以确定哪个特定的渐变方向对条纹图案有贡献。如果需要，请联系现场的临床工程师，有选择地启用和禁用单个梯度，从而识别任何噪声尖峰的来源。
- 将不规则噪声识别为单个 k 空间像素中的高信号“尖峰”，在真实或虚声通道中具有异常高或低信号。
- 无信号
注意：当在 HPG MRI 研究中遇到采集后未观察到信号的情况时，可以采取系统的故障排除方法。以下是解决此问题的一些建议，- 验证氙气线圈和连接。
- 确保在 MRI 扫描仪中选择了氙气线圈并正确连接。
- 扫描过程中患者的移动可能会导致线圈断开，因此请仔细检查线圈连接。
- 检查 MRI 扫描仪的门是否牢固关闭，因为打开的门可以让外部射频进入磁铁室。
- 对氙气模型进行光谱分析（参见第 1.4.2 节），并从光谱中验证氙气峰高和本底噪声。使用 90° 翻转角度以确保氙峰的存在。计算与 90° 激励相关的最大信号，并将电压/功率与 QC 扫描结果进行比较。
- 评估氙气线圈。
- 准备一小袋氙气，在测量站测量偏振。
- 在 HP 129Xe 包上使用简单的 2D GRE 扫描对包进行成像，并具有以下参数：更高的翻转角度 90°（必要时调整脉冲持续时间，因为脉冲持续时间决定了发射带宽 [BW]），使用基于模型先前 QC 的参考电压、高 FOV 和低 BW，同时保持低基本分辨率。
- 在测量站再次测量偏振。如果极化没有显着降低，则表明氙气线圈发射器或放大器存在潜在问题。
注意：在整个过程中，由于 T1 衰减，极化水平会逐渐下降，无论来自氙气背心线圈的激励脉冲是否成功。因此，建议使用高 90° FA 来观察由激励脉冲引起的足够的偏振衰减，以排除氙气线圈发射器功能问题。如果极化显著降低，但在图像中未检测到信号，则表明存在氙气线圈接收器问题。
- 综合分析
- 分析 k 空间和图像空间数据以检查任何异常或不一致。
- 将采集的数据与以前的扫描或参考数据进行比较，以识别潜在的差异或偏差。
- 验证氙气线圈和连接。
- 数据的离散化
- 检查数据离散化（图 6）。
注意：当扫描光谱仪记录线圈电压时，它们被放大到适当的水平，以确保使用光谱仪的全动态范围并实现最高保真度。根据读出带宽对信号进行时间离散化，读出带宽与数据点驻留时间成反比，记录的模拟电压值被数字化为由光谱仪位深度确定的离散信号“箱”。正确放大输入信号以跨越整个位深度需要用户提供正确的线圈电压/放大/缩放值。在某些扫描仪上，在以目标频率执行准备脉冲之前，将不允许进行成像扫描 - 对于超极化研究，必须避免这一过程，因为额外的射频会减少极化并增加屏气时间。如果光谱仪校准不当或未能充分放大信号，则记录的数据可能会被粗略离散化 - 只有一小部分振幅箱填充了数字化数据点。数据离散化还会通过引入量化误差和精细细节丢失来影响信息内容。数据离散化还会导致伪影，影响信噪比，并限制准确分析生理变化的能力。重要的是，k空间数据的粗离散化可能不会妨碍产生看似令人满意的图像（图6）。 - 优化采集参数并采用适当的重构算法来减少数据离散化。
- 改进硬件并利用更高的采样率、先进的插值方法和降噪策略等技术来减轻数据离散化的负面影响。
- 检查数据离散化（图 6）。
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Representative Results
图4描述了对噪声扫描执行的噪声特性分析的结果。该图显示了规则噪声和不规则噪声对 k 空间的影响，其中观察到与理想 y=x 参考线的偏差。规则噪声导致 k 空间中的连续模式，而不规则噪声导致 QQ 图中的高值异常值。
继续 图5，显示了使用HPG MRI获取的一系列肺部图像。最上面一行展示了图像空间中的示例，包括参考扫描、受规则和/或不规则噪声影响的肺部图像以及没有信号的图像。底行显示相应的 k 空间模量表示。
在 图5A中，一个明显的亮点位于k空间的中心，表明具有低噪声的清晰肺信号。相反， 图5B 显示了在整个图像中分布的规则噪声（高斯噪声）的存在。在 图5C中，不规则噪声很明显，导致k空间中的高值尖峰，并在图像空间中产生条纹图案。 图5D 说明了同时存在规则和不规则噪声的场景，从而影响肺部图像。最后， 图5E 表示在采集的肺部图像中未检测到信号的情况。
图 6 显示了粗略数据离散化与适当缩放的 k 空间数据的比较。在计算信噪比时，很明显，离散化数据表现出较低的信号电平。
图 1：创建氙气幻影的图示。 将压力容器置于少量液氮中，使氙气在-203.15°C（70K）左右冻结。一袋 129Xe 直接连接到容器上。当氙气扩散到容器中时，它会在接触冰冷的墙壁时结冰，形成冰冻的雪状结构。一旦完全冷冻，容器就会被密封，氙气被解冻，导致容器内的压力增加。 请点击这里查看此图的较大版本.
图 2：光谱排列。 （A） 位于两个质子模型之间的 129 氙模型，全部封装在 129Xe 背心线圈内。（B） 用带子固定氙气背心线圈。（C） 将组件插入磁铁的孔中以进行定位。 请点击这里查看此图的较大版本.
图 3：在恒定氙气频率 （34,081,645 Hz） 下与可变带宽激励相关的信号响应。 带宽越大，本底噪声就越高。 请点击这里查看此图的较大版本.
图 4：三种类型的噪声扫描：可接受噪声、常规噪声和不规则噪声。 （A） 图A显示每种噪声模式的k空间模量表示，规则噪声显示条纹模式，不规则噪声显示尖峰（亮点）。（B） 每次噪声扫描的k空间数据实部和虚部直方图。 （C）k空间数据实部/虚部的QQ图，将获取的数据集与均值和标准差相等的正态分布数据集进行升序比较。红线表示 y = x 参考线。与这条线的偏差表明采集的数据中存在非高斯分量。 请点击这里查看此图的较大版本.
图 5：HPG 129Xe 肺成像中不同噪声模式的图示。 最上面一行显示图像空间示例，包括参考扫描、具有规则和/或不规则噪声的肺部图像以及没有信号的图像。底行显示相应的 k 空间模量表示。在带有信号的图像中，一个亮点位于 k 空间的中心，代表肺信号。 请点击这里查看此图的较大版本.
图 6： 129Xe 测试袋重建数据中高/低数字精度的影响图示。 对于高数字精度图像（顶行），图像具有600的高SNR，第55行K 空间的模量显示平滑曲线，显示数据的精细细节。然而，在低数字精度图像（底行）中，单个数据点被“分箱”到覆盖信号范围的有限数量的数字电平，导致重建图像中的 SNR 降低 （SNR = 98）。这个问题只能通过仔细检查原始信号数据来识别，因为它不会阻止产生看似令人满意的图像。 请点击这里查看此图的较大版本.
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Discussion
对 129个 Xe MRI 问题进行故障排除的能力是一项必要的技能，可能有助于实时缓解问题。在可以从单一方购买超极化气体基础设施并获得扫描仪制造商的支持之前，这些质量控制任务完全由各个实验室负责。本手稿的目的是为读者提供有用的实践和建议，以应对不可避免的数据采集不良事件。虽然我们试图尽可能多地解决潜在问题， 但 129Xe MRI 中的许多其他挑战是扫描仪制造商特有的，由于知识产权限制，无法详细讨论。然而， 129Xe 临床试验联盟是一个明确目标是使用 129Xe MRI 开发多中心试验的社区，由许多研究中心参与者和资深专家组成，他们在多个平台和软件上操作 129Xe MRI 的经验17.建议与任何网站参与者联系，以解决此处未解决的任何实施和/或故障排除问题。
应定期对线圈进行性能检查，以识别信号下降或新出现的噪声问题的早期迹象。这些检查包括检查线圈接口和内部连接，以及评估跌落或重量过大对线圈的潜在影响。除了物理检查外，经常比较光谱扫描还有助于识别线圈的性能问题。由于MRI系统的多核功能是与质子设施共享的组件，因此磁室中任何新引入的装置或设备都应经过测试，以防止对氙气频率的潜在干扰。除了技术考虑外，还应注意实验程序的细节。这包括有效地指导受试者，确保与研究协调员的清晰沟通，以及在QC扫描期间精确定位氙气袋。这些看似微不足道的细节不容忽视，因为它们可以大大提高图像质量和整体研究结果。
本文中介绍的协议为研究人员提供了一个全面的框架，用于识别和解决成像过程中的潜在问题。通过系统地遵循故障排除步骤，研究人员可以优化图像质量，提高数据准确性，并推进超极化氙气MRI领域。这些故障排除策略的持续改进和调整，加上成像技术的进步，将有助于进一步提高超极化氙气MRI研究的质量和可靠性。
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Disclosures
Robert Thomen 为 Polarean， LLC 提供咨询服务。
Acknowledgments
没有。
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Polarization measurement station | Polerean | 42881 | https://polarean.com/ |
| Pressure vessele with plunger valve | Ace glass | 8648-85 | https://www.aceglass.com/html/3dissues/Pressure_Vessels/offline/download.pdf |
| Tedlar bag | Jensen inert | GST381S-0707TJO | http://www.jenseninert.com/ |
| Xenon Hyperpolarizer 9820 | Polerean | 49820 | https://polarean.com/ |
| Xenon loop coil | Clinical MR Solutions | Custom device | https://www.sbir.gov/sbc/clinical-mr-solutions-llc |
| Xenon vest coil | Clinical MR Solutions | Custom device | https://www.sbir.gov/sbc/clinical-mr-solutions-llc |
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