MRI常用序列ppt课件

MRI常用脉冲序列及应用 1 基本概念 T1 、 T2，加权； TR,TE, K空间 ; RF(90o ,180o)作用； 脂肪抑制，水抑制。 2 基本概念 T1时间为在纵轴的磁化矢量由 0增至 63 时为 T1弛豫时间（纵向磁化矢量） 。 T2的时间为横向磁化矢量强度由最大 值衰减达 37所需的时间。 3 基本概念 相位 平面内旋转的矢量与参照轴的夹角 同相位 (in phase) 多个矢量相位方向一致时 离相位 (out of phase) 多个矢量相位方向不一致时 4 基本概念 加权 在磁共振技术中为了更好的显示各种组织 和病变，通过调整 RF脉冲的重复时间 TR、 回波时间 TE等来得到受检组织的特征参数 ，突出重点的图像（ Weighted image）。 5 K空间 以空间频率为 单位的空间坐 标系所对应的 抽象的频率空 间 . 6 基本概念 重复时间 (The repetition time 简称 TR) 指前一脉冲序列与相邻的后一脉冲序列之间 的时间，以毫秒为单位。 TR决定了一个 RF脉 冲与下一个 RF脉冲之间的时间。因此 TR决定 了 T1弛豫时间的量。 7 基本概念 回波时间（ The echo time 简称 TE） 指 900RF脉冲至采集信号峰值之间的时 间。 TE决定了在信号读出前横向弛豫矢量 所允许的衰减量，因此 TE控制了 T2的弛豫 矢量。 8 R F 90o脉冲 纵向磁化矢量被转向为横向磁化矢 量平面 180o脉冲 纵向磁化矢量被转向至 M0的反方向； 失相质子在 xy平面内翻转 180o 9 90o脉冲与 180o脉冲 10 (90-t-180) 90 Pulse 180 Pulse Spin Echo Signal t(Time Delay)REPEAT 11 脉冲序列 脉冲序列（ pulse sequence）是 指具有 一定带宽、一定幅度的 射频脉冲与梯度脉冲 组成的脉 冲程序。 12 脉冲序列 窄带宽脉冲主要用于选择性激励，宽脉 冲用于非选择性激励（如三维成像）。 而幅度反应了脉冲所具能量的大小，能 量大，偏转角度大。梯度脉冲的作用主 要是空间定位和信号读出 。 13 脉冲序列的作用 获得不同组织对比度： SE,FSE,T1FLAIR, SSFSE,FIESTA/FLASH,TOF,MRS 抑制某些物质信号： STIR,T2FLAIR 缩短扫描时间： SEFSE SSFSE 减少伪影： FSE(磁敏感伪影）， EPI（ 运 动伪影） 14 脉冲序列的构成 90 180 90 射频脉冲 RF 选层梯度 Gs 信号 S 相位梯度 Gp 读出梯度 Gr TE/2 TE/2 TR FID Echo 15 单回波 SE序列 构成： 900RF 间隔 TE/218 00RF(复相脉 冲 ) 间隔 TE/2 回波（可测） 16 一 . 自旋回波 (Spin-echo SE) 自旋回波序列是 MR的最基本和常用 序列，包括单回波 SE序列和多回波回 波序列。在 SE序列中应用一系列有规 律的 900及 1800RF脉冲、 去间歇性的 激励组织中氢质子在静磁场中的磁化 矢量，改变向量方向 . 17 自旋回波 18 自旋回波 19 自旋回波 900RF的作用 将静磁场中顺磁场排列进动的质子由 初始的 Z轴 翻转 到 xy平面（ MzMxy ） , 是进动质子吸收 RF能量后，由平 衡状态的低能稳态位置跃到高能态位 置的过程，也是质子吸收能量的过程 20 自旋回波 横向磁化矢量从同相至去相过程 21 1800RF的作用 当质子由聚相状态逐渐变为失相状 态后 ,在 TE 2时间点上加上一个 1800RF， 将横向磁化矢量来一个 1800 的翻转，目的是使这些失相的质子按 原来的速度，以相反的方面靠拢重新 达到相位的重聚 (rephase） 自旋回波 22 自旋回波 1800RF的作用 23 单回波 SE扫描参数 名称 TR TE 特点 PDWI 15002500ms 1025ms 质 子密度 ，信号 ， 质 子密度 ，信号 。 T2WI 15002500ms 80120ms TE T2 信号 ,T2信号 T1WI 300600ms 1025ms TR。 T1 信号 ， T1 信号 24 单回波 SE优缺点 优点： 1、显示典型的 T1WI,T2WI和 PDWI。 T2WI优。 2、对常见伪影（运动 伪影和磁敏感伪影）较不敏感。 缺点： 扫描时间长。特别是长 TR和长 TE T2WI 。 应用： T1WI显示解剖结构， T2WI对 病变更敏感。 25 多回波 SE序列 在一个 TR周期内，于 900 RF脉冲后， 以特定的时间间隔连续施加多个 1800 重聚脉冲，使 Mxy产生多个回波。一 次扫描获得多幅不同 TE值的 PDWI 和 T2WI。显著缩短成像时间。 26 双回波 time s i g n a l 1 7 3 4 5 1 6 8 8 5 1 0 2 1 1 9 1 3 6 1 5 3 1 7 0 1 8 7 2 0 4 2 2 1 2 3 8 2 5 5 2 7 2 TE: time s i g n a l 1 7 3 4 5 1 6 8 8 5 1 0 2 1 1 9 1 3 6 1 5 3 1 7 0 1 8 7 2 0 4 2 2 1 2 3 8 2 5 5 2 7 2 TE: TE1 TE2 27 自旋回波 SE脉冲序列的特点 多次使用 1800RF， 使相位离散的质子多 次重聚，从而获得多次的回波信号 有较高的信噪比（ SNR）， 有利于显示 解剖结构， 2加权像可以显示病理的 改变 TR和 TE分别控制了 T1及 T2的图像对比 28 自旋回波图像 29 二 . 快速自旋回波序列 快速自旋回波（ fast Spin-echo , FSE 或 turbo SE,TSE） 构成：在一个 TR周期内，先发射一个 900 RF脉冲，再相继发射 多个 1800 RF脉冲，形成多个自旋回波。与多回 波序列类似。 30 快速自旋回波与多回波 序列 相位 编码 数据 K-空 间 填充 图 像形成 M SE 一个 一行 每个回波 产 生一幅 图 像 FSE 多个，彼此独立 几行 一 组 回波形 成一幅 图 像 31 SE多回波序列的 K空间充填 FSE序列的 K空间充填 32 快速自旋回波序列 33 FSE 回波链长度 （ echo train length, ETL） 指每个 TR内用不同相位编码采样的回波个数，也称快速 系数。 回波间隔时间 （ echo train time, ETS）指回波 链中相邻两个回波之间的时间间隔。 ETS决定回 波时间，关系图像对比度。 有效回波时间 （ effective echo time, ETE）指 回波链中最终决定图像对比的回波时间 34 扫描参数 名称 TE TR ETL 扫 描 时 间 T1WI 20ms 300600 ms 26 12min T2WI 90120 ms 300050 00ms 832 23min PDWI 20ms 250040 00ms 812 34min ETL 扫 描 时间 ，其它 TE信号 ， 对 T2WI无影响 ，但 扫 描 层 数 。 T1WI,PDWI用小 ETL。 35 快速自旋回波 900 1800 T2 衰减曲线 T2* 衰减曲线 ESP 1800 1800 1800 1800 ETL： 回波链长度 ESP： 回波间隔 TE eff ： 有效 TE? 36 快速自旋回波的有效 TE Gphase Gphase Time Mxy echo 1 echo 2 echo 6 TE eff 15 15 ms TE eff 90 90 ms 有效 TE即相位编码梯度最小时的 TE， 亦即 K空间中心部分对应的回波时间， 它决定了 FSE序列的图像对比。 37 FSE特点 优点： 1、扫描速度快于 SE。 2、对磁场不 均匀性不敏感，磁敏感伪影少。 3、运动伪 影少。 缺点： T2WI脂肪信号高，与水肿难鉴别。 ETL大，图像模糊。磁敏感低，对出血不敏 感。多个 1800 脉冲， SAR高。 应用： FSE可取代 SE，尤其是 T2WI。重 T2 加权 FSE作水成像。 38 FSE序列采用屏气扫描的 T2加权像 39 腹部 FSE序列屏气的重 T2加权成像 40 快速 SE序列 T2加权像 屏气 ,26秒 18层 41 单次激发快速自旋回波（ SSFSE ） *一次激发完成一层扫描所有数据的采集 每幅图像 成像不到 1秒。 *0.5NEX 相位编码数为正常的一半多 8个，利用 K空 间的共轭对称性推算出另一半， SNR会降低。 Single shot, infinite TR ESP echo180echoa 180 echo180 42 SSFSE的图像特点及临床应用 成像速度快，可用于屏气扫 描和不能配合的患者及儿童 ，还可用于定位像。 回波链长，可获得重 T2加权 ，用于水成像： MRCP、 MRU。 SNR低，边缘模糊伪影严重 ，图像不清晰。 与 EPI相比几何变形不敏感 。 43 三 . 反转恢复序列 反转恢复序列（ Inversion recovery IR） 构成： 1800反转脉冲 900激发脉冲 复相 1800脉冲 44 I R IR序列首先施加一个 1800反转脉冲， 将 磁化矢量 M从 +Z翻转 -Z，磁化矢量从 -z方向 向 +z恢复，恢复的程度取决于组织 TI的长短。 施加 900脉冲使磁化矢量偏转到 XY平面；再施 加 1800重聚脉冲 , 在 TE时间内产生一个回波 信号。 45 反转恢复序列 46 反转恢复序列 47 反转恢复序列 48 反转恢复序列 影响 IR序列信号的因素 : 图像的对比度主要取决于 TI、 TR、 TE 如果 900激励脉冲应用在磁化矢量向 z轴 方 向恢复，通过 xy平面后，图像的对比度主 要取决于各组织正 z轴方向矢量的恢复数量 图像表现为重 T1加权 49 成像参数 反转时间 （ time of inversion ,TI）是初始 1800脉冲与 900脉冲之间的间隔。 TE是 900脉冲与回波之间的间隔。 TR是整个序列的重复时间，两个 1800脉冲的 间隔。 50 I R TI是 IR图像（ T1）对比的主要决定因素（ 类似 SE中的 TR）。 IR序列主要产生 T1W和 PDWI图像（短 TE）。 长 TE可产生病理加权像（ T2） . 典型参数： TI=200-800ms,TR=500- 2500ms,TE=20-50ms. TI接近两种组织的 T1值，缩短 TE,可获得最 佳 T1WI.TR=3TI时， SNR好。 51 反转恢复序列（ T1加权） 52 反转恢复序列 磁化矢量已完全向正的 z轴方向 恢复完毕，再施加 900脉冲，水 和脂肪同时都完全弛豫 ,图像表 现为质子密度像 53 反转恢复序列 (质子加权） 54 短时反转恢复序列 (脂抑制 ) Short TI inversion recovery ， STIR 在脂肪组织磁化矢量恰好从 -z轴恢 复至 0值时（ TI为转折点），施加 900脉冲，该信号完全被抑制。因 脂肪组织质子处于饱和状态，故 不能释放出信号。可获得抑制脂 肪信号的 T1加权像 55 STIR TI时间为脂肪组织的 T1时间的 0.6倍 STIR的常用参数为： 短 TI 120 150 ms 短 TE 10 30 ms 长 TR 2000 ms 56 不同场强下的 STIR序列的 TI取值 场强 TI（ ms) 1.5 120-150 1.0 100-130 0.5 90-115 0.2 25-90 57 流动衰减反转恢复序列 fluid attenuated inversion recovery FLAIR 采用长 TI和长 TE，产生液体（脑脊液）信号为零 的 T2加权像，是水抑制成像方法。 TI=0.69T1 58 FLAIR FLAIR的常用参数为： 长 TI 1700 2000 ms 长 TR 6000 ms+ 根据权重的需要采用短或长的 TE 59 IR图像特点 TI 时间控制组织抑制和 T1对比 TE 时间控制 T2对比度 TR 比 TI 长 3 5倍 T2 FLAIR 2200-2500 8800 长 120 时间 TI TR TE 不同 TI的翻转恢复序列 脂肪抑制 STIR 130-160 2000 短 25 T1FLAIR 500-900 2000 短 25 60 STIR序列的图像特点及临床应用 1.对磁场的不均匀较不 敏感，因而比化学饱和 压脂更均匀。 2.因含有 T1加权而对 T2 对比显示不好，仅用于 偏中心（肩、颈椎、骶 椎）及低场强下的 T2压 脂。 3.因抑制短 T1信号而不 能用于造影增强。 61 T1FLAIR序列临床应用 T1 Spin EchoT1 Flair T1 FlairT1 Flair Post TI Mz -Mz 0 增加 T1对比度，可用于脑 灰、白质成像。 62 T2FLAIR序列临床应用 保持 T2对比度的同时抑 制 CSF信号，可以减少 脑脊液搏动伪影并增加 脑室周围高信号病变的 识别。 63 64 T1 加权 FLAIR T2加权 序列比较 65 四 . 梯度回波序列 梯度回波 (gradient echo GRE)又称场回 波（ field echo ,FE） 特点：扫描时间短，图像空间分辨率和 SNR无明显下降。 66 GRE与 SE 名称 RF TR 复相脉冲 SE 900 长 1800 GRE a900 短 反 转 梯度 67 梯度回波序列 采用了小的反转角度 缩短了 TR时间 采用梯度反向脉冲，取消了 1800重聚脉冲， 缩短了扫描时间。 68 GRE 小角度激励技术 采用小于 900的小翻转角，只将部分磁 化矢量翻转到横断面内，使得部分纵向 磁化矢量未受干扰，仍沿着 +z方向，因 此只要很短的时间就可以让纵向磁化量 完全恢复 69 GRE 由于 MR图像信号的强度大小与 MZ翻转到 xy 平面的 MXY的大小成正相关，而 MXY的大小 是由激发脉冲发射时 MZ的大小及其激发后 翻转的角度决定的。虽然 GRE序列小于 900 度的激发脉冲投射到 xy平面的矢量比例要小 于 900激发脉冲，但变化较小，恢复快，能 形成较大的稳态，能产生较强的 MR信号， 在明显缩短成像时间的同时，得到较高 SNR 的图像。 70 小角度激励后的磁化恢复 第一次 RF M0 Mz Mxy 第二次 RF 71 梯度回波序列 梯度回波法 小角度翻转后施加线性的梯度脉冲 (频 率编码梯度 )造成质子进动频率的差别 , 丧失相位 ,此时再施加与上述梯度强 相同，但方向相反的梯度场 ,这个相反 方向的梯度场的作用类似 SE序列中的 1800RF,使失相的质子翻转 , 横向磁化 矢量的相位重新相聚 ,产生信号。 72 梯度脉冲特点是先负后正，其梯度脉冲 的方向变化称为梯度翻转。由于负向和 正向梯度脉冲分别具有离散和重聚进动 质子的作用，因而称为散相脉冲和相位 重聚脉冲。梯度脉冲影响了质子的进动 频率，因而对磁场均匀性等因素敏感， 不能准确的测量组织的 T2时间。 梯度回波序列 73 GRE RF Gs S Gp Gr TE TR FID Echo 用小于 90 的射频脉冲激发，并采用较短 TR。 使用翻转梯度取代 180 重聚脉冲。 74 GRE 75 GRE 76 GRE 特点： 翻转角（ FA） 与 TR结合使用可决定 T1的 加权 图像都具有一点 T2*加权的成份 TE控制了 T2*失相的数量， TE短， T2*成 份少， TE长， T2*成份多 77 GRE 常见的参数如下： T1加权像： 大的翻转角 700 900 短的 TE 5 10 ms , 短的 TR 50 ms T2*加权像 小的翻转角 500 200 长的 TE 15 25 ms 短的 TR 质子密度加权像 小的翻转角 500-200 短的 TE 5 10 ms 短的 TR 78 梯度回波序列按在序列末尾对剩余横 向磁化的不同处理方法分为两大类 : 采用相位重聚序列 采用扰相技术序列 GRE 79 GE Siemens Picker GRASS FISP FAST SPGR FLASH RF spoiled FAST SSFP PSIF CE-FAST FSPGR turbo-FLASH RAM-FAST 各种梯度回波序列的不同缩写 80 扰相梯度回波序列 当 TR短于组织的 T2时，在下一个 RF脉冲激 发时， xy平面仍保留有相当的 MXY ，在每个 脉冲周期的信号检测后施加扰相脉冲或 RF 扰相梯度，使残留的失相，当下一周期的 RF脉冲激发前， MXY被破坏消失为零，因而 只有 MZ对下一个 MR信号有贡献 81 SPGR对剩余横向磁化矢量的射频扰相 第一次 RF M0 Mz Mxy 第二次 RF 第三次 RF 0 180 每个射频脉冲都随即选取不同的相位 ， 使翻转后的剩余横 向磁化矢量相互抵消，得到稳定的信号和 T1加权。 82 影响扰相梯度回波序列因素 反转角度：大角度时图像倾向于 T1W ，小角度时图像倾向于 PDW和 T2*W TR: 长 TR图像权重于 T2*W和质子像 TE: 长 TE图像权重于 T2*W 83 相位聚合的梯度回波序列 相位聚合的梯度回波序列不是破坏残留的 MXY ， 而是保持其状态，在每个周期的信号检测后 施加与相位编码大小相同、方向相反的梯度 脉冲，使离散的相位重聚，形成最大的横向 相位一致性。 MZ和 MXY在连续的 RF脉冲之间保 持恒定， MZ和 MXY对 MR信号均有贡献 . 84 影响相位聚合梯度回波序列因素 TR： 一般短于组织的 T2时间（小于 100ms) 达到的稳态 MXY 小角度时图像倾向于 T2W和质子加权像 大角度时图像对比对 T2/T1比值敏感，具有 大 T2/T1比值的结构为亮信号 85 GRE和 SPGR的图像对比度 GRE序列采用小的 翻转角（ 20 30 ）和较长的 TR（ 200 600ms） 来获 得 T2*加权。 SPGR序列采用较 大的翻转角（ 30 50 ）和短的 TR（ 40 60ms） 来获得 T1加权。 GRE T2* SPGR T1 86 梯度回波序列 优点 ： 显著的缩短了扫描时间；改善了由于器官移 动形成的伪影，可用于快速成像、定位像以 及血管成像等。 缺点 ： 易产生磁敏感伪影 ， 铁质沉积部（如基底节、 亚急性出血部位）和磁敏感系数差异较大的部位（ 如空气 /组织、骨 /组织交界面）信号低。小翻转角 和 T2*驰豫使信号较弱且衰减很快， 信噪比较差。 87 GRE双回波 脂肪和水具有不同的进动 频率，其相位差会随时间 而发生周期性改变。 fat water out of phase TE = 2,1 ms in phase TE = 4,2 ms IN OUT 在 1.5T场强下，当 TE 2.3ms 时，水脂反相位。同时含水 和脂肪的组织及水脂交界面 信号减低。 TE 4.6ms时，水脂同相位， 同时含水和脂肪的组织信号 增强。临床常用于肝脂肪侵 润和肾上腺肿瘤的检查。 88 89 梯度回波序列 (T1W) 屏气 未 压 脂 强 化 压 脂 90 梯度回波序列 T1加权像 91 稳 态 双 回 波 三 维 扫 描 技术 92 GRE临床的应用 2D、 3D的 MRA成像 急性 创伤 、中 风 的快速成像 单 次屏气的 扫 描 动态 增 强 扫 描， 脂肪抑制技 术 对软 骨 损伤 、 纤维软 骨的退行性病 变 敏感性高 93 五、平面回波成像序列 平面回波成像（ echo planar imagine, EPI） 是在射频脉冲激发后利于梯度场的连续正 反向切换，从而产生一连串梯度回波。利 用相位编码与射频脉冲激发读出梯度场相 互配合，完成空间定位编码。 EPI：一次射频脉冲激发采集多个梯度回波 94 EPI只是 MR信号的一种采集方式，并非真正 序列，需与 MRI普通脉冲序列的任何形式的 RF脉冲结合。 有 SE-EPI 、 GRE-EPI、 DW-EPI 、 FLAIR-EPI EPI 95 EPI的 K空间充填方式 96 97 90 180 RF Gs S Gp Gr TE/2 TE/2 FID Echo SE-EPI T2衰减曲线 T2*衰减曲线 自旋回波包络 98 SE-EPI与 FSE的比较 相同点： 都有 180 重聚脉冲，一个 TR内产生多个回波，填 充 K空间的多条线。 在相同的 TR、 TE下产生相似的 T2对比。 不同点： SE-EPI只有 1个 180 重聚脉冲，相对应只有 1个真 正的自旋回波。 SE-EPI利用快速切换的读出梯度来产生其余的梯度 回波，其速度要比重聚脉冲快的多，因而可以采用 更长的回波链和更多的层面数， SAR值也要低的多 。 99 RF Gs S Gp Gr FID Echo GRE-EPI T2*衰减曲线 100 GRE-EIP与 GRE的比较 相同点： 都用小于 90 的射频脉冲激发。 都用读出梯度来产生梯度回波。 在相同的 TR、 TE（ eff） 下产生相似的 T2*加权像。 不同点： GRE-EPI一个 TR期间内产生多个梯度回波，填充 K空 间的多条线。 GRE-EPI读出梯度的正向和反向都能产生回波，前 一个回波的读出梯度就是后一个回波的散相梯度。 101 对比度：有所选脉冲序列决定，使用 相同 TR、 TE时， SE-EPI图像对比度与 标准脂肪抑制的 SE相似；而 GRE-EPI为 T2*的加权像。 信噪比：因采用了较宽的接收带宽， 信噪比会下降； T2*的衰减意味组织 的自旋更容易离散，也造