磁共振基本序列 及 不同厂家磁共振常用序列.ppt

1、基本脉冲序列及原理 各主流厂家不同序列名列表 列表中各族群序列成像规律,基本脉冲序列,3,脉冲序列定义,所谓脉冲序列（pulse sequence），就是具有一定带宽、 一定幅度的射频脉冲与梯度脉冲的有机组合。,a. 自旋回波序列 b. 梯度回波序列 c. 反转恢复序列,脉冲序列分类,梯度周期与成像时序,2020/10/20,4,5,900及其1800射频脉冲,900,1800,900,900,1800,1800,相位编码脉冲（Gpe）,频率编码梯度或层选梯度（Gro）,回波信号 （echo）,自由感应衰减信号（FID）,脉冲序列时序图中常用的符号（元素）,脉冲序列参数,1.时间参数 a.重复

2、时间（TR,repetition time） 是指脉冲序列执行一遍所需要的时间， 也是从一个RF激励脉冲出现到下一个周期同一脉冲出现所经历的时间。 TR是扫描速度的决定因素，也是图像对比度（T1、T2和质子密度对比度）的主要控制因子。,2020/10/20,7,b. 回波时间 回波时间（TE，echo time）是指从第一个RF脉冲到回波信 号产生所需要的时间。在多回波序列中，RF脉冲至第一个 回波信号出现的时间称为TE1，至第二个回波信号的时间叫 做TE2。以此类推。TE和TR共同决定图像的对比度。 c.反转时间 在反转恢复脉冲序列中，1800反转脉冲与900激励脉冲之间的 时间间隔称为反转

3、时间（TI，inversion time）。TI的长短 对最终的信号和图像对比度影响很大。一般，对于压制脂肪信号，可以选短TI进行扫描，而脑灰质、脑白质一般选用较长的TI值。,2020/10/20,8,2.分辨率参数 a.扫描矩阵：序列参数中的扫描矩阵（matrix）具有双重含 义。 1）规定了显示图像的行和列，即确定了图像的大小 2）限定扫描层面中体素的个数，同时指出层面的相位编码步 数, 扫描矩阵越大，图像分辨率越高（其他参数确定时）。 b.FOV FOV（field of view）是指实施扫描的解剖区域，简称为扫 描野。因此，FOV是一个面积的概念，一般情况下，选定FOV 为正方形。F

4、OV的大小以所用线圈的有效容积为限。 当扫描矩阵选定之后，FOV越大，体素的体积就越大，使空 间分辨率随之降低。,2020/10/20,9,3.层面厚度 层面厚度（slice thickness）是成像层面在成像空间第三维方 向上的尺寸。 层厚越厚，体素体积就越大，结果导致更高的SNR和更低的 空间分辨率。 4.层间距 层间距（slice gap）又叫层距，是指两个相邻层面间的距离。 层间距过小，可能出现层间交替失真（cross contamination or interference between slices） 一般将层距与层厚之比称为层面系数。,2020/10/20,10,5. 其他

5、参数 a.翻转角：在RF脉冲的激励下，宏观磁化强度矢量M将偏离静磁场B0的方向，其偏离的角度称之为翻转角（flip angle）或射频翻转角。其大小由激励电磁波的强度（能量）所决定。增大RF脉冲的强度或宽度，可以使翻转角变大。常用的翻转角有1800和900两种，分别称为1800和900脉冲。,在梯度回波等快速成像序列中，经常采用所谓的小角度（low flip angle）激励技术，系统的恢复时间较快，因而能够有效提高成像速度。,2020/10/20,11,b. 信号平均次数 信号平均次数（NSA，number of signal averaged） 又叫信号采集次数（NA，number of

6、acquisition） 或激励次数（NEX，number of excitations）。它 是指每个相位编码步中信号收集的次数。 当NSA1时，序列采用叠加平均的办法对每次收集 到的信号进行处理，以提高图像的SNR，显然，NEX 越大，所需的扫描时间越长。,2020/10/20,12,6.快速成像序列的参数,a.回波链长度 回波链长度（ETL，echo train length）是快速成像序列的专用参数， 所谓ETL是指扫描层中每个TR时间内用不同的相位编码来采样的回波数。 如图所示回波链长度为 3 的快速自旋回波序列。,TR,echo1,echo2,echo3,900,1800,1800

7、,1800,900,RF,echo,Gpe,图. 快速自旋回波序列（ETL=3）,2020/10/20,13,b. 回波间隔时间 回波间隔时间（ETS，echo train spacing）是指快 速自旋回波序列回波链中相邻两个回波之间的时间 间隔。ETS决定序列回波时间的长短，因而关系到 图像对比度。,2020/10/20,14,图像加权,10/20/2020,15,MRI of the Brain - Sagittal,T1 Contrast TE = 14 ms TR = 400 ms,T2 Contrast TE = 100 ms TR = 1500 ms,Proton Density

8、 TE = 14 ms TR = 1500 ms,10/20/2020,16,MRI of the Brain - Axial,T1 Contrast TE = 14 ms TR = 400 ms,T2 Contrast TE = 100 ms TR = 1500 ms,Proton Density TE = 14 ms TR = 1500 ms,17,所谓的加权就是“突出”的意思 在任何序列图像上，信号采集时刻横向的磁化矢量越大，MR信号越强。 T1加权像： 短TR、短TE，T1像特点：组织的T1越短，恢复越快，信号就越强；组织的T1越长，恢复越慢，信号就越弱。 T2加权像： 长TR、长TE

9、， T2像特点：组织的T2越长，恢复越慢，信号就越强；组织的T2越短，恢复越快，信号就越弱。 质子密度加权像： 长TR、短TE，图像特点：组织的质子密度越大，信号就越强； 质子密度越小，信号就越弱。,2020/10/20,18,常规脉冲序列,a. 反转恢复序列 b. 自旋回波序列 c. 梯度回波序列,2020/10/20,19,自旋回波脉冲序列,1）自旋回波及其产生 自旋回波（SE，spin echo）脉冲序列是指以900脉冲开始， 后续以1800相位重聚焦脉冲，以获得有用信号的脉冲序列。 在1950年，NMR领域中卓越的科学家、时域NMR的创始人 汉恩（E.L.Hahn）第一个观测到了自旋回

10、波现象。当时他 所用的脉冲序列为： 900900FID，之后，900脉 冲被1800脉冲取代。 自旋回波属于一种能量守恒的散焦聚焦过程，也可以称为 散相重聚过程,2020/10/20,20,x,x,x,x,y,y,y,y,（a）核磁矩受900脉冲激励后同其他核磁矩一起倒向y轴,（b）在不均匀场Bi中该核磁矩获得了i的相位,（a）1800脉冲使核磁矩的相位成了 i,（a）时延后该核磁矩与其他核磁矩在y轴重聚,图. 自旋回波产生过程中单一磁矩的相位变化,900脉冲激励,失相开始,失相过程,1800脉冲重聚,相位重聚过程,自旋回波形成,图. 质子群的相位重聚,2020/10/20,21,2）自旋回波

11、序列的时序,TR,TE/2,T ,TI,RF (激发),GSS,RF （信号）,Gpe,Gro,900,1800,900,echo,FID,图. 基本自旋回波脉冲序列,TE,预备脉冲,相位重聚脉冲或复相脉冲,2020/10/20,22,3）自旋回波信号的波形因素及其影响因素 回波信号的幅度和带宽受磁场均匀性、组织本征T2的影响。,FID,FID,FID,echo,echo,echo,900,1800,900,TE/2,TE,（d）磁场均匀性一致时短T2组织使信号的衰减加快,（b）磁场均匀性一定时信号的衰减决定于T2的长度,（c）磁场均匀性变差时信号持续时间变短,（a）SE序列 的RF激励,1/

12、T2,图. 磁场均匀性、组织本征T2对自旋回波信号波形（包络）的影响,2020/10/20,23,（4）自旋回波信号的应用 如果用FID信号来测量T2，得到的只是受磁场非均匀性影响 的T2，而它比组织的本征横向弛豫时间T2短的多，从FID 测得的T2中很难进一步分辨出T2。而自旋回波信号被广泛 用来测量T2。,900,1800,1800,1800,0,2,3,4,5,6,t,RF,0,2,3,4,5,6,1/ T2,echo1,echo2,echo3,1/ T2,图. 用自旋回波技术测定T2的原理,S（t）,24,（5）自旋回波序列的图像特征 SE序列的信号强度至少取决于氢质子密度、T1和T2

13、弛豫时 间、TR及TE等五个参数。,TR1,TR2,对比度1,对比度2,短T1组织,长T1组织,（a）TR与T1对比度的关系,M0,MZ,M0,MZ,TE1,TE2,t,t,短T2组织,长T2组织,（b）TE与T2对比度的关系,对比度1,对比度2,由上图（a）可知，当TR较短时（如图中的TR1），T1值不同的组织很容易分 辨。当TR较长时（如图中的TR2），无论长T1组织还是短T1组织都已经基本恢 复，这种情况下，二者的信号差就小。 由图（b）可知，取较长的TE（图中的TE2）时，不同T2值的组织比取较短TE（图中TE1）时易分辨。,2020/10/20,25,（6）自旋回波序列族 在实际应用

14、中，根据成像质量和速度的不同要求，又发展了许多以SE为 基础的扫描脉冲序列，形成了所谓的自旋回波序列族（spin echo sequence family）。 按照序列产生回波数的多少，可以分为单回波SE序列、双回波SE 序列 和多回波SE序列（CPMG序列，由Meiboom和Gill对Carr-Purcel法改进） 按照成像周期中激励层面的多少，可分为单层面SE序列和多层面SE序列 按照成像速度的快慢，可以分为基本SE序列、快速SE序列 此外，还可以联合其他技术，形成所谓的复合序列。,26,反转恢复脉冲序列,反转恢复（IR，inversion recovery）脉冲序列是在1800RF脉冲的

15、激励下， 先使成像层面的宏观磁化强度矢量M翻转至主磁场的反方向，并在其弛豫 过程中施以900重聚脉冲，从而检测FID信号的脉冲序列。,2020/10/20,TR,900,RF,GSS,Gpe,echo,Gro,1800,1800,1800,TI,TE/2,TE/2,T ,2020/10/20,27,激发过程和信号检测原理,1800,900,M,M0,-M0,0,0.5,1.0,1.5,1.55,t,(a). M的激发及恢复,M0,-M0,t,T1,2T1,3T1,4T1,5T1,6T1,（b）M的恢复与T1的关系,M,0,0,2020/10/20,28,反转恢复脉冲序列的信号特点 反转恢复序列

16、的信号不仅与T1弛豫时间和质子密度有关，还 与序列参数TI和TR有关。 在TI 一定、TR足够长时，信号强度因组织的T1不同而不 同，即此时序列表现出高度的T1敏感性。因此，IR序列可以 用来产生较大的T1对比度。,M0,-M0,T1,2T1,3T1,4T1,5T1,6T1,MZ,T1较短的组织,T1居中的组织,T1较长的组织,图. 反转恢复脉冲序列组织T1对比度的形成,0,2020/10/20,29,STIR (Short TI inversion Recovery) Short TI, to suppress fat signal A TI of 150-175ms achieves fa

17、t suppressionalthough this value varies at different field strengths, (140ms for 1.5T scanner). Figure 5-8below shows that a STIR sequence uses a short TI to suppress the signal from fat in a T2weighted image.,FLAIR (FLuid Attenuated Inversion Recovery) Long TI, to suppress liquid signal A TI of app

18、roximately 2000 ms achieves CSF suppression at 1.5T,2020/10/20,30,4. 梯度回波脉冲序列,（1）梯度回波及其产生 所谓梯度回波（GRE，gradient echo）就是通过有关梯度场方向的翻转 而产生的回波信号。 梯度回波又叫场回波（field echo），它与自旋回波的主要区别在于二者产生回波的激励方式不同，另外，所有的SE序列都是以一个900脉冲开始，而GRE序列总是以一个小于900的RF脉冲开始。也就是说后者是小角度激励。 在GRE序列中，RF激发脉冲一结束，便在读出梯度（频率编码）方向上 施加一个先负后正的梯度场。习惯上

19、将梯度脉冲的方向变化称为梯度翻 转（gradient reversal）。因此，质子群先后经历散相相位重聚的过 程，从而产生回波信号，由于这种回波由梯度脉冲产生，故称为梯度回 波。,2020/10/20,31,RF,Gro,echo,0,图. 梯度反转脉冲,质子进动散相,相位重聚进行中,相位重聚完成,质子进动反相,相位重聚开始,图. 梯度回波的形成,a,b,c,a,a,a,a,b,b,b,b,c,c,c,c,2020/10/20,32,（2）梯度回波序列的T2*效应 在GRE序列中，翻转梯度的加入将使读出梯度方向的磁场均 匀性遭到暂时性破坏，从而导致横向弛豫加快。通常将这一 现象称为GRE序列

20、的T2*效应。它的大小可以通过GRE回波 信号的衰减程度加以检测。,式中，T2 为梯度场对横向弛豫的影响。 T2为磁场不均匀性导致的横向弛豫影响,1/（ T2* ）GRE=1/ T2+1/ T2+1/T2,2020/10/20,33,（3）梯度回波序列的时序,0,0,RF,GSS,Gpe,Gro,echo,SS,ro,pe,TE,T ,TR,图. 基本梯度回波脉冲序列及其相位,2020/10/20,34,（4）扰相梯度和相位重聚梯度,在SE序列中，由于满足TRT2的条件，在下一个RF脉冲到来时横向磁化矢量已经基本恢复。因此，该横向磁化对继之而来的回波信号没有贡献。 但是，在GRE序列中，由于T

21、RT2，下一个周期的脉冲出现时就有可能保留相当的横向磁化。这种剩余磁化对图像的影响主要以带状伪影（banding artifact）的方式出现。 当使用大的翻转角或者对T2较长的组织成像时，由此造成的影响更加严重。 通常利用相位破坏脉冲和相位重聚两种方法来减少剩余磁化的影响。两种均需要施加一定的梯度脉冲。,2020/10/20,35,0,0,RF,图. 梯度回波序列的扰相梯度脉冲及其相位,扰相梯度脉冲,扰相梯度脉冲,扰相梯度脉冲,GSS,Gpe,Gro,echo,SS,ro,pe,横向磁化或者磁化矢量M的横向分量M是由小磁矩的相位相干所形成的，因此，只需要破坏其相干性，剩余M就会消失。用于破坏

22、M的梯度又叫扰相梯度或相位破坏梯度（spoiling gradient）,2020/10/20,36,另一种对横向磁化进行处理的方法叫做相位重聚，它与扰相法正好相 反，相位重聚就是不仅不消除质子的相位相干状态，还要设法将其保留 至下一周期，以便对回波信号作出贡献。,0,RF,图. 梯度回波序列的相位重聚脉冲及其相位,相位重聚脉冲,相位重聚脉冲,GSS,Gpe,Gro,echo,SS,ro,pe,0,2020/10/20,37,（5）梯度回波序列的评价 GRE序列最为显著的特点是快速成像。在某些情况下速度要比SE序列快 数十倍。,1. 不用900脉冲激发，使得纵向弛豫时间缩短,2.用梯度的翻转代

23、替1800相位重聚脉冲，有利于使用短TR实施扫描，有效的减少受检者的射频能量沉积,3.由于上述短TR的应用，实现了快速的T2*扫描,GRE序列 的缺点,1. 可得到T2*图像，但是不能获取纯T2图像,2. 对梯度系统要求较高，同时，扫描时整个梯度系统 的负担加重，梯度切换时产生的噪声也得到了进一步放大,3.SNR较低,4.如果应用长TE进行扫描，容易导致磁化率伪影和化学位移伪影,5.图像质量在很大程度上受到磁场均匀性的影响,GRE序列 的优点,2020/10/20,38,快速成像序列,快速成像是指一系列用以缩短扫描时间的技术。在数据采集 和信号生成方面采用了快速扫描策略的成像序列。MRI系统

24、的扫描时间是由序列重复时间TR、信号采集次数NSA和相 位编码步数三者共同决定。减少上述参数中的任何一个都可 以使扫描时间缩短（扫描速度加快），但是，这些参数的改 变还要考虑图像对比度和SNR的要求。,1.快速自旋回波序列,2.快速梯度回波序列,3.回波平面成像序列,4.各种组合的快速序列,主要快速成像序列,2020/10/20,39,1. 快速自旋回波序列 在MRI中，扫描速度的加快主要有两条途径：,减少收集的数据量：,缩短数据的获取时间：,半傅立叶成像或其他减少K空间傅立叶行的方法,用扫描参数的调整来提高成像速度的方法,在标准的SE序列中，每个序列执行周期采集一个回波信号，且该信号只标记K

25、空间一条线。,900,1800,TE,RF,Gpe,Gro,echo,采样点,m点,Kx,0,Ky,+1/2n,-1/2n,K 空间,图. 传统SE序列的数据采集：每个周期采集K空间一条线,m,2020/10/20,40,（1）快速SE序列 快速自旋回波技术最早是由德国弗莱贝格（Freiberg）工业大学的海宁 （J.Henning）及其同事于1984年提出的。当时称为弛豫增强的快速采集 方法，简称RARE（Rapid Acquisition with Ralaxation Enhancement）。 RARE技术更为广泛的名称为快速自旋回波。 快速SE序列与标准的SE序列有些类似，序列仍以9

26、00RF脉冲开始，但是 随后又用一系列1800脉冲来产生多个回波信号。一般所生成的回波430 个之间，比标准的多回波SE序列多得多。这些回波被称为回波链（echo train）。每个回波链中包括的回波个数就是所谓的回波链长度（ETL， echo train length）。,在快速SE序列中，每个回波具有不同的相位编码，且每次激发所得到的数条傅立叶线（由数个回波信号产生）被送往同一个K空间以重构出同一幅图像。,2020/10/20,41,下图表示5个回波的快速自旋回波序列，这是一种简化的序列，可称为 ETL为5或五回波链的快速SE序列。,900,1800,1800,1800,1800,1800

27、,TE1,TE2,TE3,TE4,TE5,RF,Gpe,Gro,echo,GSS,图. 快速SE序列（ETL=5）,2020/10/20,42,快速SE序列的回波越多或回波链越长，扫描速度就越快。因此，有人又 将回波数叫做快速因子（turbo factor）。 快速SE序列的最大优点是扫描速度成倍提高，但这是以结果图像中对比 度和分辨率的损失为代价的。快速SE序列图像对比度的损失主要是使用 多回波生成一幅图像造成的。 快速SE序列的回波间隔时间不能太短，通常在1012 ms范围内选取。,900,1800,1800,1800,1800,1800,RF,echo,TE5,TE4,TE3,TE2,T

28、E1,ETE,Ky,Kx,图. 快速SE序列的数据采集（ETL=5）,2020/10/20,43,2. 快速梯度回波序列 （1）去除剩余磁化的GRE（FLASH类）序列 是指采用SSI技术（稳定状态散相技术，steady state incoherent technique）对剩余磁化进行处理的GRE序 列，而又叫SSI类GRE序列。例如，FLASH序列。 其特点是：设法去除数据采集结束后组织或者样品中剩余横 向磁化，为下一周期的扫描做好准备。扰相梯度最常见的用法是在选层方向施加，也可于采样结束后在相位编码、频率编码和层选三个梯度上同时施加。,2020/10/20,44,（2）利用剩余磁化的G

29、RE（FISP）序列 处理剩余磁化的另外一种方案就是设法对其相位进行重聚， 使之在下一个周期为回波信号做出贡献。 相位重聚最常见的方法是在数据采集结束后在相位编码梯度 中增加一大小与相位编码梯度相同但方向相反的梯度脉冲。 增加的梯度脉冲叫做重聚焦相位编码梯度（refocusing phase-encoding gradient 或 rewinding phase-encoding gradient） 由于采用了SSC技术（稳定状态相干技术，steady state coherent technique），这类序列又叫SSC类GRE序列。 西门子公司的FISP（Fast Imaging with

30、 Steady-state Procession） 序列就是这种序列。,2020/10/20,45,3. 回波平面成像序列,回波平面成像（EPI，echo planar imaging）是当今最快速 的成像方法。通常能够在30ms之内采集完一幅完整的图像。 EPI技术最早是由英国诺丁汉（Nottingham）大学物理系的 曼斯菲尔德博士（Peter Mansfield，2003年诺贝尔生理或医 学奖得主）和他的同伴帕凯特（I.L.Pykett）于1978年提出。,2020/10/20,46,EPI对硬件的要求,EPI自1977年提出并得到实验验证，然而直到1996年才变成商品应用到临床机器上。

31、 具体要求： 1梯度强度很大：传统1.5 T MRI系统的梯度强度是10mT/m，上升时间600 us或切换速度为17(mT/m).ms-l而装备有EPI的1.5 T MRI系统的梯度强度达到25mTm以上3T以上MRI系统的梯度强度在30mTm以上。 2梯度开关速度很高：要求在100 ms内开关128次，甚至256次 3梯度上升(s1ew rate)时间很快；200(Tm)ms-1，以保证有足够长的乎顶时间用于数据采集 4梯度开关引起的涡流要很小：因为涡流产生的磁场叠加到主梯度磁场上，使梯度线性度变差，退化图像质量，产生“涡流伪影”；而且涡流增加梯度线团有效电感，位上升速度变慢。,2020/

32、10/20,47,5大电流梯度线圈快速开关时往往会发生强烈振动，这要求加重支撑，采取足够好的减振措施 6模数转换器(ADc)速度要高 7. 主磁场均匀性要高 8. 主磁场B。要求高场，超导磁体15T以上的MRI系统才能安装。 9接受带宽很大，数百KHz量级 l0高速计算机系统,2020/10/20,48,原始EPI序列的时序和K空间扫描轨迹,2020/10/20,49,变形的EPI序列,BEST(blipped echo-planar single-pulse technique)序列 的时序图和K空间轨迹,把原姑EPI中恒定相位编码梯度修改为B1ip脉冲，并在读梯度穿越 零点时到加这B1ip

33、脉冲。 BEST序列在K空间的扫描轨迹是矩状直线，图像重建、信号数据处理很是方便。,2020/10/20,50,SE-EPI混合序列,序列的时序图和K空间轨迹,与BEST不同的是，SE-EPI可对Ky空间的两半进行对称扫描。 SE-EPI可覆盖全K空间，对磁场不均匀性的敏感性有一定改善回波包络按e-t/T2衰减，图像是T2加权而不是T2*加权,每个分立的回波都是梯度回波，梯度回波的包络对应为1800脉冲产生的自旋回波,2020/10/20,51,GE-EPI混合序列,序列的时序图和K空间轨迹,EPI序列本身所成图像是T2*加权，GE本身所成图像是也是T2*加权，那么GE-EPI所成图像也是T2

34、*加权。,2020/10/20,52,EPI序列的应用受到以下几个方面的限制： 经典的EPI是梯度回波技术，因而具备GRE序列的一切缺点，尤其是高度的磁化率伪影。 它对化学位移伪影也比较敏感，扫描时经常需要进行水或脂肪信号的压制。 EPI序列的SNR明显低于传统序列 单激发EPI需要特殊的硬件支持，包括特殊的梯度系统、高速的数据采集系统（RF接收系统要有很宽的接收带宽）和图像处理系统。,EPI 序列能有效地减少各种运动对图像质量的影响。因此， 它的一切应用都将在排除运动伪影方面显示出独特的优越性。,2020/10/20,53,渐开平面螺旋序列,时序图和K空间轨迹,自旋回波序列类,SE 序列 常

35、规自旋回波序列,根据TR的TE的不同组合，可得到T1加权像（T1WI ）， 质子加权像（PDWI），T2加权像（T2WI）。T1WI 现正在广泛使用于日常工作中，而 PDWI和T2WI因扫描时间太长几乎完全被快速SE取代。,1,每个TR周期内，一次激励射频脉冲后跟随一个180聚焦射频脉冲，得到一个回波信号，一层图像采集完成之后，将这些信号按相位编码顺序Gy排列起来，可得到一个所谓的K空间，见下图：,K空间内相位编码Gy的顺序指的是相位编码方向上梯度脉冲幅度（电压）的排列顺序。一般是负值最大（指绝对值最大的负脉冲）的梯度脉冲先开始，采集到的MR信号填充于K空间的最边缘，随着梯度脉冲负值逐渐减小，

36、MR信号逐渐向K空间中间逐行填充，至梯度脉冲减为零时，此刻MR信号一般较大，此信号位置称为零K空间，整幅图像采集时间进行了一半。然后梯度脉冲转为正值并逐渐加大，由零K空间向另一侧方向逐渐填充，至梯度脉冲正值最大时，整个K空间被填充完毕。,邻近零K空间的部分称为低K空间，远离零K空间靠近边缘的部分则称为高K空间。 低K空间与图像的信噪比有关，而高K空间则与图像的轮廓线或分辨率有关。,Z,Y,X,M0,未发射射频脉冲(RF)时,质子进动相位不同，相互抵消，横向方向上无任何磁向量。,与Z轴垂直方向上的发射线圈对质子样本发射射频信号，令质子发生核磁共振。我们先看T2加权。,X,Z,Y,M,X,Z,Y,

37、M,X,Z,Y,M,X,Z,Y,M,X,Z,Y,M,X,Z,Y,M,X,Z,Y,M,偏转90,对质子样本发射射频（RF）信号后,Z,Y,X,M,X,Z,Y,Mxy,=,90,M0,M,Mz,我们忽视磁向量M的旋转，只关心M与Z轴的夹角 ，即偏转角。能使M偏转角的射频脉冲就称为脉冲，如90脉冲，180 脉冲。,X,Z,Y,M,RF发射停止后,X,Z,Y,M,X,Z,Y,M,X,Z,Y,M,X,Z,Y,M,X,Z,Y,M,X,Z,Y,M,X,Z,Y,M,偏转90,X,Z,Y,M,X,Z,Y,M,X,Z,Y,M, TE时,发射180射频脉冲,X,Z,Y,M,=,180,180射频脉冲发射孔后的第二个

38、作用是相散的质子群的相位发生换位翻转。180射频脉冲之后，再经TE/2时间，换位翻转的质子群的相位必然会发生重聚，且纵向磁化向量恰好偏回至横向x0y平面，因此此刻可测得与Mxy大小相关的回波信号。,逆时针方向看， My-在后,My-在前,180射频脉冲,X,Z,Y,M,上述过程完成1次发射. 等待2000ms以上,再重复此过程。,最大信号强度 I,时间 t,自由水,灰质,白质,15ms,90ms,TE与横向磁化向量有关,三. SE T1加权序列： 基本原理：在磁共振成像系统中，因为接收信号的线圈总是安放在与纵轴垂直的位置上，纵向磁化向量无法直接进行测量。,X,Z,Y,M,偏转90,X,Z,Y,

39、M,X,Z,Y,M,X,Z,Y,M,X,Z,Y,M,X,Z,Y,M,偏转90,最大值,X,Z,Y,M,偏转90,X,Z,Y,M,X,Z,Y,M,X,Z,Y,M,最大值,但纵向磁化向量未完全恢复时，如再次被一个90射频脉冲偏转至横向x0y平面，横向磁化向量Mxy要相应下降，下降的幅度与未完全恢复的Mz成正相关。此即为(部分)饱和现象。这时测到的横向分量直接反映了不同组织的T1值。,TR与纵向磁化向量有关,FSE（Fast Spin Echo） 欧洲厂家西门子和飞利浦以“turbo”来表示快速，故称之为TSE（Turbo Spin Echo）,2,快速SE是一个90激励射频脉冲后跟随多个或一串18

40、0聚焦射频脉冲，每个聚焦射频脉冲对应不同的相位编码梯度，这样必然得到一串MR回波。这种技术被称为弛豫增强快速采集(rapid acquisition with relaxation enhancement,RARE)。,MR回波的数目称为回波链长（echo train length, ETL）, 两回波之间的间隔时间称回波间隔（echospacing, ES）一般10ms左右。每次180脉冲后的相位编码梯度的幅度值都有变化，将幅度绝对值最小的相位编码梯度所对应的回波信号（即零K空间或附近）与 90射频脉冲之间的时间称为有效回波时间（efective TE, ETE），该信号及其邻近的一些信号称

41、低K空间，与图像的对比有关。而高K空间的信息与图像的轮廓线或分辨率有关。扫描时间缩短为相应常规SE的1/ETL。,ETE,TSE,多回波,该序列的优点是（1）速度快，图像对比不降低，所以现在尤其在T2加权成像方面几乎已经完全取代了常规SE序列而成为临床标准序列。（2）与常规SE序列一样，对磁场的不均匀性不敏感； 该序列的缺点有（1）如采集次数不变，S/N有所降低，一般多次采集；（2）T2加权像上脂肪信号比常规SE像更亮，显得有些发白，易对图像产生干扰，解决的方法主要是用化学法或STIR序列进行脂肪抑制；（3）当ETL8以后，图像高频部分缺失，导致一种滤波效应产生模糊，常在相位编码方向上出现图像

42、的细节丢失；（4）RF射频能量的蓄积；（5）磁化转移效应等。,SS-FSE 单次发射快速SE（Single shot FSE RARE） TR趋于无穷大。一次90激励射频脉冲后跟随足够多的180聚焦射频脉冲，脉冲数为一幅图像所需全部回波数目，所有的信号可一次采集完毕。这样一幅256256的图像成像时间可是1.4秒。有效回波时间如1000ms左右，得到的是重T2加权。该序列常用在颅脑超快速T2WI（仅用于不能配合检查的患者），水成像方面，得到的图像如同含自由水组织的透视像，不需要进行MIP后处理。,3,HASTE（half-fourier acquisition single-shot turb

43、o spin-echo）半傅里叶单发射快速SE序列 GE的设备上，在SS-FSE的用户控制变量（user control variables）界面内的“Fractional NEX Optimization”选项中选择“off”；飞利浦机器是在SSh-TSE序列上加“half scan”.,4,该序列采集略多于一半K空间的回波信号，成像时间也相应缩短了将近二分之一，一幅256256的图像的扫描时间可达到亚秒级水平。一般从低K空间一侧开始采集，很快到达零K空间，再到低K空间另一侧，最后采完一侧高K空间结束。该序列的有效回波时间可较短，例如80ms，提高了信噪比和组织对比。,扫描起始位置,扫描方向

44、,HASTE序列应用越来越广泛，除用于不能配合检查的患者外，还因速度快，在腹部成像中应用较多。如用于不能均匀呼吸又不能屏气的病例，磁共振胰胆管成像（MRCP）、磁共振尿路成像（MRU）、肝脏扫描中增加囊性病变与实性病变的对比、显示肠壁增厚和梗阻性肿块、肿块表面和肠壁受侵犯情况、MR结肠造影等。,FRFSE（TSE-Restore, 西门子）（TSE DRIVE, 飞利浦） FSE T2WI需要长TR，才能使纵向驰豫充分，并减少对T2像的影响。但TR过长明显增加扫描时间。为解决这一问题，可在一串180聚焦射频脉冲结束并采集信号后，加一个180聚焦射频脉冲，待磁向量复相聚焦时，再加一个负的90脉冲

45、，令横向分量偏至Z0位（即被打回纵向），这样可加快纵向恢复的过程。 在实际工作中，经常会遇到T2WI扫描时TR不能降低，但扫描层次却较少的场合，比如脊柱，颈椎矢状位等，此时梯度的工作周期远未接近100%， 此时采用FRFSE序列，减少TR，可提高工作效率，或改善图像质量（增加采集次数）。,5,在实际工作中，例如1.5T MR头颅扫描时TR常选2500ms，但选择FRFSE后，TR可短至1300ms，图像质量并无明显降低。 使用方法： （1） GE的设备上直接选FRFSE序列。 （2）西门子公司机器的TSE有两种，一种是普通TSE；另一种是TSE-Restore。在参数调整界面的“contras

46、t”卡中勾选“Restore Magn.”项，如不勾选，即为普通TSE。（3）飞利浦机器是在TSE序列的参数修改界面的“contrast”卡中增加一个成像参数选项，称为DRIVE (DRIven Equilibrium)。,脉冲令所有组织纵向磁化向量越过90平面而偏至180位，等待其驰豫经一定时间（称反转时间TI）后。不同组织因T1值不同返回至的时间必不相同。此刻恰至90 x0y平面的组织对图像无贡献,而其他组织的对比则明显增加。,IR（inversion recovery）反转恢复序列在SE序列的90180射频脉冲组合之前，先 给予一个180射频,6,FIR 快速反转恢复序列 反转恢复序列引

47、入RARE技术，提高了扫描速度。,7,但这里有一问题应引起注意。在FIR（或TIR）成像过程中，从上图可见，水平X轴上方有“magnitude detection”与X轴下方“phase sensitive detection”呈对应关系。如检到X轴下方组织信号，但在图像上以其幅度绝对值来表示，可以想像，图像中只有相当于X轴水平的信号值是最低的，图像中无物体的空白背景处应该呈低信号黑色。这时西门子公司将此序列称之为TIRM（turbo inversion recovery (modulus) magnitude）；而如同样的信号不以幅度绝对值来表达，而是以实际的值来显示，此时图像背景仍然相当于

48、X轴水平的信号值，但却是灰色（即中等信号），成像组织中的信号有可能低于背景的信号，此时称之为TIR Real。,TIRM means a turboIR with a magnitude display,TIR Real,图2MRI T1加权图像，箭头所指为病灶呈短T1高信号图3MRI Chem-Sat图像见病灶短T1高信号未被抑制图4MRI STIR图像病灶中心被抑制呈低信号图57为病例3图像图5MRI T1加权颅脑矢状位像 见垂体增大，呈一致性高信号图6MRI Chem-Sat图像 见病灶短T1高信号未被抑制图7MRI STIR图像 见病灶短T1高信号大部分被抑制，呈低信号,FIR-T1W

49、I 快速反转恢复T1加权序列 9 STIR（Short TI Inversion Recovery）短反转时间反转恢复 TI（(time of inversion)反转时间在1.5T MRI上约130ms，使得脂肪组织返至x0y平面时成像，即成为脂肪抑制序列。,8,FLAIR 液体抑制反转恢复(fluid attenuated inversion recovery)，（黑水，自由水抑制反转恢复） 在1.5T MRI 上TI约2000-2500ms，令自由水呈低信号，而结合水仍是较高信号，突出炎症、肿瘤等组织。,10,Dual IR-FSE双反转快速自旋回波 施加两个反转预脉冲，并调整两个TI，

50、突出某一组织。（1）如抑制脑脊液和脑白质，突出脑灰质信号；或抑制脑脊液和脑灰质，突出脑白质信号。（2）心血管黑血（Black Blood）主要技术，第一个是非层面选择反转预脉冲，第二个为层面选择反转脉冲将成像层面的磁化矢量偏转回到原始平衡位，经过一定时间（即TI）之后施加90激励射频脉冲并成像，层面内心肌组织有信号，层面内有信号的血液因流出成像平面而不能成像，层面外被反转的血液此刻其磁化矢量恰至零位，也无信号，产生所谓黑血效应。此技术可再加一选择性脂肪反转脉冲抑制脂肪信号，称为三反转FSE序列，对心脏肿瘤、心包和心肌病变的鉴别诊断具有重要意义。,11,Propeller（periodicall

51、y rotated overlapping parallel lines with enhanced reconstruction螺旋桨技术,GE）（Blade，刀锋技术，西门子） 应用于FSE及FIR，一个回波链在低K空间采集，下一回波链则在频率编码和相位编码都旋转一定角度的低K空间采集。最后的结果是（1）整个K空间内，低K空间有大量信息重叠，图像S/N必然较高；（2）运动伪影不再沿相位编码方向被重建，而是沿放射状被抛射到FOV之外；（3）整个过程需复杂的数据处理。 该技术（1）可在头颅，腹部减少运动伪影，（2）也可在FSE-EPI 弥散加权成像（DWI）中减少磁敏感伪影和金属伪影。,12,

52、梯度回波序列类,扰相GRE（gradient recalled echo），SPGR/FSPGR (spoiled gradient recalled echo, GE) ，快速小角度激发 (fast low angle shot, FLASH，西门子)；(fast field echo,T1-FFT, 飞利浦) 一使用方法：西门子直接选序列，但在该序列参数设置界面的对比（contrast）卡中选上“RF spoil”选项 ，可增加扰相效果；GE公司设备在序列选择界面中按下图所示逐项选择；飞利浦公司机器则在成像参数调整界面的“contrast”卡中按下图所示逐项选择。,13,Z,Y,X,Mxy

53、,M0,M,Mz,小角度（小于30 ）射频脉冲时纵向磁化向量由于偏离纵轴不远，所以恢复很快，下一次激励到来时不同组织的纵向磁化向量之间差别不大，如回波时间长（3060ms），横向磁化向量虽不大但仍可测，各组织之间横向分量的对比就充分体现出来，所得图像为T2加权。,Z,Y,X,Mxy,M0,M,Mz,反之如使用大偏转角（4590）激励脉冲和短TE（15ms）可得到T1加权像。这是因为短TE时，横向驰豫尚未发生，T2对图像没有贡献。而纵向磁化向量恢复的时间很长，一般要2000ms以上，而实际所用400600ms的 TR，必然发生部分饱和现象，产生T1对比。,sequence FA TR TE TA

54、(min) T2: flash2d_15rb130 15 450 15 5:48 小 长 T1: flash2d_12rb130 90 410 12 5:17 大 短 T1: flash3d_6b195 40 30 6 8:14,Se T2,Flash,Flash 动态 增强,Flash 增强后 延时 10分,Gradient echo,Spoiled gradient echo sequences,Type of sequence,Spoiled GE,二回波的产生：这一类序列的回波信号不是由180聚焦射频脉冲而是由改变梯度磁场来产生的。 在读出梯度（频率编码）方向上施加一个先负后正的梯度脉冲，使质子群先发生相散，后在反相梯度场中发生重聚。由此接收到一个回波。激励脉冲