第8章 磁共振成像

第八章磁共振成像原理医学成像技术原理2第一节磁共振成像系统组成第二节

磁共振信号的空间编码第三节

梯度磁场第四节

基本的磁共振成像序列第五节磁共振成像的对比度第六节射频激发脉冲与选层第七节基于梯度回波的演变序列第八节基于自旋回波的演变序列第九节化学位移及其在磁共振成像中的应用第十节部分傅里叶及并行成像技术第十一节磁共振成像质量的主要评估指标本章内容3第一节磁共振成像系统组成第二节

磁共振信号的空间编码第三节

梯度磁场第四节

基本的磁共振成像序列第五节磁共振成像的对比度第六节射频激发脉冲与选层第七节基于梯度回波的演变序列第八节基于自旋回波的演变序列第九节化学位移及其在磁共振成像中的应用第十节部分傅里叶及并行成像技术第十一节磁共振成像质量的主要评估指标本章内容4磁共振成像（MRI）

磁共振成像（MagneticResonanceImaging,MRI）基于核磁共振的物理原理，涉及样品组织与静磁场、射频场和梯度场的相互作用。

静磁场——实现样品组织中原子核的“磁化”

射频场——实现样品组织中磁化原子核的“共振”

梯度场——则实现核磁共振信号的空间编码，即“成像”5磁共振成像系统及其组成磁共振成像系统的硬件组成6磁共振成像系统及其组成7磁体超导磁体超导磁体永磁体超导磁体是由超导线圈组成的电磁体，并浸泡在液氦（温度为4K），超导磁场具有高的稳定性和均匀性，磁场强度高，获得的图像质量较好；永磁体由铁氧体、钕铁硼或稀土钴等磁性材料通过加工组装而成，提供的磁场强度比较低，获得的图像质量较差。8磁共振系统：超导型系统的主磁场是由超导体线圈产生（需要液氦提供低温才能实现超导，关键部件是超导线圈和冷头）9磁共振系统：永磁型系统的主磁场是由永磁体提供（不需要液氦提供低温才能实现超导，磁场强度比较低）10高磁场强度带来的安全问题11磁共振成像系统的梯度线圈梯度线圈分x，y和z三个方向单元，分别在x，y和z三个方向产生线性变化的梯度磁场。磁场是矢量，可以利用x，y和z三个方向的梯度线圈单元还可以得到其它任意方向线性变化的梯度磁场，这使得磁共振成像可以对实现任意切面进行扫描成像。12所有梯度场方向与主磁场平行13磁共振成像系统的射频线圈发射和接收特定频率的电磁波；分接收线圈、发射接收线圈两大类14接收线圈15磁共振系统：特殊用途1、解决或缓解患者的幽闭恐惧症2、方便医生开展介入手术16磁共振系统：专用系统膝关节检查专用系统17磁共振系统：专用系统新生儿检查专用系统18第一节磁共振成像系统组成第二节

磁共振信号的空间编码第三节

梯度磁场第四节

基本的磁共振成像序列第五节磁共振成像的对比度第六节射频激发脉冲与选层第七节基于梯度回波的演变序列第八节基于自旋回波的演变序列第九节化学位移及其在磁共振成像中的应用第十节部分傅里叶及并行成像技术第十一节磁共振成像质量的主要评估指标本章内容19在静磁场上叠加梯度磁场，人为地构建一个随空间位置变化的有效磁场，使得不同位置氢核具有不同进动频率，实现对空间编码。

梯度磁场和梯度20

梯度磁场和梯度

成像区域内的有效磁场大小为沿某方向的磁化强度矢量随空间位置（线性）变化的磁场梯度磁场的方向与主磁场方向平行Gx、Gy和Gz分别为x、y、z三个方向梯度磁场的梯度21MRI的空间编码原子核自旋在磁场中的进动频率与磁场强度成正比，即共振条件拉莫尔进动频率与磁场的关系射频脉冲的频率等于拉莫尔进动频率γ为拉莫尔进动频率22选层梯度及其作用如果在主磁场B0中加入一线性梯度场Gz,则z方向不同空间位置的自旋体进动频率不同23如果施加射频脉冲的频率等于某一层面内自旋体的进动频率，那么只有该层面内自旋体被激发选层梯度及其作用

梯度与射频脉冲的配合就把需要成像的层面“选”出来了，因此该梯度称为“选层梯度”24选层梯度及其作用——音叉共振类似25选层厚度

射频脉冲的频率是有一定宽度的，

使得选择的面具有一定的厚度，即其中

Δz：为选层厚度

Δω：为射频脉冲频率的半高宽

γ：为拉莫尔进动频率Gz：为选层梯度大小26例8.1.已知射频脉冲一定的条件下，激发5mm层厚需要梯度场的梯度大小为10mT/m，若射频脉冲频率宽度不变，求激发1mm层厚需要梯度场的梯度大小。选层梯度解：根据公式有上两式联立方程求解可知及27每一个圆圈代表图像中的一个体素选出的成像平面28相位编码梯度

自旋获得初始相位29相位编码梯度y自旋体沿y方向获得不同的初始相位30读出梯度在数据读出时，x方向不同位置自旋体进动频率不同因此该梯度被称为读出梯度或频率编码梯度31读出梯度y自旋体沿x方向具有不同进动频率32MRI的空间编码经过梯度的空间编码后，每个体素均被标记了位置信息(a)选层梯度

（b）相位编码梯度（c）读出梯度33小结梯度场是实现磁共振成像空间编码的关键梯度场根据其功能不同，分为选层梯度、相位编码梯度及读出梯度等，其中读出梯度也被称为频率编码梯度(a)选层梯度

（b）相位编码梯度（c）读出梯度34采集信号与图像间的关系每一个读出信号（数据点）：每一个采集的数据点都包含了整幅图像的信息35K空间——磁共振成像的数据空间

经梯度磁场空间编码后，某一时刻磁共振成像信号可以表示为

令

信号表达式变为

可知，采样信号的数据空间即为K空间36磁共振成像的过程37K空间数据与图像的关系K空间数据与图像之间是傅里叶变换对的关系，对K空间数据进行逆傅里叶变换，即可重建出扫描图像38K空间数据与图像的关系K空间中每一个数据点都包含了整个图像的信息，图像上的每一个数据点的值都来源于整个K空间数据的加权和，其权重就是傅里叶变换系数39K空间的数据特性K空间中心数据反映图像对比度，边缘数据反映图像细节40K空间的数据特性数据从K空间中心开始采集数据从K空间边缘开始采集41基于K空间数据特性的序列设计血流信号抑制模块读出模块时间信号强度静止组织血流中心开始采样CentricReorder线性采样LinearReorder这种情况下，中心开始采样模式可以获得最佳的图像对比度42基于K空间数据特性的序列设计BTIMRDTI血栓流通的管腔GuoxiXieetal.Black-bloodthrombusimaging(BTI):Acontrast-freemagneticresonanceapproachtothediagnosisofnon-acutedeepveinthrombosis.JournalofCardiovascularMagneticResonance.2017,19(1):4.流动的血液信号被抑制后，可以更清楚地观察到官腔中的血栓43K空间数据采集只能采集到一条K空间数据线的一半44采集一条完整的K空间线在读出方向使用预散相梯度，采集到一条完整的K空间数据线45可以采集到完整K空间数据的序列图TR是脉冲重复时间（RepetitionTime）TE是回波时间（EchoTime）总扫描时间=Ny

×TR46磁共振成像序列将射频脉冲、选层梯度、相位编码梯度、频率编码梯度等模块按一定时间顺序组合排列，从而实现成像的排列组合，称为磁共振成像序列。47K空间采样轨迹笛卡尔轨迹采样（Cartesian）48K空间采样轨迹径向轨迹采样(Radial)49小结

磁共振成像的采样轨迹有笛卡尔采样、径向采样及螺旋采样等

可以通过控制读出梯度来实现不同的采样轨迹50采样参数的进一步讨论对信号表达式做离散化处理，有所以重建图像会在x、y方向进行复制，复制周期为51奈奎斯特判据为避免混叠，要求：52例8.3.已知在磁共振成像中，扫描视野FOVy×FOVx为400mm×400mm，当数据采集矩阵大小为128×256（N×M）时，为避免混叠伪影，求所需的最大相位编码步长Δky及其对应的梯度面积AG举例53第一节磁共振成像系统组成第二节

磁共振信号的空间编码第三节

梯度磁场第四节

基本的磁共振成像序列第五节磁共振成像的对比度第六节射频激发脉冲与选层第七节基于梯度回波的演变序列第八节基于自旋回波的演变序列第九节化学位移及其在磁共振成像中的应用第十节部分傅里叶及并行成像技术第十一节磁共振成像质量的主要评估指标本章内容54利用梯度磁场实现了核磁共振信号的空间编码梯度磁场是由三个方向的梯度线圈分别提供的，通过对三个方向梯度磁场的矢量叠加就可以磁场在实现任意方向的线性变化，使得磁共振成像可以实现任意切面扫描，而CT却只能进行横断面扫描；梯度磁场是在静磁场基础上叠加随空间位置变化的磁场，这使得静磁场的均匀性被进一步破坏，从而加速自旋的散相或回聚，恰当地利用梯度磁场这一性质，不仅可以提高成像质量，而且可以实现磁共振成像的一些高级功能。梯度磁场55散相的概念散相：在梯度场作用下，体素中自旋体的进动频率不同，导致宏观横向磁化强度矢量（绿色箭头）衰减至零的过程B0µ1µ2µ3µ4µnB056回聚的概念回聚：在梯度场作用下，体素中自旋体的进动频率不同，导致宏观横向磁化强度矢量（绿色箭头）逐渐增加的过程B0B0µ1µ2µ3µ4µn57自旋散相58回聚梯度（refocusinggradient）回聚梯度与选层梯度配合使用，避免选层梯度造成的信号损失59预散相梯度（Prephasegradient）在读出方向使用预散相梯度，采集到一条完整的K空间数据线60预散相梯度（Prephasegradient）非对称采样，采集到大半的K空间数据线61扰相梯度（spoilinggradient）消除残余的横向磁化强度矢量，提高成像质量62运动敏感梯度（motionsensitivegradient）该梯度对于静止组织不起任何作用，但对运动组织会产生额外散相（相位），使得信号下降也可以利用该梯度产生的额外相位实现血流成像63第一节磁共振成像系统组成第二节

磁共振信号的空间编码第三节

梯度磁场第四节

基本的磁共振成像序列第五节磁共振成像的对比度第六节射频激发脉冲与选层第七节基于梯度回波的演变序列第八节基于自旋回波的演变序列第九节化学位移及其在磁共振成像中的应用第十节部分傅里叶及并行成像技术第十一节磁共振成像质量的主要评估指标本章内容64磁共振成像序列将射频脉冲、选层梯度、相位编码梯度、频率编码梯度等模块按一定时间顺序组合排列，从而实现成像的排列组合，称为磁共振成像序列。65磁共振成像序列磁共振成像序列就像是交响曲，将各种序列元素组合在一起，不同的组合可以得到不同的成像结果66磁共振成像序列磁共振成像序列也像是搭积木，射频脉冲、梯度就是不同的积木块67磁共振成像序列的基本元素是射频脉冲及各种梯度磁场，对这些基本元素进行适当组合，就可以得到具有不同功能的成像序列。临床上使用的磁共振成像序列已经达到几十甚至上百种。在这么多不同序列中，梯度回波序列（gradientrecalledecho,GRE）、自旋回波序列（spinecho,SE）以及平面回波成像序列（echoplannerimaging,EPI）被认为是最基本的三种序列，其它序列都可以说是在这三种序列基础上演变和发展起来的。磁共振成像序列68梯度回波序列梯度回波序列的序列框图69梯度回波序列梯度回波序列使用小角度激发，其优势在于纵向磁化强度矢量损失比较少却能获得比较大的横向磁化强度矢量纵向磁化强度矢量能较快地恢复到平衡态，由此可以使用短TR进行成像，因此梯度回波序列的扫描速度比较快70梯度回波序列的信号演变横向磁化强度矢量按T2*衰减通过预散相梯度形成回波71梯度回波序列的稳态时信号公式回波信号强度与以下参数有关：样品组织自身的性质——质子密度Pd（即M0的大小）、纵向弛豫时间T1和横向弛豫时间T2*序列参数——翻转角θ、重复时间TR和回波时间TE72通过条件序列参数可以得到不同对比图像73GRE序列的特点GRE是通过梯度回聚信号GRE不能补偿磁场不均匀性带来的信号损失，信噪比相对较低GRE的TR可以比较短GRE都可以得到Pd和T1加权图像GRE得到的是T2*加权图像，不能得到T2加权图像74自旋回波脉冲:90x-180y自旋回波序列的结构示意图75自旋回波脉冲自旋回波序列中自旋体的散相及回聚76自旋回波脉冲，90x-180x77自旋回波序列的信号演变横向磁化强度矢量按T2衰减通过180°回聚脉冲形成回波78自旋回波序列的稳态时信号公式回波信号强度与以下参数有关：样品组织自身的性质——质子密度Pd（即M0的大小）、纵向弛豫时间T1和横向弛豫时间T2*序列参数——重复时间TR和回波时间TE79自旋回波序列的特点SE是利用180°RF脉冲加梯度回聚信号SE可以补偿磁场不均匀性带来的信号损失SE序列的图像信噪比高SE可以得到Pd、T1

和T2加权图像SE的TR时间较长，成像速度太慢，已经很少在临床上应用80自旋回波序列的进一步讨论仔细观察90°脉冲和180°脉冲对应的选层梯度有何不同，为什么？81损毁梯度（Crushergradient）82损毁梯度（Crushergradient）83180°脉冲无回聚梯度180°脉冲不需要回聚梯度，并使用同方向的损毁梯度，从而避免180°脉冲产生的FID信号对成像造成影响84ɵɵ=γG(x)t=γA180°回聚脉冲的作用xyɵxy180°回聚脉冲前180°回聚脉冲后-ɵ=-γG(x)t=-γA85180°回聚脉冲的作用180°A情况1180°-A情况286180°回聚脉冲的作用87180°回聚脉冲的作用88自旋回波序列的特点SE是利用180°RF脉冲加梯度回聚信号SE可以补偿磁场不均匀性带来的信号损失SE序列的图像信噪比高SE可以得到Pd、T1

和T2加权图像SE的TR时间较长，成像速度太慢89自旋回波序列

梯度回波序列可以补偿磁场不均匀性带来的信号损失，图像信噪比高可以得到Pd、T1

和T2加权图像，不能得到T2*加权图像翻转角大且不可调TR较长，成像速度慢图像对比度通过TR和TE进行调节

不能补偿磁场不均匀性带来的信号损失，图像信噪比相对较低可以得到Pd、T1和T2*加权图像，不能得到T2加权图像翻转角小且可调TR较短，成像速度快图像对比度通过翻转角、TR和TE进行调节梯度回波和自旋回波序列优缺点比较90回波平面成像序列基于梯度回波的平面回波成像基于自旋回波的平面回波成像平面回波成像的K空间填充问题：平面回波成像序列的横向磁化强度矢量按T2还是T2*衰减？91对于单次激励EPI成像，在一次RF激励后，施加的读出梯度进行快速往返振荡，梯度每反转一次就产生一个具有独立相位编码的梯度回波，直至采集完重建一幅MR图像所需的全部回波。

成像速度快，广泛应用于临床和科研；

受磁场影响较大，问题多多回波平面成像序列92回波平面成像序列的特点单次激发完成K空间全部数据的采集信号按T2或T2*衰减，采样时间比较短，成像速度快，但空间分辨率不高只能得到T2或T2*加权图像，不能得到Pd和T1加权图像93EPI序列中典型的Ghost伪影94EPI序列中典型的Ghost伪影95Ghost伪影出现的数学推导96Ghost伪影出现的数学推导97轨迹校正的GRE-EPI序列98问题多多，应用广泛99快速成像序列应用100快速成像序列应用101快速成像序列应用最新灌注成像技术:无需造影剂的动脉自旋标记法左颞枕叶缺血性脑血管病：第一排左颞枕叶脑灌注CBV(相对脑血容量)改变不明显及第二排灌注CBF相对脑血流速度轻度减低,第三排灌注MTT(平均通过时间)明显延长,第四排PASLCBF动脉自旋标记法显示相对血流速度明显下降。说明PASL法更敏感。102LongX,ZhangL,LiaoW,etal.DistinctlateralityalterationsdistinguishmildcognitiveimpairmentandAlzheimer'sdiseasefromhealthyaging:statisticalparametricmappingwithhighresolutionMRI[J].Humanbrainmapping,2013,34(12):3400-3410.快速成像序列应用103快速成像序列应用ReconstructionusingImprovedPSSpatialresolution:1.2×1.2×5.0mm3;Temporalresolution:58msConventionaltechniqueSpatialresolution:1.2×1.2×5.0mm3;Temporalresolution:2830msGuoxiXie,etal.HighresolutiondynamiccardiacMRIusingpartialseparabilityofspatiotemporalsignalswithanovelsamplingscheme.MagneticResonanceImaging,2012,31(4):529-537104Spatialresolution:0.5*0.5*1.0mm;20frames/second;快速成像序列应用GuoxiXieetal.AcceleratingPSmodel-baseddynamiccardiacMRIusingcompressedsensing.Magneticresonanceimaging,2016,34(2):81-90105动态血管成像快速成像序列应用106三维磁共振成像

梯度与射频脉冲的配合就把需要成像的层面“选”出来内容回顾

选层厚度与射频脉冲及选层梯度的关系为107三维磁共振成像

梯度与射频脉冲的配合就把需要成像的层面“选”出来内容回顾

选层厚度与射频脉冲及选层梯度的关系为108磁共振三维成像受射频线圈及梯度线圈性能限制，很难激发层厚很薄的层面激发层面的层厚越薄，可提供成像信号的质子数量就越少，图像信噪比越低，因此磁共振二维成像的扫描层厚较厚，临床中一般为2-10mm之间，远低于层面内的空间分辨率GuoxiXie*etal.AccuratePrenatalDiagnosisofCleftPalateUsingMagneticResonanceImagingwithSlice-to-VolumeReconstruction.AppliedMagneticResonance,2020:51(1):1-10109三维磁共振成像基于梯度回波的三维成像序列图110在选层方向上多了一组相位编码梯度Gp2，该梯度就是第二相位编码梯度；通过第二相位编码梯度，使得在选层方向的成像体素获得额外初始相位，从而实现信号在选层方向的空间编码；总扫描时间=Ny

×Nz×TR三维磁共振成像111第一节磁共振成像系统组成第二节

磁共振信号的空间编码第三节

梯度磁场第四节

基本的磁共振成像序列第五节磁共振成像的对比度第六节射频激发脉冲与选层第七节基于梯度回波的演变序列第八节基于自旋回波的演变序列第九节化学位移及其在磁共振成像中的应用第十节部分傅里叶及并行成像技术第十一节磁共振成像质量的主要评估指标本章内容112加权的概念磁共振信号是由组织的Pd、T1和T2等多种性质共同决定，因此获得的磁共振图像对比度也应由这些特性共同决定，但实际上影响磁共振图像对比度的组织特性中，只有某一种特性X起主要作用，其它特性起的作用很小，所以就称反映这种X特性的磁共振成像为X-加权成像，具有X特性的磁共振图像为X-加权图像。113质子密度加权（Protondensityweighted,Pd-weighted）：图像信号强度反映的是单位体积（像素）内质子数量；T1加权（T1-weighted）:图像信号强度反映的是物质T1值大小，也就是信号纵向恢复的快慢T2加权（T2-weighted）:图像信号强度反映的是物质T2值大小，也就是信号横向衰减的快慢（###）加权成像：通过增加预脉冲使得图像信号强度反映的是物质###性质，如弥散加权成像（Diffusionweightedimaging,DWI）加权成像114影响图像对比度的因素脑灰质和脑白质的磁化矢量弛豫过程组织的内在特性不同115影响图像对比度的因素翻转角(GRE)TRTE准备脉冲……ProtonDensityT2-WeightedT1-WeightedShortLongShortLongTRTE序列扫描参数116Pd加权（TR，TE的调节）长TR由于TR比较长，纵向磁化矢量恢复到最大值117Pd加权（TR，TE的调节）短TE施加90的射频脉冲横向磁化矢量来不及衰减，所以得到的是Pd加权图像118T2加权（TR，TE的调节）长TR由于TR比较长，纵向磁化矢量恢复到最大值119T2加权（TR，TE的调节）长TE由于T2衰减，横向磁化矢量不同横向磁化矢量衰减，所以得到T2加权图像120T1加权（TR，TE的调节）短TR由于TR比较短，纵向磁化矢量不能完全恢复，出现T1对比度121T1加权（TR，TE的调节）短TE施加90的射频脉冲TE短，横向磁化矢量来不及衰减，所以得到的是T1加权图像122调节TR、TE得到不同加权图像(SE序列)T2-weightedTR=5000msTE=99msTSE序列T1-weightedTR=550msTE=11msTSE序列Pd-weightedTR=3000msTE=11msTSE序列123调节翻转角得到不同加权图像(GRE序列)FlipAngle=10ºFlipAngle=40ºFlipAngle=70ºTR=350msTE=2.6ms124其它加权图像的获得125弥散加权成像(DWI)126运动敏感梯度ForastaticspinForaconstantflowingspin127128MotionSensitizedDrivenEquilibriumDataAcquisitionKoktzoglouI,

LiD.

JCardiovascMagnReson

2007;9:33-42WangJ,YuanC,MagnResonMed

2007;58:973-981缺点：引入T2权重12990°脉冲前13090°脉冲131180°脉冲前132180°脉冲后133180°脉冲后134-90°脉冲前135-90°脉冲后引入了T2权重136第一节磁共振成像系统组成第二节

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梯度磁场第四节

基本的磁共振成像序列第五节磁共振成像的对比度第六节射频激发脉冲与选层第七节基于梯度回波的演变序列第八节基于自旋回波的演变序列第九节化学位移及其在磁共振成像中的应用第十节部分傅里叶及并行成像技术第十一节磁共振成像质量的主要评估指标本章内容137射频激发脉冲的分类选择性激发脉冲——与选层梯度配合选出成像层面或体块；非选择性激发脉冲——不需要选层梯度，直接激发扫描对象；选择性激发脉冲——可以用于二维或三维成像；非选择性激发脉冲——只能用于三维成像；选择性激发脉冲——可以用于准备脉冲；非选择性激发脉冲——可以用于准备脉冲；138选择性射频激发脉冲理想的激发波形选出所要成像的层面理想的选择性激发脉冲在频率域内的波形为方波即具有一定宽度Δω，且脉冲幅度在该频率宽度范围内保持不变139选择性射频激发脉冲理想的选择性激发脉冲为无限长的SINC脉冲实际使用截断的SINC脉冲，会导致振铃效应需要对SINC脉冲进行滤波，减轻振铃效应140非选择性激发脉冲——矩形脉冲-ΔT/2ΔT/2时间幅度0AΔT频率Δω=1/ΔT0幅度时域波形频域波形傅里叶变换利用矩形脉冲就可以得到频率宽度很大的激发脉冲；当脉冲时间宽度ΔT在100-500μs之间时，对应频率宽度2-10kHz矩形脉冲是磁共振成像中最常使用的非选择性激发脉冲141第一节磁共振成像系统组成第二节

磁共振信号的空间编码第三节

梯度磁场第四节

基本的磁共振成像序列第五节磁共振成像的对比度第六节射频激发脉冲与选层第七节基于梯度回波的演变序列第八节基于自旋回波的演变序列第九节化学位移及其在磁共振成像中的应用第十节部分傅里叶及并行成像技术第十一节磁共振成像质量的主要评估指标本章内容142梯度回波序列梯度回波序列的序列框图143当TR小于2×T2时，磁化强度矢量的纵向和横向弛豫都不完全采用何种方式处理这些残余的横向磁化强度矢量，就演变出多种梯度回波序列，并得到不同对比度图像。不同的梯度回波序列图像144扰相梯度回波序列扰相梯度回波序列的序列框图145扰相梯度：在信号采集结束后添加同方向梯度，加速横向弛豫射频扰相：序列中所使用射频脉冲的相位是依次增加的，即第n个周期的射频脉冲相位φn

=

n(n

−1)ψ/2，其中ψ称为相位增加常数，一般为50°或117°。射频扰相可产生与空间位置无关的自旋散相，有助于消除残余横向磁化强度矢量的影响消除残余横向磁化强度矢量方式扰相梯度回波序列在临床中得到广泛的应用，不同的公司对该序列有不同的名称，西门子称之为FLASH(FastLowAngleShot)、GE公司称之为SPGR(SpoiledGradientRecalled)、飞利浦公司则称之为T1-FFE(T1-weightedfastfieldecho)146平衡稳态自由进动序列平衡稳态自由进动(balancedSteadyStateFreePrecession,bSSFP)序列是将残余的横向磁化矢量利用起来，而不是将其消除掉，因此是一种信噪比非常高的梯度回波序列不同的公司对bSSFP序列有不同的名称，西门子称之为TrueFISP(truefastimagingwithsteady-stateprecession)、GE公司称之为FIESTA(fastimagingemployingsteady-stateacquisition)、飞利浦公司则称之为B-FFE(balancefastfieldecho)147平衡稳态自由进动序列平衡稳态自由进动序列的序列框图所有方向的梯度都是“平衡的”残余的横向磁化强度矢量被利用起来148平衡稳态自由进动序列的信号演变信号的强度与T2/T1的比值有关图像为T2/T1加权149平衡稳态自由进动序列的特点亮血信噪比高成像速度T2/T1对比对磁均匀度要求高有黑带伪影TR,TE尽量取到最小150bSSFPGREbSSFPvs.GRE151第一节磁共振成像系统组成第二节

磁共振信号的空间编码第三节

梯度磁场第四节

基本的磁共振成像序列第五节磁共振成像的对比度第六节射频激发脉冲与选层第七节基于梯度回波的演变序列第八节基于自旋回波的演变序列第九节化学位移及其在磁共振成像中的应用第十节部分傅里叶及并行成像技术第十一节磁共振成像质量的主要评估指标本章内容152自旋回波序列自旋回波序列的序列结构图每一个TR只采集一条K空间数据线，采样效率很低153加快SE序列的方法：FSE序列一个射频周期内采集多条数据线（回波链长）,加快成像速度快速自旋回波序列的序列结构图154K空间数据的分段填充方式回波链长ETL=2155FSE序列的特点一次90°脉冲后面跟随几个甚至十几个180°回聚脉冲，因此成像速度快。成像的对比度由TR和有效TE决定，其中有效TE定义为90°脉冲到填充K空间中心回波的时间（可通过相位编码控制决定那个回波填充在K空间中心）。FSE可以得到Pd、T1

和T2加权图像FSE已经代替SE在临床上得到广泛应用156半傅里叶单激发自旋回波157FSE和SS-FSE比较数据采集上，FSE采用分段采集方式，SS-FSE则采用单次激发采集，所以FSE的采样速度更快,但图像空间分辨率不高FSE和SS-FSE采集的信号都受T2衰减调制，但SS-FSE因为回波链较长，所以图像相对模糊（为什么？）FSE可以用于Pd、T1和T2加权成像，SS-FSE一般只用于T2加权成像（原因是SS-FSE的有效TE无法太短）一幅图的扫描时间只需~200ms158FSESS-FSEFSE和SS-FSE比较159是否还可以进一步加快SE序列？160可变翻转角快速自旋回波序列西门子：SPACE；GE：CUBE;飞利浦：VISTA;联影：Matrix161SPACE序列中的翻转角的反演计算162张磊,张娜,刘新,等.三维快速自旋回波(SPACE)——序列原理及其应用[J].集成技术,2013(5):22-29.163164SPACE序列的优点三维成像回波链长，采样速度快几乎具备SE序列所有的有点，如信噪比高、可用于Pd、T1和T2加权成像等165SPACE序列的应用166SPACE序列的应用167SPACE序列的应用168YangQ,DengZ,BiX,etal.Whole‐brainvesselwallMRI:Aparametertune‐upsolutiontoimprovethescanefficiencyofthree‐dimensionalvariableflip‐angleturbospin‐echo[J].JournalofMagneticResonanceImaging,2017.SPACE序列的应用169改进SPACE的序列（IR-SPACE）170FanZ,YangQ,DengZ,etal.Whole‐brainintracranialvesselwallimagingat3Teslausingcerebrospinalfluid–attenuatedT1‐weighted3Dturbospinecho[J].Magneticresonanceinmedicine,2017,77(3):1142-1150.IR-SPACE的应用171改进SPACE的序列（DANTE-SPACE）172XieG,ChenH,HeX,etal.Black-bloodthrombusimaging(BTI):acontrast-freecardiovascularmagneticresonanceapproachforthediagnosisofnon-acutedeepveinthrombosis[J].JournalofCardiovascularMagneticResonance,2017,19(1):4.DANTE-SPACEvs.SPACEDANTE-SPACE173DANTE-SPACE改进SPACE序列后的应用174思考题在SE序列中，我们已经介绍需要使用损毁梯度对180°脉冲产生的FID信号进行散相，为什么损毁梯度是大小完全一样的梯度对且需要放置在180°前后？175第一节磁共振成像系统组成第二节

磁共振信号的空间编码第三节

梯度磁场第四节

基本的磁共振成像序列第五节磁共振成像的对比度第六节射频激发脉冲与选层第七节基于梯度回波的演变序列第八节基于自旋回波的演变序列第九节化学位移及其在磁共振成像中的应用第十节部分傅里叶及并行成像技术第十一节磁共振成像质量的主要评估指标本章内容176化学位移在各种有机化合物中，质子受周围电子云的屏蔽效应程度不同，导致氢核的进动频率（即共振吸收峰位置）不同，这种现象被称为化学位移（ChemicalShift）δx——待测物质的化学位移值vs

——四甲基硅烷质子共振频率vx——为待测物质子共振频率177基于化学位移的同相位和反相位成像脂肪和自由水中的质子进动频率差别约为3.5ppm当磁场恒定时，这两种质子的进动频率差别也是恒定的在TE时刻，水和脂肪的进动相位分别为两者的相位差为当Δφ=0时，为同相位成像；当Δφ=180°时为反相位成像178基于化学位移的同相位和反相位成像同相位信号相加反相位信号相消水脂肪水脂肪179静磁场强度反相位图像同相位图像3.0T1.12.32.0T1.73.41.5T2.34.51.0T3.46.8同相位和反相位成像的TE时间180肝脏局灶病灶内存在脂肪变性181磁共振波谱成像化学位移表明不同化学组分的氢核具有不同的进动频率化学位移产生的频率移动为频率移动Δω是化学位移δ的函数考虑化学位移导致的频率移动后，成像信号表达式相应变为成像在空间维度基础上增加了波谱维度182磁共振波谱成像磁共振波谱成像的序列结构图在k空间每一个点都采集一行化学位移数据。要遍历所有的k空间数据点，扫描时间非常长成像的空间分辨率通常比较低，甚至进行单像素波谱成像183磁共振波谱成像184脂肪信号抑制

正常脂肪组织的T1时间非常短、而T2时间较长，在T1和T2加权图像中均呈现高信号，会压低病灶与正常组织的对比度，影响疾病诊断185脂肪信号抑制——脂肪频率饱和抑制脂肪和自由水中的质子进动频率差别约为3.5ppm当磁场恒定时，这两种质子的进动频率差别也是恒定的如果射频脉冲是脂肪共振频率为中心的窄带宽脉冲，则只有脂肪信号被激发186脂肪信号抑制——脂肪频率饱和抑制187脂肪信号抑制——脂肪频率饱和抑制188脂肪信号抑制——水激发利用的还是水和脂肪中氢核进动频率差异脂肪频率饱和抑制是利用以脂肪为中心的窄带宽饱和脉冲将脂肪信号饱和掉水激发则是利用较宽带宽的射频脉冲同时激发水和脂肪中的氢核，利用水和脂肪中氢核的进动频率（速度）不同，来实现脂肪信号的抑制189脂肪信号抑制——水激发两个脉冲组合而成的水激发脉冲190脂肪信号抑制——SPAIRSPAIR是SPectralAttenuatedInversionRecovery的简称；该脉冲同样采用以脂肪频率为中心的窄带脉冲，将脂肪组织翻转180°到纵轴的反方向，因纵向弛豫，被反转的纵向磁化强度矢量逐渐向正向恢复，经过一个适当的时间后（通常被称为反转恢复时间，InversionTime,TI），该磁化强度矢量刚好过零点，这个时候发射采集成像数据的激发脉冲，则脂肪组织的磁化强度矢量为零，不能产生信号。而水的频率与脂肪不同，不受SPAIR脉冲影响，因此会受到采集成像数据的激发脉冲作用而产生信号。191脂肪信号抑制——SPAIR192第一节磁共振成像系统组成第二节

磁共振信号的空间编码第