磁共振成像序列及应用.ppt

1、MRI常用序列及其应用,杨正汉 卫生部北京医院放射科 北京大学第五临床医学院,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脉冲的调节、所用的梯度以及信号采集时刻的控制。,MR成像过程中，RF脉冲、梯度、信号采集时刻的设置参数的组合称为脉冲序列（Pulse Sequence）,MRI序列的分类,用射频脉冲（180度）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,同时有自旋回波和梯度回波的序列,自旋回波序列Spin Echo, SE,梯度回波序列Gradient Recalled Echo,

2、 GRE,杂合序列 Hybrid Sequence,脉冲激发后直接采集自由感应衰减信号,自由感应衰减序列Free Induction Decay，FID,一、自由感应衰减序列,二、自旋回波类序列,1、自旋回波序列,自旋回波（spin echo，SE）序列结构图,90度脉冲激发组织产生横向磁化矢量,SE序列图,180度脉冲的作用？,90度激发脉冲关闭后，所产生的横向磁化矢量很快衰减自由感应衰减（FID）,横向磁化矢量的衰减是由于质子失相位,质子失相位的原因 质子小磁场的相互作用造成磁场不均匀（随机）真正的T2弛豫 主磁场的不均匀（恒定），后者是造成质子失相位的主要原因,1+2产生的横向磁化矢量衰

3、减实际上为T2*弛豫,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，从而获得真正的T2弛豫图像,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。,复相脉冲的作用模拟,T2*与T2的差别,用180度复相脉冲采集回波（MR信号）的序列称为自旋回波序列（SE序列）,90,180,回波,TE,TR,TE：回波时间TR：重复时间,SE序列结构,TR决定图像的T1成分 TE决定图像的T2成分,很长的TR所有的组织T1完全弛豫剔除图像的T1弛豫差别,很短的TE可基本剔除图像的T2成分,长TR（2000ms） 长TE（50ms）,T2WI,T2WI,Mxy,100%,时间（m

4、s）,选择合适长的TE获得最好的T2对比,T2对比,一般TE选择两种组织生物 T2值附近可获得最好的T2对比,短TR（200-500ms） 短TE（20ms）,T1WI,T1WI,T1WI,T1WI,T1对比,选择合适短的TR获得最好的T1对比,一般TR选择两种组织生物 T1值附近可获得最好的T1对比,长TR （2000ms） 短TE（20ms）,PD,PDWI,短TR（200-500ms）、短TE（20ms）,长TR（2000ms）、长TE（50ms）,长TR （2000ms） 、短TE（20ms）,T1WI,T2WI,PD,T1WI,T2WI,PD,SE序列的特点,目前最常用的T1WI序列

5、 组织对比良好，SNR较高，伪影少 信号变化容易解释 T2WI少用SE序列（太慢、伪影重） 扫描时间2-5分钟 临床应用 最常用于颅脑、骨关节软组织、脊柱 腹部已经逐渐被GRE序列取代,SE序列对比参数调整,TR越长，SNR越高 TE越长，SNR越低 T1WI 最短TE TR 300-800ms，尽量接近组织的T1值 T2WI（很少用） TR2000ms TE接近或略长于组织的T2值,左枕叶脑脓肿,SET1WI,SE-T1WI增强扫描,2、快速自旋回波序列,GE：FSE（fast spin echo） 西门子：TSE（turbo spin echo） 飞利浦： TSE（turbo spin e

6、cho） 其他名称：弛豫增强快速采集 RARE：Rapid Acquisition Relaxation Enhancement,SE,FSE,SE与FSE序列主要不同点,SE序列一次90度射频脉冲激发后只采集一个自旋回波 FSE序列一次90度射频脉冲激发后采集多个自旋回波,回波1,回波2,回波5,回波4,K频率,K相位,回波3,90,回波1,回波2,回波5,回波4,回波3,180,180,180,180,180,90,ES,ETL5,有效TE,TR,FSE序列的结构和K空间填充,FSE序列特殊参数,回波链长 Echo Train Length，ETL 90度脉冲后用180度脉冲所采集回波的数

7、目 也称时间因子 回波间隙 echo space, ES 回波链中，两个回波中点的时间间隔称为回波间隙,90,回波1,回波2,回波5,回波4,回波3,180,180,180,180,180,90,ES,ETL5,有效TE,TR,FSE序列回波链中各回波的强度及TE不同,100%,时间（ms）,Mxy,TE1,TE2,TE3,TE4,TE5,回波1强度,回波2强度,回波3强度,回波4强度,回波5强度,FSE序列的特点,快速成像 其他参数不变的前提下，速度增高的倍数等于ETL 对磁场不均匀性不敏感 不易产生磁敏感伪影 组织对比降低 回波链中每个回波信号的TE不同 图像的模糊（Blurring） 回

8、波链中每个回波的幅度不同，图像重建时会出现相位错误 脂肪组织信号强度增高 J-偶联效应 磁化转移效应造成其他组织部分饱和而信号降低 组织的T2值所有延长 延长30%左右 能量沉积（SAR值）增加,FSE序列图像上脂肪组织信号增高,SE T2WI，TR=2500毫秒TE=80毫秒,FSE T2WI，TR=2500毫秒TE=80毫秒，ETL=10,可进行T1WI、T2WI、PDWI 加权成像的原理与SE序列基本相同 T1WI TE最短 TR接近组织T1值 T2WI TR2000ms TE 目标组织T2+30%,FSE序列 的加权成像及基本对比参数,ETL越长 成像越快 图像SNR越低 图像T2对比

9、越差 图像的模糊效应越重 脂肪信号越亮 SAR值越高,ES越小 图像对比增加 图像模糊效应减轻 允许的更长的ETL 磁化转移效应增加 脂肪信号越高 SAR值越高,FSE序列重要参数改变产生的效果,ETL改变对图像对比的影响,ETL=15,ETL=32,ETL=128,扰相GRE T1WI,根据回波链长度（ETL） 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）,FSE序列的分类,（1）FSE-T1WI序列,由于SE-T1WI图像质量好，对比佳，时间不太长，因而仍是临床上最常用

10、的T1WI序列。FSE-T1WI在临床上相对较少使用。 FSE-T1WI的ETL常为2-4 临床应用： 脊柱脊髓 四肢关节 心脏成像 盆腔成像,FSE-T1WI的优缺点,优点： 比SE-T1WI快速，甚至可以屏气扫描,缺点： 由于回波链的存在，图像受T2污染，T1对比降低 与GRET1WI相比速度还不够快,屏气扫描23秒，ETL=3,FSE-T1WI的应用,FSE-T1WI的应用,（2）短ETL的FSE-T2WI,ETL=5-10 优点：快速(2-7分）、T2对比与SE序列相近 缺点：运动伪影（胸腹部） 临床应用（当ES较长时，ES15ms）： 颅脑常规T2WI 呼吸触发或导航回波T2WI序列

11、用于腹部成像 盆腔 骨关节,（3）中ETL的FSE-T2WI,ETL10-20 优点： 扫描速度快（1-5分钟） 缺点： T2对比不及SE或短回波链的FSE-T2WI 但当ES较小时其T2对比仍可满足临床需求 运动伪影,临床应用 老机型或低场机，ES较大时 重点显示解剖结构的部位（如脊柱、骨关节） 本身T2对比较好的器官（如前列腺） 新机型，ES较短时，是全身最常用的T2WI 颅脑 腹部及盆腔 脊柱脊髓 骨关节软组织,FSET2WI,ETL20 有效TE常大于100ms 优点：成像快(20-30S)，可屏气扫描 缺点：T2对比较差；屏气不好者仍有伪影,（4）长ETL的FSE-T2WI,临床应用

12、 胸腹部的屏气T2WI 在肝脏用于囊性、实性病变的鉴别诊断 3D 水成像 其他需要重T2加权的部位,TSE-T2WI, ETL=29 ，屏气23秒,常规选择中短ETL中等T2权重（TE=70-90ms） 必要时加扫长ETL长TE屏气序列（TE=120-150ms）,呼吸触发TE=84ms,屏气TE=152ms,Single Shot FSE（SS-FSE） 不同公司的名称 SIEMENSSS-TSE PHILIPS SSh-TSE GE SS-FSE,3、单次激发FSE,FSE,SS-FSE,一次90度脉冲激发后利用连续的聚焦脉冲采集填充K空间所需的全部回波信号 只能用于T2WI，不能进行T1

13、WI 成像参数 TR：无穷大；部分设备上设置的TR多为时间顺序上相邻两层采集开始点的时间间隔 TE：通常采用很长的TE 为降低SAR值，聚焦脉冲角度常缩小到120-160度,单次激发FSE,单次激发FSE聚焦脉冲角度需降低,单次激发FSE所谓 “TR”,优点：快速（单层图像采集1秒以内） 缺点：软组织T2对比差，T2加权太重，除较纯的水外，其他组织的信号几乎完全衰减 用途：水成像，尤其是MRCP、MRM,单次激发FSE的特点和应用,SS-FSE，一次投射成像MRCP TR无穷大，TE1100ms 扫描时间1秒,神经源性膀胱,SS-FSE，一次投射成像MRM TR无穷大，TE1100ms 扫描时

14、间5秒,半傅立叶技术+单次激发技术+快速自旋回波 优点： 快速（1秒以内） 有效TE较短（70ms） 有利于软组织成像（与SS-FSE相比） 几乎无运动伪影和磁敏感伪影 缺点：T2对比不及SE及呼吸激发FSE,半傅里叶采集SS-FSE,HASTE的K空间填充,NX,NY,不同公司的名称 SIEMENS HASTE PHILIPS SSh-TSE + half scan GE SS-FSE + 0.5NEX,半傅里叶采集SS-FSE,用途： 腹部屏气T2WI（加脂肪抑制可增加对比） MRCP、MRU 心脏快速成像 颅脑、脊柱超快速T2WI（躁动病人）,半傅里叶采集SS-FSE,HASTE用于颅脑

15、T2WI,TSE-T2WI,HASTE-T2WI,HASTE-T2WI，单层扫描时间0.8秒,呼吸触发FSE-T2WI与HASTE-T2WI序列的比较,呼吸触发FSE T2WI,HF-SS-FSE T2WI,胆总管下端结石,SS-TSE Projection MRCP,HASTE T2WI MRCP Raw Image,HASTE MRCP,原始薄层图像,胆总管癌,HF-SS-FSE序列用于小肠成像,SIEMENSIR PHILIPS IR GE IR,IR Inversion Recovery,4、反转恢复序列,激发角度越大，纵向弛豫所需时间越长 激发角度越大，T1成分越大，T1对比越大 9

16、0度脉冲能产生最大的横向磁化矢量 180度脉冲产生反向的纵向磁化矢量,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,反转恢复序列结构图,TI,TE,TR,IR = 180预脉冲SE,自旋回波,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 5T1），至少与T2WI的TR

17、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） 临床应用 增加T1对比，特别是脑灰白质对比 STIR脂肪抑制 T1WI，不宜用于增强扫描,IR T1WI TE选择最短（全回波） TR大于2000ms 0.5T以下的设备，TI应设置在400-600ms 1.5T的设备上，TI应该设置在700900ms 3.0T的设备上，TI应该设置在8001000ms STIR脂肪抑制 T1WI TE选择最短（全回波） TR大于2000ms 0.5T以下的设备，TI设置在90-140ms 1.5T的设备上，TI设置在150170ms 3.0T的设备上，TI设置在170190ms,

18、IR序列的对比参数,IR-T1WI, 冠状面 Philips公司,IR-T1WI，横断面 Siemens公司,SE-T1WI横断面 Siemens公司,SIEMENSTIR PHILIPS IR-TSE GE IR-FSE,TIR Turbo Inversion Recovery,5、快速翻转恢复序列,SIEMENSTIR / TIRM PHILIPS IR-TSE / TIR GE IR-FSE / FIR,TIR Turbo Inversion Recovery,2、快速反转恢复序列,TI,有效TE,TR,快速反转恢复序列结构,快速自旋回波,IR-FSE=180度反转脉冲+FSE,Time

19、 （ms）,180度脉冲后的纵向弛豫,Mz,脂肪,水,肝脏组织,选择不同TI抑制不同的组织,IR-TSE可采用不同的TI选择性地抑制一定T1值的组织信号,TR足够长的前提下（TR5T1），抑制某种组织信号的TI值等于该组织T1的69（70）,抑制脂肪的TI225ms70%157.5ms,抑制纯水的TI3500ms702500ms,选择不同TI抑制不同的组织,脂肪抑制 （short TI inversion recovery, STIR ） T2WI 黑水作用（fluid attenuated inversion recovery, FLAIR）-T2-FLAIR 双反转及三反转IR-FSE序列

20、 IR-FSE T1WI-T1-FLAIR,IR-FSE序列的临床应用,用于脂肪抑制 低场设备 偏中心部位（如肩关节等） 形态不规则的部位（如颈部软组织） 对比参数（骨关节为例） TR一般大于2000ms，至少大于1500ms ETL=5-15 有效TE=40-80ms 3.0 T：TI=150180ms 1.01.5 T：TI=150170ms 0.5T以下：TI=90140ms,（1）STIR T2WI,STIR-TSE-T2WI,STIR,TIRT2WI STIR TI150ms TR6000ms ETL11 TE90ms Matrix256192 Nex2 TA3分30秒,用于纯水样成

21、分的抑制 颅脑最常用 暴露被脑脊液掩盖的病灶 初步判断病灶的T1值是否接近于纯水 增强后FLAIR 对比参数（骨关节为例） 有效TE=100-120ms ETL=20-40（GE设备无需用户设置，根据有效TE设备自动设置） TI 3.0 T：22002800ms 1.01.5 T：20002500ms 0.5T以下：18002000ms TR一般大于4倍TI，至少大于3倍TI,（2）T2-FLAIR,FLAIR序列,TSE-T2WI,FLAIR (TIR)，TI=2500ms,T2WI与T2 FLAIR序列的比较,FSE-T2WI,FLAIR (TIR),SE-T1WI增强,（3）双反转或三反

22、转FIR,一般的FIR序列每执行一次只使用1个180反转预脉冲 可以在序列每执行一次使用2个或3个180反转预脉冲，被称为双反转或三反转脉冲技术 利用这种技术可以依据TI值的不同选择性抑制2种或3种组织的信号,多反转FIR序列的应用,脑白质/灰质分离成像（双反转） 心脏及血管黑血成像（双反转） 心脏及血管黑血成像+脂肪抑制（三反转）,双反转FIR序列进行脑灰白质分离成像,脑白质图成像参数: TR=14450ms，TI1=3700ms，TI2=525ms，TE20ms； 脑灰质图成像参数: TR=10500ms，TI1=3400ms，TI2=325ms，TE20ms。,飞利浦3.0T扫描机,双反

23、转/三反转心脏黑血成像,双反转黑 血,三反转黑血 + 压脂,T1WI,PDWI,T2WI,（4）T1-FLAIR,FIR T1WI IR+短回波链FSE 利用IR预脉冲增加T1对比 FSE采集缩短了采集时间 T1对比高于SE但低于IR 对比参数 TI 700-900ms（3.0T） 650-750ms（1.5T） 450-500ms（0.3T） TR2.5-3倍TI 太长和太短的TR都会影响水信号的抑制 TE尽量短（ 20ms）,IR T1WI,FIR T1WI,SE T1WI,T1-FLAIR的组织对比,三、梯度回波类序列,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，

24、它的序列结构特点是：短TR和小偏转角（90）,SE,GRE,利用小角度激发 更短的TR和TE,SIEMENSFLASH fast low angle shot PHILIPS FFE fast field echo GE SPGR spoiled gradient recalled acquisition in steady state,1、扰相GRE序列,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。,(1)、扰相GRE-T1WI,腹部屏气扰相GRE-T1WI 扰相GRE-2D, 扰相GRE-3D MRA 超快速扰相GRE-3D 对比增强MRA 骨关节扰相GRE-2D

25、, 扰相GRE-3D-T1WI,A、腹部屏气扰相GRE-T1WI,临床上最常用的腹部快速T1WI序列 扫描参数： TR 80-150ms TE 4.2ms左右（1.5T） 激发角度：60-90度 优点： 扫描速度快 组织T1对比好 缺点： 屏气不好有伪影,临床应用： 常规上、中腹部T1WI（肝胆胰脾肾） 抑脂扫描清楚显示胰腺 动态增强扫描,扰相GRE-T1WI用于肝脏平扫和动态强化,扰相GRE-T1WI肝脏动态增强扫描,扰相GRE-T1WI平扫,扰相GRE-T1WI 动态增强动脉期,扰相GRE-T1WI显示胆固醇性结石,脂肪抑制扰相GRE-T1WI清楚显示胰腺,扰相GRE-T1WI,扰相GRE

26、-T1WI + FS,扰相GRE-T1WI显示肾脏病变,B. 扰相GRE序列MRA,TOF-MRA或PC-MRA TR20-40ms TE7ms 2D或3D,3D-TOF MRA,T2加权像,T1加权像,2D-PC MRA,3D-TOF HR-MRA,脑血管畸形（A-VM）,C. 扰相GRE-3D 对比增强MRA,极短的TR、TE TR: 3-10ms TE: 1-3ms 极快的扫描速度 6-25秒采集15-50层，可进行屏气扫描 可采用减影技术减低背景信号,3D HR CE MRA,Sense NV Coil-8 Sense 3 CENTRA Pixel Size 0.45X0.45X0.4

27、5mm Slice Nr 180 TR 5.4ms TE 2.1ms ST 142”,High Spatial Resolution,正常手CE-MRA,雷若氏病,D. 扰相GRE-T1WI显示关节软骨,（2）、扰相梯度回波T2*WI,成像参数： TR 300-800ms TE 1540ms 激发角度30度 临床应用： 椎间盘病变 半月板病变 陈旧出血病变,优点： 成像速度快 对关节软骨、半月板、椎间盘显示较好 有利于陈旧出血的显示 缺点： 对其他结构显示欠佳 对磁场不均匀比较敏感,弥漫性毛细血管扩张症,FSE T2WI,GRE T2*WI,扰相GRE-T2*W用于脊柱,颈椎间盘横断面显示较好 胸、腰椎间盘显示不如TSE-T2WI序列 椎管内结构显示不如TSE-T2WI序列，特别是矢状面,Siemens OPEN 0.2T 扰相GRE-2D-T2*WI