脉冲序列原理及临床应用(WQ).ppt

1、脉冲序列原理 及临床应用,MR Modality Wang Qiang,什么是序列（Sequence）?,MR信号与下列因素有关： 质子密度 T1、T2值 化学位移 相位 运动 上述每个因素对MR信号的贡献受RF脉冲、使用的梯度以及信号采集时刻的控制。,把射频脉冲、梯度场和信号采集时刻等相关各参数的设置及其在时序上的排列称为MRI的脉冲序列（pulse sequence）。,激发脉冲 预脉冲 组织饱和,回波产生 Signal Production,FID Spin Echo Gradient Echo,自旋准备 Spin Preparation,MR图像,脉冲序列的两个基本组成部分,使用180

2、度射频脉冲产生回波的序列,用读出（频率编码）梯度切换产生回波的序列,GRE序列,脉冲激发后直接采集自由感应衰减信号,FID序列,SE序列,上述每一类序列都是一个庞杂的序列家族,GE 脉冲序列,SE序列,激发脉冲,层面选择梯度,频率编码梯度,相位编码梯度,回波信号,家族标志,180度脉冲可使因主磁场恒定不均匀造成失相质子的相位重聚，产生自旋回波,T2*与T2的差别,180度复相脉冲可以抵消主磁场恒定不均匀造成的信号衰减，从而获得T2弛豫图像,SE序列的特点,组织对比良好，SNR较高，伪影较少 最常用于颅脑、骨关节软组织、脊柱 腹部已经逐渐被FSE和GRE序列取代 T2WI少用SE序列（太慢、伪影

3、重） 扫描时间2-5分钟,T1WI,T2WI,PD,颈椎间盘突出,左枕叶脑脓肿,SET1WI,SE-T1WI增强扫描,自旋回波扫描时间,Scan TimeTRPhaseNEX,如果我们要采集一个256X256,NEX=2的图像 T1WI：0.42562 = 3分24秒 T2WI/PDWI：42562 = 30分钟!,SE,FSE,提高扫描速度,快速自旋回波 FSE,快速自旋回波（FSE）,回波间隔 回波链长度 有效回波,几个概念：,900,T2 衰减曲线,T2* 衰减曲线,快速自旋回波（FSE）,Scan TimeTR*Phase*NEX / ETL,如果我们要采集一个256X256,NEX=

4、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,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。,回波链 ETL,Tscan=TRNPhaseNEX/ETL ETL越大，扫描时间越短 图像模糊增加,回波间隔 ESP,22 8 14,ESP增加，扫描时间增加，图像模糊增加,根据回波链长度（ETL）可分为： FSET1WI（ETL2-4） 短回波链FSET2WI （ETL5-10） 中等长度回波链FSET2WI （ETL10-20） 长回波链FSET2WI （ETL20）,

5、SE,FSE,提高扫描速度,FSE-XL,减小图像模糊,快速自旋回波序列加强 FSE-XL,快速自旋回波增强序列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， 描层数增加，替代FSE序列。,SE,FSE,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,快速翻转自旋回波序列 Fast Recovery FSE (FRFSE),长T2 信号 短 T2信号,time,1800,900,1800,1800,1800,1800,FRFSE-XL序列特点,900,-900,FSE序列的T2WI扫描至

6、少TR 3000ms,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，2200-2400ms的TR时间可 以到达最佳的SNR, CNR,FRFSE序列的临床应用,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,3D FRFSE fs MRCP RT重建图像,SE,FSE,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,SS-FSE,单次激发

7、自旋回波序列SSFSE,一次激发后利用连续的180度脉冲采集全部信号 优点：快速（单层图像采集1秒以内） 缺点： T2加权太重，T2对比差，除较纯的水外，其他组织的信号几乎完全衰减 SNR低，边缘模糊伪影严重，图像不清晰 用途：水成像，尤其是MRCP、MRM,SS-FSE MRCP,SS-FSE，一次投射成像MRCP TR无穷大，TE1100ms，扫描时间4秒,SSFSE，一次投射成像MRM TR无穷大，TE1100ms 扫描时间1秒,SSFSE用于腹部扫描时，病变检出率小于FSE-XL+呼吸门控,SE,FSE,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

8、速度,SSFSE,提高采集速度,FSE-IR,改变图像对比,T1Flair,T2Flair,STIR,Time （ms）,纵向磁化矢量,90度脉冲后的纵向弛豫,与90度脉冲相比，180度脉冲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/FSE,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

9、5T1），至少与T2WI的TR一样长。,IR序列的优点： T1对比很好 IR序列的缺点： 扫描时间很长（长TR） IR临床应用： 增加T1对比，特别是脑灰白质对比，尤其适用于婴儿的脑T1WI,STIR序列的图像特点及临床应用,对磁场的不均匀较不敏感，因而比化学饱和压脂更均匀 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 因抑制短T1信号而不能用于造影增强。,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

10、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。,T1WI FLAIR,FIR T1WI IR+短回波链FSE 利用IR增加T1对比 TI 750ms（1.5T） TR2000ms（高场） TE尽量短（ 20ms） 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,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、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,SE,FSE,提高扫描速度,FSE-

11、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,T1Flair,T2Flair,GRE,STIR,梯度回波序列家族 GRE,扰相梯度回波（Spoiled GRE） 快速梯度回波序列（Fast GRE） LAVA TRICKS 真实稳态进动快速成像(FIESTA),GRE序列是最常用的快速成像序列之一，利用梯度场的反向切换产生回波,家族标志,GRE序列特点,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，是对磁场不均匀很敏感 由于TR缩短，T2长的物质的横向磁化矢量无法衰减

12、完全，所以往往存在T2残留,GRE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,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,SE,提高扫描速度,GRE,MERGE,提高信噪比,MERGE(Multiple-Echo Recalled Gradient Echo ),MERGE是一个GRE序列。它采集多个TE值

13、的回波进行平均，形成一个T2*对比的图像。 技术特点 SNR相对较高。由于采用多个TE的回波进行平均。所以和GRE比，在相同的TR时间内，SNR较高。 组织对比改变。由于多个TE的回波进行平均，和以前同一TE的GRE序列而言，对比稍显不同。 可以使用更高的BW。由于SNR提高，所以可以使用更高的BW，从而带来化学位移伪影和图像变形的降低。 临床使用体会 组织对比改变。可以感觉脊髓的灰白质对比比GRE更好，且更稳定些。,MERGE脉冲序列临床应用,颈椎横断位扫描的问题 1，常规FRFSE/FSE间盘、小关节、颈髓显示好，但是流动伪影非常明显 2，常规GRE序列没有脑脊液流动伪影，颈髓对比度好，但

14、是磁敏感伪影较重椎间孔、神经根显示不好，SNR较低 3，FIESTA-C具有非常优秀的神经根显示，但是首末层有明显层面卷摺，颈髓对比度差，间盘、骨骼显示不好,1,3,2D MERGE,HDx 标准扫描序列 横断位成像 清晰区分脊髓灰白质、脑 脊液与脊髓信号,Nerve roots,MERGE 序列的图像特点及临床应用,MERGE与GRE比较,MERGE,GRE（传统）,SE,提高扫描速度,GRE,SPGR,消除T2残留,MERGE,提高信噪比,扰相梯度回波序列 SPGR(FLASH),扰相梯度回波SPGR/FLASH,在每个回波采集后，利用一个高强度的扰相梯度使残留的横向磁化矢量失相位。,SP

15、GR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 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 与SE家族相比，磁敏感伪影较大，SNR低,SPGR序列的图像特点及临床应用,DUAL SPGR(双回波）诊断脂肪肝,脂肪抑制SPGR-T1WI清楚显示胰腺,T1WI,T1WI + FS,SE,提高扫描速度,GRE,SPGR,消除T2残留,Fast SPGR,加快扫描速度,MERGE,提高信噪比,FSPGR序列,提高扫描速度的手段 部分NEX 部分射频脉冲（RF） 部分回波 增大带宽，降低采样时间,FSPGR序列的图像特

16、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,FSPGR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。,FSPGR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,SPGR序列MRA,TOF-MRA或CE-MRA 2D或3D,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,SE,提高扫描速度,GRE,SPGR,消除T2残留,Fast SPGR,加快扫 描速度,LAV

17、A,增加空间和时间分辨率 应用均匀的压脂 提高病变检出率,Vibrant,MERGE,提高信噪比,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,全肝覆盖、高分辨率、快速成像、单倍剂量造影剂 一次屏气可完成动脉早期、动脉中期、动脉晚期成像,21秒,27.5秒,34秒,LAVA序列的图像特点及临床应用,LAVA临床应用,更高的SNR 更高的CNR 更快的扫描速度,超快速肝脏多动脉期成像,精细扫描,动态增强与血管造影同时显示,一次扫描，单倍剂量CM 全面的腹部检查,相同的时间内，同時进行 Dynamic，对双侧乳腺图像进行比較。,乳腺线圈,左右两侧分别匀场，保证磁場均一性,

18、均匀的脂肪抑制,、使用并行采集技术，支持轴位/矢状位双侧Dynamic成像,、左右两侧分别匀场，保证均一的脂肪抑制。,、AutoSubtract（自动剪影功能）,Vibrant,VIBRANT Reformat,重建图像,重建图像,重建图像,容积重建病灶- 血管图像,容积重建病灶- 血管图像,重建图像,Vibrant临床应用,SE,提高扫描速度,GRE,SPGR,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,MERGE,提高信噪比,TRICKS序列,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辨率的3D图像。,3D

19、 EC TRICKS (Elliptic Centric Time Resolved Imaging of Contrast Kinetics)时间分辨的增强动力学成像,3D TRICKs,K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,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,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,TRICKS时间分辨的增强动力学成像（Tim

20、e-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。,FIESTA,保持稳定T2残留,SE,提高扫描速度,GRE,SPGR,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,MERGE,提高信噪比,自由稳态进动序列 FIESTA(TrueFISP),FIESTA脉冲序列,a,a,G Slice,G Phase,G Freq.,Echo,RF,自由稳态进动序列FIESTA（

21、TrueFISP）,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。,FIESTA序列的图像特点及临床应用,FIESTA序列的图像特点及临床应用,FIESTA显示神经,耳蜗前庭神经,FIESTA序列的图像特点及临床应用,3D FIESTA显示内耳,FIESTA序列的图像特点及临床应用,左肝癌，Fiest

22、a能清晰显示门脉中的癌栓,FIESTA序列的图像特点及临床应用,FIESTA-不易检出实性占位病变!,GRE,消除T2残留,FIESTA,保持稳定T2残留,EPI,提高扫描速度,SPGR,Fast SPGR,加快扫描速度,TRICKS,使用匙孔原理 提高时间分辨率,GRE,提高扫描速度,EPI,EPI序列家族,SE-EPI GRE-EPI DW-EPI,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,EPI序列的图像特点及临床应用,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

23、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。,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,GRE,提高扫描速度,EPI,加入弥散测量梯度,DW-EPI,弥散平面回波序列 DW-EPI,弥散现象,自由水,受限水,弥散加权（DW）EPI,静止水分子,RF,slice,信号强度,弥散水分子,弥散梯度,DW-EPI序列的图像特点及临床应用,对于急性脑梗，DWI比T2W更为灵敏。 上图示左侧颞叶的梗塞灶（病变2小时）。,DW-EPI序列的图像特点及临床应用,DTI显示双侧放射冠及胼胝体的纤维走行,孤立病灶DTI显示局部纤维中断,WB-DWI显示左颈 部多发淋巴结转移， 盆腔多发异常信号 改变，肝内可见多 个弥散受限病灶。 本病例WB-DWI所 见在常规图像均得 到证实。 通过与常规STIR图 像对比发现WB- DWI成像