MRI基本成像序列

MRI基本脉冲序列2021/6/271MR信号对比来源于组织固有对比质子密度T1T2T2*弥散流动磁化传递2021/6/272扫描序列不同的射频脉冲、不同的梯度、在时间上的不同组合目的：突出表现组织的固有特性，如T1、T2、弥散、流动等2021/6/273自旋回波（spinecho）SE自旋回波：通过180°再聚焦脉冲使得自旋重新聚焦而获得的回波信号至少需要两个射频脉冲，一个90°激励脉冲，一个或多个180°再聚焦脉冲激励脉冲可以是小余90°的例外：刺激回波，不需要180°再聚焦脉冲，仅仅通过多个90°脉冲获得，也是自旋回波2021/6/274自旋回波（spinecho）时序图2021/6/275SE形成机制2021/6/2762021/6/277T2衰减：TE时间后SE回波的最大幅度与FID信号最大幅度相比的衰减SE回波信号：较FID信号小，因为T2衰减SE回波衰减速度：失相位，T2*衰减SE回波信号的优势，稳定、可靠。因为90度脉冲关闭后，FID消失很快，马上采集则因为脉冲的干扰，信号基线很不稳定。这就是很少利用FID信号的原因2021/6/2782021/6/279SE序列的加权图像通过设置不同的TR、TET1WI：短TR、短TE，信号对比主要源于T1及质子密度（PD）的不同T2WI：长TR、长TE，信号对比主要源于T2及质子密度（PD）的不同PDWI：长TR、短TE，信号对比主要源于质子密度（PD）的不同2021/6/2710怎样的TR、TE算长、算短呢？不同的序列是不同的短TR、短TE——T1WI长TR、长TE——T2WI长TR、短TE——PDWI为什么？2021/6/27112021/6/27122021/6/2713SE序列T1WI短TR300-500短TE10-20T2WI长TR>2000长TE>80PDWI长TR>2000短TE10-20MR信号：与TR、PD成正比，与TE成反比2021/6/2714扫描时间：常规SE序列、单层面时T=TR*NPE(相位编码数)*NSA（采集次数）*层面数2021/6/2715SE序列特点是最基本的成像序列图像信噪比高，图像稳定性高，有利于图像的横向及纵向比较磁敏感伪影少，因为180脉冲成像时间长是其最大的缺陷，尤其是T2WI射频吸收率（SAR）高2021/6/2716T1时间测量：序列的各项参数不变，仅改变TR时间，不同的TR时间显示的不同T1权重，测量FID信号变化，通过计算得出组织T1时间。所用的TR越多，测量越准确。常用部分饱和序列。T2时间测量：序列的各项参数不变，仅改变TE时间，不同的TE时间显示的不同T2权重，测量SE信号变化，通过计算得出组织T2时间。所用的TE越多，测量越准确。常用SE序列。2021/6/2717SE双回波、多回波序列2021/6/2718不同回波信号充填不同K空间一个扫描序列可重建出两组或多组图像不同TE的图像，如PDWI、T2WI后面的回波信号逐渐降低，因为T2弛豫一般都使用长TR血管瘤“灯亮征”，多回波时，随TE延长，病灶信号逐渐相对增强（较背景）2021/6/2719TSE/FSE序列2021/6/2720每个回波有不同的相位编码梯度GPE不同TE的信号充填于同一K空间不同TE的MR信号用于一组图像图像的TE为有效TE，即充填于K空间中心的MR回波的TE，也就是决定图像权重的TE选择不同的TR、有效TE可获得T1WI、PDWI、T2WI后面的回波信号逐渐降低，因为T2弛豫2021/6/2721TSE的K空间充填2021/6/2722SE和TSE的K空间充填2021/6/2723TSE/FSE序列特点极大降低扫描时间，减少运动伪影可能扫描时间=TR*NSA*NPE/Echotrainlength*层数可单次激发产生一幅图像，也可多次激发K空间节段充填基本保持了SE序列的特点，信噪比稍差，因为后面的回波因T2衰减信号降低脂肪在TSE序列图像比SE序列信号强，在T2WI尤其明显磁敏感伪影甚至比SE序列还要少2021/6/2724ssh-TSE，HASTE序列：TSE，进行128次180度脉冲获得128个回波，充填K空间128步相位线（一半K空间）利用K空间对称的特点，使用半傅立叶技术，通过插值，单次激发重建出一幅完整的图像速度明显提高，一般扫描1层仅需1-2秒，可屏气。不能屏气时呼吸运动伪影也不明显图像SNR相对较差，为提高SNR，也可使用多次激发及K空间节段充填技术。常用于水成像，及快速T2WI2021/6/2725多层面技术在SE、TSE、GRE等序列，由于TR远比TE长为节省等待时间，采用多层面相继激发采集信号单幅图像扫描时间不变，总的扫描时间大幅降低最多可扫描的层面：TR/TETSE时，T因子（回波链长）增加，最多可扫描层数降低2021/6/2726多层面技术示意图2021/6/27272021/6/2728梯度回波（FFE、GRE）不使用180°再聚焦脉冲通过使用梯度使自旋质子失相位，然后第二个梯度（方向相反）使质子重新聚相位，从而获得的回波MR信号以T2*方式衰减，因为磁场不均匀无法去除激励脉冲可使用90度，或小于90度，为节省时间，一般使用小于90度梯度回波序列分为扰相梯度回波、稳态梯度回波两类，因为横向M处理不同2021/6/2729扰相梯度回波在下一次射频脉冲前，使用梯度脉冲破坏残余的横向M，即使用扰相梯度在TR固定时，由于TR<T1，多次射频脉冲激励后，纵向M达到相对稳定状态2021/6/2730CE-FFET1、GRE、FLASH

扰相梯度回波时序图2021/6/27312021/6/2732梯度回波特点由于不使用180反转脉冲，磁场不均匀不能消除，MR信号以T2*衰减使用<90激励脉冲，TR、TE相对SE序列设置都要短的多激励脉冲翻转角、TR、TE决定不同权重2021/6/2733扰相GRE不同对比权重T1WI：短TR(<150)，短TE<10，大翻转角>30T2*WI：长TR(>500)，长TE>30，小翻转角<10注意：翻转角2021/6/2734扰相GRE特点由于不使用180反转脉冲，磁场不均匀不能消除，MR信号以T2*衰减使用<90激励脉冲，TR、TE相对SE序列设置都要短的多成像扫描时间明显减少（比SE）MR信号相对较弱，但效率相对更高磁敏感伪影大，金属干扰图像严重能显示磁化率不均匀的病变，如超急性血肿，脑内海绵状血管瘤，微出血灶等2021/6/2735稳态梯度回波不使用扰相梯度破坏横向磁化矢量使用相位重聚梯度几次射频脉冲后，纵向M及横向M均达到相对稳定的状态，稳态一般要求显示的组织有长T2，且TR短<T2*，否则，难以形成稳态2021/6/2736FISP（FFE、GRASSE）时序图

稳态自由进动2021/6/27372021/6/2738稳态平衡形成的机制2021/6/2739FISP特点不使用扰相梯度达到稳态时，既是纵向磁化矢量的稳态，也是横向磁化矢量的稳态所以成像决定于T1及T2（T2/T1），质子密度为达到稳态，需TR<T2*如果TR>>T2*，则FISP图像与GRE一致对流动的相位漂移敏感，导致信号衰减2021/6/2740TrueFISP、b-FFE、FIESTA

真实稳态自由进动序列2021/6/2741在FISP基础上施加平衡驱动技术即在三个梯度方向上都进行了相位补偿，即施加重聚焦梯度，所以在成像时以流动的质子不会在各个周期中产生并累积出附加相移，即该序列不会出现流动信号相失所造成的信号损失；当然涡流、湍流除外决定信号对比：T2/T1静态与流动的液体都可显示高信号常用于血管显示，囊实性病变鉴别，如血管瘤与囊肿鉴别；也可用于水成像、脊髓造影容易产生相位漂移伪影，对梯度要求高2021/6/2742PSIF（时间反转稳态快速梯度回波）时序图2021/6/2743PSIF特点稳态梯度回波序列应用时，三个射频脉冲（90度，或小于90度）后，会产生刺激回波刺激回波是一种自旋回波所以三个射频脉冲后，每个射频脉冲后都有一个梯度回波和一个刺激回波FISP采集的是梯度回波PSIF采集的是刺激回波，在射频脉冲之前，TE为负值所以PSIF实际上是自旋回波成像，T2WI，使用很短的TR即可获得重T2WI。使用长TR>>T2的话，将不能采集到信号2021/6/27442021/6/27458球回波，刺激回波2021/6/27462021/6/2747CISS（相长相干稳态）序列，两次采集，消除true-FISP的相位漂移伪影，但扫描时间长，常用于内耳水成像等DESS（双回波稳态）序列，兼有FISP和PSIF特征，采集梯度回波及刺激回波两者，常用于软骨显示2021/6/2748GRE系列序列应用MR血管造影3DGRE颅脑高分辨力图像急性颅内出血显示，尤其小灶出血，能敏感显示腹部快速成像，扰相FFE（GRE）已常规替代SE-T1WI用于水成像动态增强心脏MR分析，心脏MR电影软骨成像2021/6/27492021/6/2750回波平面成像（EPI）在读出编码方向连续施加梯度反转相位编码梯度可连续施加或分别独立施加硬件要求高，梯度场高，切换率高，一般需达到128次或256次切换/100ms可单次激发成像，也可分多次激发成像，后者时间长，信噪比提高单次激发成像的，TR“无限长”2021/6/2751SE-EPI时序图，连续相位编码2021/6/2752SE-EPI时序图，间断相位编码2021/6/2753EPI的K空间充填2021/6/2754EPI特点成像速度极快，可冻结生理运动，100-200ms内就能采集完成一幅图像磁敏感性高，磁化不均处可致图像扭曲信号对比：有效TE决定（充填K空间中心回波的TE）T1WI：与IR结合磁化准备T2WI：SE-EPIT2*WI：GRE-EPI2021/6/2755EPI应用不合作者、婴儿等的快速扫描腹部屏气T2WI，因后面回波信号幅度逐渐降低，SNR较差用多次激发、节段充填K空间，SNR提高弥散成像，灌注成像，脑功能成像2021/6/2756EPI对硬件要求高：梯度强度大、切换快、开关速度快（100ms内开关128次、甚至256次）梯度快速开关引起的振动强烈，减振措施磁场均匀度高，延长T2*，保证足够SNR2021/6/2757磁化准备序列激励脉冲前施加磁化准备脉冲激励脉冲前使机体拥有特定宏观净磁化状态目的：增加组织对比，抑制特定的组织信号，增加空间分辨率与上述基本序列相结合最常见：IR（inversionrecovery）序列2021/6/2758通过设置不同TI增加组织对比2021/6/2759IR-SE序列2021/6/2760IR-TSE序列2021/6/27610点TI=0.693*

T12021/6/2762IR序列应用压水：FLAIR，1.5T时，脑脊液T1约3000ms，使用TI为2080ms，能达到压水目的压脂：STIR，1.5T时，脂肪T1约200-250ms，使用TI为140-160ms，达到压脂目的增加脑灰白质的对比增加其它特定组织对比问题：扫描层数减少，扫描时间延长，在STIR肿部分短T1的组织可能信号衰减或无信号（接近脂肪T1时），如亚急性血肿，造影剂