第08节稳态进动成像序列

1、第八节稳态进动成像序列在前面常规 GRE和扰相GRE序列一节中，我们介绍了当不能满足TR<<T2*时，前一次顶射频脉冲激发并采集回波后，残留的横向磁化矢量将对后一次立角射频脉冲激发产生的横向磁化矢量产生影响，从而出现带状伪影。解决的方法可以采用扰相GRE序列。在本节中，我们将介绍另一种解决方法，即稳态进动快速成像方法。b图a为扰相GRE序列，该序列在前一次脉冲激发的a图44 扰相GRE序列与True FISP序列的比较回波采集后，后一个射频脉冲来临前在层面选择方向、相位编码方向及频率编码方向都施加一个强大的扰相梯度场，以去除残留的横向磁化矢量。图b为True FISP序列，与扰相G

2、RE序列完全相反，True FISP序列不但不施加扰相梯度，而且在层面选择方向、相位编码方向和频率编码方向都施加了与相应编码梯度大 小相同方向相反的梯度场，使由于这三个编码梯度场造成的质子失相位得到纠正，从而在下一次射频脉冲激发前，前一次脉冲激发残留的横向磁化矢量得以最大程度的保留。一、利用残留的横向磁化矢量在扰相GRE序列中，我们利用扰相位梯度场或扰相位射频脉冲去除前一个回波采集后 残留的横向磁化矢量（图44a）。但我们也可以不去除这种残留的横向磁化矢量，反而可以利用这种残留的横向磁化矢量。在稳态进动快速成像序列中，不施加扰相梯度场， 这样前一个回波采集后残留的横向磁化矢量就得以保留。 我们

3、也知道，梯度回波类序列中，在层面选择方向、相位编码方向及频 率编码方向都施加了编码梯度场，这些梯度场同样会造成质子失相位，如果在这些空间编码梯度施加后，在这三个方向上各施加一个与相应的空间编码梯度场大小相同方向相反的梯度 场，那么空间编码梯度场造成的失相位将被剔除，也即发生相位重聚（图44b）。这样残留的横向磁化矢量将得到最大程度的保留，并对下一个回波信号作出贡献。二、GRE序列的中稳态概念在了解稳态进动快速成像序列前，我们有必要了解GRE序列中的稳态。实际上 GRE类序列中可以认为存在两种稳态，即纵向稳态和横向稳态。（一）纵向稳态大家都知道，射频脉冲激发后，组织的宏观磁化矢量将偏离平衡状态，

4、射频脉冲的能量越大，宏观磁化矢量偏转角度也越大。射频脉冲关闭后，宏观纵向磁化矢量将逐渐回复到平 衡状态，即发生纵向弛豫。但纵向弛豫的速度不是恒定不变的，宏观磁化矢量偏离平衡状态越远，纵向弛豫越快，偏离越少则纵向弛豫越慢。梯度回波中由于施加的是小角度脉冲，因此射频脉冲激发后，仍残留有较多的宏观纵向磁化矢量，如果TR间期不足以使所有组织都完成纵向弛豫，则下一次脉冲激发前组织的宏 观纵向磁化矢量由两部分构成：(1)前一次激发后残留的宏观纵向磁化矢量；(2) TR间期中纵向弛豫所恢复的纵向磁化矢量。设射频脉冲激发角度为 60气TR = 150ms。第一个脉冲激发后，某组织残留的宏观纵向 磁化矢量为平衡

5、状态的 50%，假设第一个TR间期内纵向弛豫可使宏观磁化矢量增加20%,则在第二个射频脉冲激发前组织的宏观纵向磁化矢量为平衡状态的70% (50% + 20% )。第二个射频脉冲激发后，该组织残留的纵向磁化矢量为平衡状态的35% (70%<50%),与第一个脉冲激发后相比， 其宏观纵向磁化矢量偏离平衡状态更远，因此纵向弛豫速度加快，在第二个TR间期内，纵向弛豫可使宏观纵向磁化矢量增加的更多(假设为30%),则在第三个射频脉冲激发前，组织的宏观纵向磁化矢量约为平衡状态的65% (35% + 30%)。第三个射频脉冲激发后，该组织的宏观纵向磁化矢量为平衡状态的32.5% (65%X50%),

6、这时宏观纵向磁化矢量偏离平衡状态更远，射频脉冲结束后，组织的纵向弛豫更快，假设在第三个TR间期内可恢复的纵向磁化矢量为平衡状态的31%,则第四个射频脉冲施加前，组织的宏观纵向磁化矢量为平衡状态的63.5%。依此类推，经过数个脉冲后，在以后每一个射频脉冲激发前，该组织的宏观纵向磁化矢量将基本保持一致，约为平衡状态时的63%左右。我们把梯度回波序列中这种经过数个射频脉冲激发后，在以后各个射频脉冲激发前，组织的宏观纵向磁化矢量保持稳定状态的现象称为纵向稳态。纵向稳态存在于任何梯度回波序列中。(二)横向稳态扰相GRE序列中，在下一个a脉冲激发前，残留的横向磁化矢量已经完全消除。如果 不施加扰相梯度场，

7、并用聚相位梯度场剔除空间编码梯度场造成的失相位，那么前一次残留的横向磁化矢量将对以后的回波信号作出贡献。我们都知道，射频脉冲关闭后，组织的横向磁化矢量将发生衰减，即发生 T2*弛豫。而 且T2*弛豫的速度与横向磁化矢量的大小有关，后者越大衰减就越快，越小则衰减越慢。如 同纵向稳态一样，实际上经过几次a脉冲激发，在以后每一个 a脉冲激发前，组织的残留横向磁化矢量将保持稳定，这就是所谓的横向稳态。三、稳态进动成像序列扰相GRE序列由于施加了扰相位梯度场，实际上仅存在纵向稳态。如果序列中不施加 扰相梯度场，且利用与空间编码梯度场反向的聚相位梯度场，那么该序列将在纵向和横向都达到稳态，我们把这一类序列

8、称为稳态进动成像序列。如果聚相位梯度场仅施加在相位编码方向，我们把这种序列称为稳态进动快速成像(fastimaging with stead-state precession , FISP)序列。如果在层面选择、相位编码及频率编码方 向上均施加了聚相位梯度场，那么这种序列称为真稳态进动快速成像(True FISP)序列。(一) FISP 序列FISP序列是西门子公司的名称，GE公司称之为 GRASS (gradient recalled acquisition inthe steady state)，飞利浦公司称之为 T2-FFE (T2 fast field echo )。这个序列目前在临床

9、上应 用较少。在此我们就不详细介绍。(二) 真稳态进动快速成像序列真正稳态进动快速成像序列由于在层面选择、相位编码和频率编码方向上都施加了聚相位梯度场，因此几乎完全剔除了三个空间编码梯度场造成的质子失相位，因此该序列在纵向和横向上均达到了真正的稳态，故而得名。西门子公司称该序列为True FISP序列，GE称之为 FIESTA （fast imaging employing steady state acquisition ）,飞利浦称之为 B-FFE （balance fast field echo ）。True FISP序列是近年来推出的新序列，目前在临床上逐渐得以广泛应用。该序列采用 很

10、短的TR、很短的TE和较大的激发角，在新型 1.5T的扫描机中，TR常小于5ms, TE常 小于2ms,采用40 70可勺射频脉冲激发。在这种参数下，组织的信号强度取决于其 T2*/T1 的比值，因此T2*值较长的成份如脑脊液、胆汁、胃肠液、血液等均呈很高信号。True FISP序列具有以下特点：（1）成像速度快，单层图像采集时间常在1s以内，因此也没有明显运动伪影；（2）由于采用极短的 TR和TE,血液流动造成的失相位程度较轻， 同时由于三个方向聚相位梯度的流动补偿效应，流动的血液包括心腔和血管内的血液均呈现高信号；（3）长T2*的液体包括血液、脑脊液、胆汁等呈现明显高信号，液体与软组织间形 成很好的对比；（4）软组织之间对比很差，常不能检出实质性脏器内部的实性病变，如肝细 胞癌等；（5）对磁场不均匀比较敏感，容易出现磁化率伪影。鉴于上述特点，该序列常用于 制造液体和软组织之间的对比，而不适用于实质性脏器内部实性病变的检查。True FISP目前在临床上的应用主要包括：（1）配用心电门控或心电触发技术进行心脏成像，可清晰显示心腔结构，并可进行心脏功能分析；（