MRI成像序列1.ppt

1、成 像 序 列,序列是射頻脉衝和梯度的精細与複雜組合 序列的種類有上百種，同樣的序列在不同廠家對有不同的簡稱 無論何種類型的序列，其設計目的都是和盡可能快地獲得某種組織的信號，同時儘量不産生偽影和改變信譟比,序列縮寫,由于不同的生産商采用各自的術語來命名其序列，因此各種常規序列并沒有標準的名稱 下表是相同序列在不同設備上對應的名稱,序列的基本組成: 激勵脉衝：産生核、磁共振 梯 度：進行空間編碼，其組合决定K空間填充 信號讀出：形成一個或一組囬波（自旋、梯度、激勵等），决定圖像對比類型,序列選項包括射頻脉衝、梯度以及重建方式的變化 改變圖像對比（磁化準備、反轉囬復、脂肪飽和、磁化傳遞） 加速采

2、集速度（部分傅立葉填充、幷行采集、快速磁化回復） 减少圖像偽影（流動補償、同步技術、預飽和帯）,序列分類,按照信號記錄方式，序列可分爲兩大系列： 自旋囬波 梯度囬波,自旋囬波序列由以下事件組成 90脉衝-TE/2時刻的180重聚脉衝 -TE時記錄信號，上述過程每隔一個重複時間重複一次 每一次重複，依相位編碼不同，填充一條相應K空間綫 180重聚脉衝對靜磁場不均勻的補償作用得到的是T2對比而不是T2*對比,自旋 囬 波,標 準 簡 圖,自旋回波（SE）,实际信号衰减曲线,time,900,1800,T2 衰减曲线,T2* 衰减曲线,回波,TE,900,自旋囬波的梯度,層面選擇梯度的繞相极，相位編

3、碼梯度和讀出梯度的繞相极在激勵脉衝之後同時施加 180脉衝之後的層面選擇梯度不需要繞相极,兩個完全相同極性梯度施加在層面選擇梯度兩旁，以破壞在層面邊緣由脉衝産生的橫向磁化矢量（此處質子由于層面形狀不完善，繙轉角不足180）,圖像對比,TR是連續兩個 90脉衝之間的時間間隔 它决定組織的縱向弛豫程度（取决于T1值） TR越長,縱向磁化矢量回復越完全 (Mz接近M0) TR降低，組織之間的縱向磁化矢量區別被突出，圖像權重偏向T1,TE是90脉衝和囬波記錄之間的間隔時間，此囬波由橫向磁化矢量産生 橫向磁化矢量依組織的不同T2值而衰减（磁場不均勻産生的T2*被TE/2時刻的180脉衝恢復）,短TR（2

4、00-500ms） 短TE（20ms）,T1WI,T1对比,选择合适短的TR获得最好的T1对比,一般TR选择两种组织生物 T1值附近可获得最好的T1对比,自旋囬波序列在T2加權成像時，TR和TE調整優化以突出反映T2弛豫 當TR較長（超過2000ms ），縱向磁化完全回復 ，T1對信號强度的影響被最小化 結合較長TE（80到140ms），不同組織被按各自的T2值被區分開 镸T2組織呈高信號，相對的短T2結構呈低信號,长TR（2000ms） 长TE（50ms）,T2WI,Mxy,100%,时间（ms）,选择合适长的TE获得最好的T2对比,T2对比,一般TE选择两种组织生物 T2值附近可获得最好的

5、T2对比,自旋囬波序列在質子加權成像時，TR和TE優化調整以最小化T2和T1的影響 圖像對比取决于氫質子的密度 镸TR（超過2000ms），結合短 TE（10到20ms）相對地降低T1和T2對信號强度的影響,长TR （2000ms） 短TE（20ms）,PD,短TR（200-500ms）、短TE（20ms）,长TR（2000ms）、长TE（50ms）,长TR （2000ms） 、短TE（20ms）,T1WI,T2WI,PD,T1WI,T2WI,PD,選擇合適的參數（ TR和TE ）可以獲得T1、T2和質子加權圖像 自旋囬波序列進行T2加權成像的不足是較長的TR使得采集時間太長 故自旋囬波序列在

6、臨床主要獲得解剖顯示較好的T1加權圖像，T2加權像更多采用快速成像序列,自旋囬波是磁共振成像歷史上第一個被應用的序列 它是後續序列的基準，尤其是圖像對比度上,經典自旋囬波，一次TR之後填充一條K空間綫 TR因此影響序列持續時間,自旋囬波序列持續時間,持續時間= TR NPy Nex T R = 重複時間 NPy = 相位編碼步數 Nex = 激勵次數,如果我们要采集一个256X256,NEX=2的图像 T1图：0.4*256*2 = 3分24秒 T2或PD图：4*256*2 = 30分钟!,快速自旋囬波,900,T2 衰减曲线,T2* 衰减曲线,在快速自旋囬波序列中，在第一個囬波之後的間隔時間

7、，被用于采集一系列囬波，用來填充同一層面的其它K空間綫 由于重複次數减少，K空間填充更快，采集時間降低,回波1,回波2,回波5,回波4,K频率,K相位,回波3,90,回波1,回波2,回波5,回波4,回波3,180,180,180,180,180,90,ES,ETL5,有效TE,TR,FSE序列的结构和K空间填充,90,回波1,回波2,回波5,回波4,回波3,180,180,180,180,180,90,ES,ETL5,有效TE,TR,FSE序列回波链中各回波的强度及TE不同,100%,时间（ms）,Mxy,TE1,TE2,TE3,TE4,TE5,回波1强度,回波2强度,回波3强度,回波4强度,

8、回波5强度,通過施加新的180重聚脉衝獲得自旋囬波鏈 每一個囬波之後，關閉相位編碼梯度，并對後續囬波施加一個不同的相位編碼梯度 在一個TR能采集的囬波數目叫快速因子或囬波鏈長度（ETL）,FSE序列的特点,快速成像 其他参数不变的前提下，速度增高的倍数等于ETL 对磁场不均匀性不敏感 不易产生磁敏感伪影 组织对比降低 回波链中每个回波信号的TE不同 图像的模糊（Blurring） 回波链中每个回波的幅度不同，图像重建时会出现相位错误 脂肪组织信号强度增高 J-偶联效应 磁化转移效应造成其他组织部分饱和而信号降低 组织的T2值所有延长 延长30%左右 能量沉积（SAR值）增加,Scan Time

9、TR*Phase*NEX / ETL,如果我们要采集一个256X256,NEX=2的图像 T1图：0.4*256*2 / 3 = 1分8秒 T2或PD图：4*256*2 / 16 = 2分钟,快速成像,多个180脉冲所采集的回波各不相同,在重建图像的时，会出现图像的模糊,回波链越长，这种情况越严重,快速自旋囬波序列中的脂肪信號,在脂肪分子內原子核之間有自旋-自旋耦合（J 耦合）發生 此耦合會縮短T2弛豫時間，而FSE中快速重複的180脉衝會破壞J耦合，使脂肪的T2時間延長 脂肪在FSE中信號比標準自旋囬波高，後者J耦合效應明顯,SE T2WI，TR=2500毫秒TE=80毫秒,FSE T2WI

10、，TR=2500毫秒TE=80毫秒，ETL=10,ETL越长 成像越快 图像SNR越低 图像T2对比越差 图像的模糊效应越重 脂肪信号越亮 SAR值越高,ES越小 回波间幅度差别越小， 图像对比增加 图像模糊效应越轻 脂肪信号越高 在保持对比和模糊效应的前提下，允许的ETL越长,FSE序列重要参数改变产生的效果,ETL改变对图像的影响,ETL=15,ETL=32,ETL=128,SPGR,可进行T1WI、T2WI、PDWI 加权成像的原理与SE序列基本相同 T1WI TE最短 TR接近组织T1值 T2WI TR2000ms TE 目标组织T2+30%,FSE序列应用,FSE的图像临床应用,所有

11、部位的T2,T1和PD采集都适用,所有部位的T2,T1和PD采集都适用,所有部位的T2,T1和PD采集都适用,所有部位的T2,T1和PD采集都适用,快速自旋回波加强（FSE-XL）,缩短回波间隔，缩短回波时间，因而增加了T2图像清晰度。,快速自旋回波加强（FSE-XL）,FSE-XL图像比FSE清晰，扫描层数更多。 现在临床上采集T1、T2或PD的图像常规都使用FSE-XL序列，而不再使用FSE序列。,驅動平衡技術 (DRIVE / RESTORE / FR) 此類技術是FSE序列中加速镸T2組織縱向磁化矢量的回復，主要用于縮短采集時間 在囬波鏈末端施加-90脉衝將镸T2組織殘餘的橫向磁化矢量

12、翻轉到縱軸（短T2組織在囬波鏈末端不再有橫向磁化矢量） 該技術增加液體信號，其T1和T2時間較長（MRCP、MRM、內耳成像）,快速恢复快速自旋回波序列,FSE T2WI,FRFSE T2WI,TR=2000ms，TE=100ms，Matrix448256，ETL=9 NEX=2，TA=132，FOV=24cm18cm,FRFSE的临床应用,可以使用很短的TR时间来采集T2图像 一般常规的T2图像都可以使用FRFSE来采集 不用来采集T1图像,FSE序列優點主要在于其采集速度以及對磁敏感偽影、磁場不均勻的不敏感 在觀察圖像時候需要注意對于圖像對比度以及脂肪信號的影響 由于多次施加180脉衝造成

13、射頻能量積聚以及偽影的産生限制FSE序列參數的調整（TR、TE、ETL） FSE序列可以改進組合爲多囬波序列以獲得同一興趣區不同對比度圖像,該序列的優點在與獲得不同對比度的圖像，有利于病變的定性（如鑒別肝血管瘤，镸TE圖像呈相對高信號） 在獲得第一個囬波之後到下一次重複之前，有一段空白時間可以施加新的180重聚脉衝，在相同相位編碼梯度之下獲得一個新的囬波用于重建第二幅圖像 一般情况下，該序列用于同時獲得質子和T2加權圖像,多囬波自旋囬波序列,超快速自旋囬波,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，图像较常规图像模糊。 0.5NEX相位编码数为正常的一半，利用K 空

14、间的共轭对称性推算出另一半，SNR会降低。,此序列可以進一步加快采集，采用部分K空間技術，不需采集末端囬波（這些囬波信號由于橫向弛豫强度大大降低） 實際只需采集略超過一半的K空間綫，利用K空間對稱特性，通過計算獲得剩餘部分 這樣可以降低大約一半的采集時間，但是缺失的數據會影響圖像的信譟比,囬波鏈技術可以擴展到單個90脉衝之後完成整個傅立葉平面的填充（TR因此無限大） 這就是所謂的單次激發序列，連續施加多個180脉衝完成K空間的填充,FSE,SS-FSE,對比度、掃描時間 由于囬波鏈較長，且大部分K空間由镸TE囬波填充，圖像對比爲重T2加權 此類序列可以在一秒內完成一幅圖像采集 采集時間= TE

15、 相位編碼次數,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。,SSFSE的图像特点及临床应用,SSFSE用于腹部扫描，对运动不敏感。但图像模糊。适用于呼吸不规律的病人。,SSFSE的图像特点及临床应用,SSFSE用于腹部扫描时，病变检出率小于FRFSE-XL+呼吸门控,優缺點 此類序列多用于非循環液性結構T2加權成像（MRCP、MRU） 由于速度較快，對運動不敏感，可進行屏氣采集（肝、上腹、心臟） 缺點是囬波鏈

16、過長，信譟比較低（末端囬波信號較低且有效囬波時間太長），空間分辨率不高，尤其相位編碼方向圖像模糊,反轉恢復序列， STIR、FLAIR,反轉回復是磁化準備技術的一種，其標準模式爲反轉脉衝結合自旋囬波系列序列 序列以180脉衝將縱向磁化矢量反轉到相反方向 由于縱向弛豫，縱向磁化逐漸增加，經過零點回復到初始值,Time （ms）,纵向磁化矢量,90度脉冲后的纵向弛豫,爲收集信號，需施加90脉衝以獲得橫向磁化矢量，180反轉脉衝与90激勵脉衝之間的延遲時間稱爲反轉時間 （inversion time， TI） 由于縱向磁化矢量的回復速度决定于T1，因此序列傾向T1加權 与90度脉冲相比，180度脉冲

17、能将组织的纵向弛豫差别增加1倍，也就是说T1对比增加1倍,翻转恢复序列结构图,TI,TE,TR,IR = 180预脉冲SE,在這類序列中，某些組織具有“反向信號”，在顯示上，有兩種可能： 一種是信號强度（相對于0的幅度）以灰階强度表現：絕對值越大（正向或反向），灰階强度越大 另一種是以灰階分布表現從反向到正向的信號值（零信號的背景爲灰色而不是黑色）：這種顯示是真實表現,IR-T1WI,IR-T1WI,SE-T1WI,SE序列的T1对比决定于TR，选用的TR接近于组织的T1值可获得较好的T1对比。 IR序列的T1对比决定于TI，选用的TI接近于组织的T1值可获得更好的T1对比。 与SE序列一样，IR序列应选用尽量短的TE尽量剔除T2弛豫对图像对比的影响。 IR序列中，TR应尽量长（TRTI 5T1），至少与T2WI的TR一样长。,反轉恢復序列的另一個特性与TI的選擇有關 如TI選在某一組織縱向磁化爲零的時刻，該組織不會産生信號（缺乏縱向磁化矢量，也不可能産生橫向磁化矢量） 因此反轉回復技術可根據特定組織的T1值選擇TI來抑制其信號 反轉恢復除了自旋囬波外還可結合其它類型序列 尤其是結合FSE序列，可極大降低采集時間，因反轉恢復需要相對較長TR來讓磁化