MR脉冲序列及临床应用课件

1、MR 脉冲序列原理与临床应用第1页，共139页。基本概念MR 序列第2页，共139页。概念回顾 90o 激发脉冲发射能量使静息状态的纵向磁化矢量翻转到XY平面瞬时发射，及其短暂的持续时间900M第3页，共139页。概念回顾 180o回聚脉冲 rephasing RF在XY平面内翻转磁化矢量作用的最终结果是经过一段时间后所有的磁化矢量又会发生相位重聚，所以该脉冲成为回聚脉冲M1800MxyMxy第4页，共139页。概念回顾 TR TE时间RF90180TE90TR第5页，共139页。概念回顾 回波链 ETL一个TR时间内连续使用多个180o回聚脉冲采集信号一次RF激发，多个信号采集，多个信息K空

2、间填充明显缩短扫描时间在FSE序列中，扫描时间的计算公式为TR*NPhase *NEX/ETLFast spin echo（FSE）9001800T2 decayESP1800180018001800ESP：echo space ETL：echo train length第6页，共139页。概念回顾 回波链 ETL根据公式 TR*NPhase *NEX/ETL，ETL越大，扫描时间越短回波链越大越好？13 33 23 回波链扫描时间图像模糊+第7页，共139页。概念回顾 回波间隔 ESP22 8 14 回波间隔扫描时间图像模糊+第8页，共139页。概念回顾 K空间是MR系统储存原始信息的部位系

3、统采集到的信息是具有震动频率的电信号可以用不同亮度的灰阶表示这些信号放在K空间内储存频率编码方向相位编码方向第9页，共139页。 GE 脉冲序列第10页，共139页。1SE家族SE FSE FSE-IR第11页，共139页。自旋回波SE第12页，共139页。自旋回波（SE）实际信号衰减曲线time9001800T2 衰减曲线T2* 衰减曲线回波TE900基本概念TRTE第13页，共139页。脉冲序列传统脉冲序列家族 SE family序列名称基本一致成像原理相同SIEMENS PHILIPSHITACHITOSHIBAIRIRIRIRSESESESET1memp 第14页，共139页。脉冲序列

4、传统脉冲序列家族 SE family随着磁场强度的增加，组织的T1对比度降低为了提高脑组织的T1对比度，新增SE序列 T1mempT1memp特点改变传统脉冲序列固定90度的发射脉冲，翻转角可任意调整翻转角和TR时间相匹配，达到最佳的组织T1对比度主要应用于脑组织T1平扫T1memp第15页，共139页。T1 memp 的翻转角与TR时间的对应关系TR1.5T1.0T2001009325093873008881350837740080734507670500736755070646006861650655970063567506154800595285057509005648第16页，共139

5、页。自旋回波扫描时间Scan TimeTR*Phase*NEX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!第17页，共139页。SEFSE提高扫描速度第18页，共139页。快速自旋回波FSE(TSE)第19页，共139页。快速自旋回波（FSE）回波间隔回波链长度有效回波几个概念：9001800T2 衰减曲线T2* 衰减曲线1800180018001800第20页，共139页。快速自旋回波（FSE）Scan TimeTR*Phase*NEX / ETL如果我们要采集一个256X256,NEX=2的图像T1

6、图：0.4*256*2 / 3 = 1分8秒T2或PD图：4*256*2 / 16 = 2分钟第21页，共139页。快速自旋回波多个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。第22页，共139页。快速自旋回波图像第23页，共139页。快速自旋回波序列加强FSE-XL第24页，共139页。SEFSE提高扫描速度FSE-XL减小图像模糊第25页，共139页。快速自旋回波加强（FSE-XL）回聚脉冲持续时间明显缩短，回聚脉冲振幅增加，缩短回波间隔，缩短回波时间，因而增加了T2图像清晰度。FSEFSE-XL第26页，共139页。快速自旋回波加强（FS

7、E-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。FSEFSE-XL第27页，共139页。GE公司脉冲序列快速自旋回波序列家族 FSE family全新改造的脉冲序列 FSE-XL，FRFSE-XL特色脉冲序列 T1flair，更加优秀的脑组织对比度 SIEMENS PHILIPSHITACHITOSHIBATURBO IRIR TSEIRIRHASTESSTSESSFSEFASETURBO DARK FLUIDFLAIRFAST FLAIRFLAIR第28页，共139页。FSEXL的图像特点及临床应用所

8、有部位的T2,T1和PD采集都适用。第29页，共139页。FSEXL的图像特点及临床应用所有部位的T2,T1和PD采集都适用。第30页，共139页。FSEXL的图像特点及临床应用所有部位的T2,T1和PD采集都适用。第31页，共139页。FSEXL的图像特点及临床应用所有部位的T2,T1和PD采集都适用。第32页，共139页。SE扫描层数1层2层3层N层第33页，共139页。FSE扫描层数1层2层N层第34页，共139页。FSE在扫描少层数解剖位置的局限1层N层仍然有空余常规的处理办法：减小TR。但是在采集T2的图像时，可能会减低其对比。第35页，共139页。快速翻转自旋回波序列Fast Re

9、covery FSE(FRFSE)第36页，共139页。SEFSE提高扫描速度FSE-XL减小图像模糊FRFSE-XL保持T2对比，加快扫描速度第37页，共139页。快速恢复快速自旋回波序列1800 回聚脉冲RF传统FSE序列1800 脉冲x N.90018001800180018001800-900 脉冲将回聚的横向磁化转到纵向第38页，共139页。长T2 信号短 T2信号time18009001800180018001800FRFSE-XL序列特点900-9009001800MFSE序列的T2WI扫描至少TR 3000ms长T2组织信号的衰减会减小FRFSE序列TR时间可以设定的非常短，2

10、200-2400ms的TR时间可以到达最佳的SNR, CNR第39页，共139页。FRFSE-XL序列临床应用只能用于PD和T2加权的成像，PD加权图液体会比较亮不能用于T1WI，即使使用T1的扫描参数，最终图像仍为PD广泛应用于全身各处组织的T2成像，例如脑组织，脊柱，前列腺，肝、肾部3D扫描可以进行MRCP成像第40页，共139页。FRFSE的图像特点及临床应用T2W清晰显示椎体内血管瘤，T2W压脂进一步突出病变，显示细节。第41页，共139页。3D FRFSE fs MRCP RT重建图像第42页，共139页。单次激发自旋回波序列SSFSE(HASTE)第43页，共139页。SEFSE提

11、高扫描速度FSE-XL减小图像模糊FRFSE-XL保持T2对比，加快扫描速度SSFSE提高采集速度第44页，共139页。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 空间的共轭对称性推算出另一半，SNR会降低。第45页，共139页。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。第46页，共139页。SSFSE的图像特点及临床应用SS

12、FSE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。第47页，共139页。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FSE-XL+呼吸门控第48页，共139页。翻转恢复自旋回波序列FSE-IR第49页，共139页。SEFSE提高扫描速度FSE-XL减小图像模糊FRFSE-XL保持T2对比，加快扫描速度SSFSE提高采集速度FSE-IR改变图像对比T1FlairT2FlairSTIR第50页，共139页。反转恢复快速自旋回波（FSE-IR）最大采集层数TR/(ESP*ETLTI)适用于TI较小的情况，如STIR（TI=150ms）， TI增大时最大采

13、集层数迅速减少TIAcq. TimeTIInversion Pulse180oInversion Pulse180o90o180o180o90o180o180o180o180o180o180o180o180o180oTR第51页，共139页。翻转恢复序列的图像特点水抑制 T2 flair2000-23008000长 120时间TITRTE不同TI的翻转恢复序列脂肪抑制STIR1502000短 45增加脑灰白质对比 T1 flair7502000短 25TI 时间控制组织抑制和对比TE 时间控制T2 权重第52页，共139页。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

14、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。第53页，共139页。Multi-IR序列的图像特点及临床应用“黑血”序列(Double IR)(dark-blood prepared TSE)使心腔中的血液信号被饱和而消失，有利于观察心肌壁的病变.Triple IR(TRIM):在Double IR的基础上添加翻转恢复脉冲，抑制心包中脂肪的信号，对心肌病变的显示更为敏感。第54页，共139页。T1flair脉冲序列的特点TI750ms，TR2200ms 每一层的信息采集采用FSE-IR的连续采

15、集模式FSE IR的数据采集模式TITRTIInversion Pulse180Inversion Pulse1809018018018018018018018018018018090Echo SpaceMax. EchoEffective TE第55页，共139页。 SliceFSE Acq.#2 SliceFSE Acq.#3 SliceFSE Acq.#4 SliceFSE Acq.#5 SliceFSE Acq.#6 SliceFSE Acq.#1 Slice& TI#2 Slice& TI#3 Slice& TI#4 Slice& TIT1flair脉冲序列的特点TI750ms，TR

16、2200ms 每一层的信息采集采用FSE-IR的连续采集模式 采用插值方法使T1 Flair序列在一个TR内可以采集的层数大大增加。 TR时间的选择与TI时间有配对关系，不匹配可以导致脑脊液呈灰色信号第56页，共139页。T1flair与SE和FSE-XLT1WI图像的比较T1flair的组织对比度明显好于SE/FSE-XLT1flair的SNR明显高于SE/FSE-XLT1flair的扫描时间比SE/FSE-XL短第57页，共139页。T1 flair序列的图像特点及临床应用特色脉冲序列 T1flair，更加优秀的脑组织对比度3.0T上用于脊柱的T1成像第58页，共139页。T1FLAIR序

17、列的图像特点及临床应用T1 Spin EchoT1 Flair信噪比高，灰白质对比强，对解剖结构的显示是其它序列无法代替的。对病变，尤其是邻近皮层的小病变的检出率优于T1W SE。第59页，共139页。T1 Flair T1W Flair信噪比高，灰白质对比强，对解剖结构的显示是其它序列无法代替的。对病变，尤其是邻近皮层的小病变的检出率优于T1W SE。对发育畸形、结构异常、脑白质病变以及脂肪瘤等的检出具有重要意义。患者16岁, 男性，主要临床表现：癫痫、智力改变。第60页，共139页。T1FLAIR. . . FSE Acq.Slice # xFSE Acq. Slice # x+1FSE

18、Acq.Slice # nFSE Acq.Slice # 1FSE Acq.Slice #2FSE Acq.Slice #3FSE Acq.Slice # x-1. . . TITITITR通常TI750ms，TR2200ms。采用插值方法，一个TR内可以采集的层数大大增加。最大采集层数 TR/(ESP*ETL)，然后决定TI和Slice的组合 顺序。第61页，共139页。T2FLAIR同样采用插值方法使压水(TI=2100)的FSE-IR序列在一个TR内可以采集的层数大大增加。. . . . . . . . FSE Acq.Slice # 1FSE Acq.Slice #2FSE Acq.S

19、lice #3TITITITR第62页，共139页。T2FLAIR通常TI2000ms，TR8000ms。同样采用插值方法以增加一个TR内可以采集的层数。最大采集层数 TI/(ESP*ETL) 。同T1FLAIR相比，最大采集层数由TI而非TR决定，TR可以较为自由的选择以满足T2对比度的需求。. . . . . . . . FSE Acq.Slice # 1FSE Acq.Slice #2FSE Acq.Slice #3TITITITR第63页，共139页。T2FLAIR序列的图像特点及临床应用保持T2对比度的同时抑制自由水信号，突出结合水信号，便于鉴别脑室内/周围高信号病灶（如多发性硬化、

20、脑室旁梗塞灶）以及与脑脊液信号难于鉴别的蛛网膜下腔出血，肿瘤及肿瘤周围水肿等第64页，共139页。SEFSE提高扫描速度FSE-XL减小图像模糊FRFSE-XL保持T2对比，加快扫描速度SSFSE提高采集速度FSE-IR改变图像对比T1FlairT2FlairGRESTIR第65页，共139页。2GRE家族GRESPGRFIESTA第66页，共139页。脉冲序列梯度回波序列家族 GRE familyPulse Seq FamilyPulse SequencePulse Seq FamilyPulse SequencePulse Seq FamilyPulse Sequence SIEMENS

21、PHILIPSHITACHITOSHIBATurboFLASHTFERGEFAST FETurboFLASHTFERGEFAST FETRUE FISPBalanced FFEBalanced SARGETRUE SSFPGREFFEGEFIELD ECHOMEDICFLASHT1 FFERSSGFIELD ECHOTURBO DARK FLUIDFLAIRFAST FLAIRFLAIRMP RAGE3DTFEMPRAGECISS第67页，共139页。梯度回波序列GRE第68页，共139页。SE提高扫描速度GRE第69页，共139页。梯度回波（GRE）序列timeT2 衰减曲线T2* 衰减曲线

22、回波Gx实际信号衰减曲线M0第70页，共139页。小角度激励后的磁化恢复第一次RFM0MzMxy第二次RF加入“杀手梯度”破坏残存Mxy第71页，共139页。多次激发后形成稳态第N次RFMzMz第N+1次RFMzGRE序列的前若干次射频都不进行数据采集反转角应选择适当的值提供T2*对比，通过调节角也可实现T1对比第72页，共139页。“杀手”梯度的局限性Acq1Acq2Acq3Killer1Killer2第73页，共139页。梯度回波（GRE）序列M0由于TR时间缩短，为了防止图像出现饱和，所以使用小角度射频脉冲。去掉180翻转脉冲，以加快扫描速度。所以对磁场不均匀很敏感。由于TR缩短，T2长

23、的物质的横向磁化矢量无法衰减完全，所以往往存在T2残留。第74页，共139页。GRE序列的图像特点及临床应用由于TR短，成像速度较SE、FSE都快。因而适用于快速扫描（如：屏气扫描）和定位像。对磁场不均匀和磁化效应很敏感，因而在铁质沉积部（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，因而SNR较低。第75页，共139页。GRE序列的图像特点及临床应用GRE序列组织对比不如FSE序列，但对于脊髓中灰白质显示优于FSE第76页，共139页。GRE序列的图像特点及临床应用GRE观察交叉韧带形态，确定关节腔积液，

24、加脂肪抑制可观察骨病变，同时还对显示关节囊形态、 观察关节软骨和含铁病变意义重大。但对于骨的水肿信号不如：T2和PD压脂敏感。第77页，共139页。扰相梯度回波序列SPGR(FLASH)第78页，共139页。SE提高扫描速度GRESPGR消除T2残留第79页，共139页。扰相梯度回波序列（SPGR）T2 衰减曲线T2* 衰减曲线回波实际信号衰减曲线GxGz扰相梯度第80页，共139页。扰相梯度回波序列（SPGR）RF1RF2RF3随机选取射频场的空间方向第81页，共139页。扰相梯度回波序列（SPGR）第82页，共139页。SPGR序列的图像特点及临床应用去除了T2残留，一般用来采集T1图像。

25、加入3D和抑脂技术后，常用来采集血管。较SE家族的序列，采集速度快，常用在对时间要求比较高的解剖部位。如：腹部。较SE家族，对磁敏感伪影较大，SNR低。第83页，共139页。SPGR序列的图像特点及临床应用DUAL SPGR(双回波）诊断脂肪肝第84页，共139页。SPGR序列的图像特点及临床应用T1W BH Dual Echo FSPGR手术前影像诊断：肝脏含脂肪多血供良性肿瘤，以血管平滑肌脂肪瘤或肝腺瘤的可能性大术后病理诊断：肝腺瘤第85页，共139页。SE提高扫描速度GRESPGR消除T2残留Fast SPGR加快扫描速度第86页，共139页。FSPGR序列提高扫描速度的手段部分NEX部

26、分射频脉冲（RF）部分回波增大带宽，降低采样时间第87页，共139页。第88页，共139页。SPGR序列的图像特点及临床应用2D FSPGR 用于屏气采集腹部T1图像或是进行腹部多期动态增强。第89页，共139页。SPGR序列的图像特点及临床应用3D FSPGR(FAME)扫描肝脏3期3D 多时相肝脏动态增强快速扫描，进一步提高分辨率，可多角度重建，有助于小病变的检出与鉴别。第90页，共139页。SPGR序列的图像特点及临床应用3D FSPGR扫描无间距，用于关节软骨疾病的观察。软骨损伤第91页，共139页。SPGR序列的图像特点及临床应用2D或3D FSPGR用于血管的观察第92页，共139

27、页。主动脉内血肿形成增强前增强后延迟期Flurro Trigger ceMRA清晰显示肺动脉第93页，共139页。SE提高扫描速度GRESPGR消除T2残留Fast SPGR加快扫描速度LAVA增加空间和时间分辨率应用均匀的压脂提高病变检出率第94页，共139页。LAVA序列的图像特点及临床应用动脉早期动脉晚期门脉早期平衡期第95页，共139页。SE提高扫描速度GRESPGR消除T2残留Fast SPGR加快扫描速度TRICKS使用匙孔原理提高时间分辨率第96页，共139页。TRICKS序列与常规CEMRA序列比较优点无需计算对比剂到达时间，不用放置对比剂探测点。可以获得高空间分辨率和高时间分

28、辨率的3D图像。3D EC TRICKS (Elliptic Centric Time Resolved Imaging of Contrast Kinetics)第97页，共139页。3D TRICKs1234567891011121316141517181920ABCD非减影图像采集减影后图像减影帧#13ABCDABACADABACADABACABCD背景图像采集kykxkzACBD第98页，共139页。3D TRICKsK空间分成 4 个区域 椭圆中心 反复在采集中心和周边区域数据中心区域多次采样第99页，共139页。临床应用能动态的显示动脉避免静脉污染可清晰显示侧支循环和血液返流外周血

29、管分析 - 最常用于下肢远端血管扫描 (小腿和足) - 病灶血供情况分析神经系统应用 -头部动静脉畸形/动脉瘤第100页，共139页。3D TRICKs序列的图像特点及临床应用第101页，共139页。SPGR序列的图像特点及临床应用3D FSPGR的改进（TRICKS)用于血管的动态观察第102页，共139页。TRICKS时间分辨的增强动力学成像（Time-Resolved Imaging of Contrast KineticS），能通过造影剂血液动力学进行全身的动态增强扫描。具有更高的时间分辨率，进一步避免静脉污染。第103页，共139页。自由稳态进动序列FIESTA(TrueFISP)第

30、104页，共139页。FIESTA保持稳定T2残留SE提高扫描速度GRESPGR消除T2残留Fast SPGR加快扫描速度TRICKS使用匙孔原理提高时间分辨率LAVA增加空间和时间分辨率应用均匀的压脂提高病变检出率第105页，共139页。FIESTA脉冲序列 a a G SliceG PhaseG Freq.EchoRF第106页，共139页。FIESTA序列的图像特点及临床应用TR缩短时信号强度不受影响，因此可在很短的时间内运行且不产生对SNR的影响。由于三个方向上都加补偿梯度，可以消除匀速血流产生的相位差。成像速度快，对运动不敏感。图像中含有T1和T2两种对比。对水性物质显示较好，软组织

31、对比较差。诊断软组织病变时，容易漏诊。对中心频率偏移很敏感，扫描前注意调整中心频率。磁场不均匀时，容易产生带状伪影。第107页，共139页。FIESTA序列的图像特点及临床应用第108页，共139页。FIESTA序列的图像特点及临床应用FIESTA显示神经耳蜗前庭神经 第109页，共139页。FIESTA序列的图像特点及临床应用3D FIESTA显示内耳第110页，共139页。FIESTA序列的图像特点及临床应用左肝癌，Fiesta能清晰显示门脉中的癌栓第111页，共139页。FIESTA序列的图像特点及临床应用Fiesta-不易检出实性占位病变!第112页，共139页。GRE消除T2残留FI

32、ESTA保持稳定T2残留EPI提高扫描速度SPGRFast SPGR加快扫描速度TRICKS使用匙孔原理提高时间分辨率第113页，共139页。3EPI家族SE-EPIGRE-EPIDW-EPI第114页，共139页。平面回波序列EPI第115页，共139页。GRE提高扫描速度EPI第116页，共139页。平面回波（EPI）脉冲序列第117页，共139页。EPI的K空间填充方式扫描前进行Reference Scan第118页，共139页。EPI序列的图像特点及临床应用EPI序列成像速度快，时间分辨率高。对磁场不均匀非常敏感。 图像信噪比比常规图像差。第119页，共139页。EPI序列的图像特点及

33、临床应用灌注加权成像（PWI）通过显示组织毛细血管水平的血流灌注情况， 评价局部组织的活动及功能状况。对于脑梗后的再灌注和侧枝循环的建立和开放很敏感，并用于鉴别肿瘤复发和放疗后组织坏死的早期改变，推断肿瘤的分化程度。 第120页，共139页。EPI序列的图像特点及临床应用PWI鉴别肿瘤良恶性肿瘤实性区rCBV多有不同程度的升高，分布不均匀瘤内囊变坏死区rCBV明显下降；瘤周水肿区rCBV下降。rCBV图可反映肿瘤的血液供应程度第121页，共139页。EPI序列的图像特点及临床应用 血氧水平依赖对比增强技术，被广泛用于视觉、运动、感觉、听觉以及语言中枢的研究。为术中保护脑功能区及偏瘫患者的功能恢复提供参考证据。右手运动