脉冲序列及其应用

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1、第三篇MRI检查技术的主要内容1、影像显示：显示技术检查方法2、生物化学分析：磁共振波谱分析(magnetic resonance spectroscopy MRS)一、探索新的成像对比度，提高成像的组织分辨力。二、加快成像的速度。这两方面的进步贯穿着磁共振成像的整个过程。但它们都是在磁共振的一些基本扫描序列基础上通过磁共振硬件的发展和计算机软件的突飞猛进来改进而实现的。磁共振技术发展的两个方向：授课内容*概述 *磁共振成像基本原理 第十三章 脉冲序列及其应用 第十四章 MRI检查方法和对比剂 第十五章 MRI检查的特点和伪影补偿技术 第十六章 MRI系统的生物效应和安全性 第十七章 MRI检

2、查技术的临床应用第十三章 脉冲序列及其应用第一节 脉冲序列的分类及参数第二节 常用脉冲序列及其应用第三节 成像参数的选择第一节 脉冲序列的分类及参数一、 脉冲序列的分类二、 脉冲序列的参数常用脉冲序列及其 应用 脉冲序列：是指具有一定宽度、一定幅度的射 频脉冲与梯度脉冲组成的脉冲序列。MR检查中反 复施加射频脉冲RF（radio frequence pulse）的顺序 。它控制着系统施加RF脉冲、梯度和数据采集的方 式，并由此决定图像的加权、图像质量以及对病变 显示的敏感性。加权（weighted）：重点、侧重、代表、以谁 为主的意思。自旋回波（自旋回波（spin echospin echo，

3、SESE）序列结构图序列结构图激发脉冲激发脉冲层面选择梯度层面选择梯度频率编码梯度频率编码梯度相位编码梯度相位编码梯度MRMR信号信号一、 脉冲序列的分类1、 按检测信号类型分类：1）MRI成像信号的三种形式：自由衰减信号、自旋回波信号、梯度回波信号2、分类：1）直接测定自由衰减信号的序列（饱和恢复序列、反转恢复序列）2）测定自旋回波信号的序列（自旋回波序列、快速自旋回波序列）3）测定梯度回波信号的序列（梯度回波序列及子序列）一、 脉冲序列的分类2、 按序列用途分类：1）通用序列（自旋回波序列、梯度回波序列等）2）专用序列（心脏电影序列、脂肪抑制序列、伪影补偿序列等 ） 一、 脉冲序列的分类3

4、、 按成像速度分类：1）普通序列（常规检查所用的序列）2）快速序列（EPI回波平面成像序列等） 脉冲序列的变量-序列参数 1、900和1800脉冲 2、重复时间3、回波时间4、反转时间5、反转角6、信号激励次数7、回波链长度8、回波间隔时间9、有效回波时间10、K空间11、T2*效应12、饱和现象二、 脉冲序列的参数二、 脉冲序列的参数1、900和1800脉冲：XYZ900脉冲90900 0脉冲脉冲: : 将宏观磁化矢量将宏观磁化矢量MM0 0偏转偏转90900 0的的RF RF 脉冲，多用来做激励脉冲脉冲，多用来做激励脉冲M0二、 脉冲序列的参数1、900和1800脉冲：XYZXYZ1800

5、脉冲1801800 0脉冲脉冲: : 将宏观磁化矢量将宏观磁化矢量MM0 0偏转偏转1801800 0的的RF RF 脉冲，脉冲，常用相位重聚脉冲常用相位重聚脉冲二、 脉冲序列的参数2、重复时间(repetition time ;TR):是指脉冲序列执行一遍所需要的时间，也就是从第一个 RF激励脉冲出现到下一周期同一脉冲出现所经历的时间 。TR与扫描时间成正比二、 脉冲序列的参数3、回波时间(echo time ; TE) ：是指从第一个是指从第一个RFRF脉冲到回波信号产生所需要的时间脉冲到回波信号产生所需要的时间 。 多回波序列：RFRF脉冲到第一个回波信号出现的时间脉冲到第一个回波信号出

6、现的时间TE1TE1RF RF脉冲到第二个回波信号出现的时间脉冲到第二个回波信号出现的时间TE2TE2. . . . .二、 脉冲序列的参数4、反转时间(inversion time ; TI) ：是指反转恢复脉冲序列中，是指反转恢复脉冲序列中，180180反转脉冲与反转脉冲与9090激励激励 脉冲之间的时间。脉冲之间的时间。反转恢复脉冲序列的检测对象反转恢复脉冲序列的检测对象: :主要是组织的主要是组织的T1T1特性。特性。TI 时间的长短影响图像信号的对比度时间的长短影响图像信号的对比度二、 脉冲序列的参数5、反转角：在在RFRF脉冲的激励下，宏观磁化强度矢量将偏离静磁场的方脉冲的激励下，

7、宏观磁化强度矢量将偏离静磁场的方 向，其偏离的角度称为翻转角。翻转角的大小是由向，其偏离的角度称为翻转角。翻转角的大小是由RFRF强度强度 （能量）所决定的。（能量）所决定的。XYZXYZXYZM0B0 B1产生翻转力900脉冲1800脉冲二、 脉冲序列的参数6、信号激励次数（NEX)：又叫信号采集次数。他是指每次相位编码时收又叫信号采集次数。他是指每次相位编码时收 集信号的次数。集信号的次数。NEX与扫描时间成正比二、 脉冲序列的参数7、回波链长度(ETL):是指扫描层中每个是指扫描层中每个TRTR时间内用不同的相位编码时间内用不同的相位编码 来采样的回波数，即在来采样的回波数，即在1 1个

8、个TRTR时间内时间内1801800 0脉冲的个数脉冲的个数 。( (也称快速系数）也称快速系数）90RF脉冲180脉冲180脉冲90RF脉冲TR二、 脉冲序列的参数8、回波间隔时间(ETS):是指快速自旋回波序列回波链中相邻两个回波之间的时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。间间隔。ETSETS决定序列回波时间的长短，因而关系到图像决定序列回波时间的长短，因而关系到图像 对比度对比度。90RF脉冲180脉冲180脉冲ETL=3ETL=325ms25ms50ms50ms75ms75msETS=25msETS=25ms9、有效回波时间(ETE): 是指在最终图像上反映出来的

9、回波时间。当相位编码是指在最终图像上反映出来的回波时间。当相位编码 梯度的幅度为零或者在零附近时，所采用信号的回波梯度的幅度为零或者在零附近时，所采用信号的回波 时间就是时间就是ETEETE。有效回波一般位于回波链的中点。有效回波一般位于回波链的中点。二、 脉冲序列的参数90RF脉冲180脉冲180脉冲ETL=3ETL=330ms30ms60ms60ms90ms90msETE=60msETE=60ms二、 脉冲序列的参数 10、K空间(K-space): 是指傅立叶变换的频率空间。是存放原始数据的地方是指傅立叶变换的频率空间。是存放原始数据的地方 ，在数据采集时依次将原始数据写入，在数据采集时

10、依次将原始数据写入K K空间，对空间，对K K空间空间 的数据进行一次反变换就得到所需的图像数据。的数据进行一次反变换就得到所需的图像数据。k k空间中心：决定图像的对比度信噪比。空间中心：决定图像的对比度信噪比。 k k空间外围：决定图像空间分辨率。空间外围：决定图像空间分辨率。二、 脉冲序列的参数对K空间(K-space)的理解: 1. K空间是一种空间，必须填满后才能得到一幅图像上的所 有信息。它与实际空间的转换是傅立叶变换。 2. K空间的数据也就是原始数据。 3.K空间与病人的内部位置无直接关系。 4.K空间的每个点对整个图像都有贡献。 5.K空间的填充方式与所采用的相位编码的梯度编

11、码幅度和极 性有关，即相位编码是完全连续的，那么K空间的填充也是 连续的。 6.K空间的上半部分与下半部分是对称的。K-空间中各点的数据是沿一定轨迹的顺序填充的，这 种按某种顺序填充的数据的方式称为K-空间的轨迹， K-空间的填充轨迹代表了成像中MR信号的采集过程 。二、 脉冲序列的参数11、T2*效应：是指在梯度回波序列中，翻转梯度可使信号读是指在梯度回波序列中，翻转梯度可使信号读取方向磁场均匀性被破坏，导致横向驰豫加快取方向磁场均匀性被破坏，导致横向驰豫加快 。T T2 2* *仅为仅为1010msms左右明显短于左右明显短于T T2 2的的100200100200msms。二、 脉冲序列

12、的参数12、饱和现象：是指在是指在RFRF作用下低能态的核吸收能量后向高能量作用下低能态的核吸收能量后向高能量 态跃迁，如果高能态的核不及时回到低能态，低态跃迁，如果高能态的核不及时回到低能态，低 能态的核减少，系统对能态的核减少，系统对RFRF能量的吸收减少或完全能量的吸收减少或完全 不吸收，从而导致磁共振信号减少或消失的现象不吸收，从而导致磁共振信号减少或消失的现象 。第二节、常用脉冲序列分类及其应用一、SE脉冲序列 二、IR脉冲序列 （一）常规SE （二）FSE三、GRE脉冲序列 四、EPI序列 （一）常规GRE （二）GRASS （三）SPGR （四）SSFP （五）快速GRE序列一、

13、SE脉冲序列 （一）常规SE序列：序列组成：先使用一次90RF激励脉冲，间隔数十毫秒再施加一次 180复相位脉冲使质子相位重聚，180脉冲后再间隔数十毫秒，产生自 旋回波信号。 TRTE90RF脉冲单次180脉冲单次自旋回波90RF脉冲常用脉冲序列及其应 用重复时间（TR）：从90脉冲开始至 下一个90脉冲开始的时间间隔为重复 时间（repetition time；TR）。TR控 制着纵向磁化恢复的程度，因而决定 着图像的T1加权程度（T1对比）。 回波时间（TE）：从90脉 冲开始至获取回波的时间间隔 为回波时间（echo time；TE ）。TE控制着横向磁化衰减 的程度，因而决定着图像的

14、T2 加权程度（T2对比）。一、SE脉冲序列 （一）常规SE序列：长TR90RF脉冲180脉冲90RF脉冲180脉冲短TE长TE质子密度T2双回波SE序列B090脉冲180脉冲180复相位脉冲的作用：由于磁场的不均匀性，使质子的进动变得不同步，故而失去相位一致性，简称为“失相”， 横向磁化矢量（MXY）强度由大变小，最终为零，即恢复为纵向矢量。若在横向磁化矢量（MXY）尚未完全消失之前施加一个180复相位脉冲，可使相位离散的质子群在XY平面相位重新趋向一致，这称为“复相”。 横向磁化矢量（MXY）强度又恢复到接近90RF脉冲后的强度，这时产生自旋回波信号。90RF激励脉冲的作用：质子吸收能量，

15、纵向磁化减少氢质子开始同相进动产生横向磁化TRTE90RF脉冲单次180脉冲单次自旋回波90RF脉冲SE序列组织的信号强度（S）可用 Bloch方程表示：TR T1TE T2常用脉冲序列 及其应用f(H)为氢质子密度函数；g(V)为流速的函数，稳态组织的g(V)=1。T1越短-信号越强，T1越长-信号越弱T2越长-信号越强，T2越短-信号越弱氢质子密度越大，信号越强SSE =f(H)g(V)(1e )e磁 化 强 度时间 T1曲线组织的纵向磁化向量由零恢复到63%时的时间称之为纵向驰豫时 间，由于纵向驰豫涉及到原子的晶格，所以又称自旋-晶格驰豫时间，简称T163%磁 化 强 度T2曲线时间横向磁化向量由最大值衰减至37% 的时间叫横向驰豫时间，又称自旋-自旋驰豫时间，简称 T237%磁 化 强 度T1 + T2曲线时间常用脉冲序列 及其应用纵 向 磁 化时间T1曲线常用脉冲序列 及其应用不同的组织具有不同T1时 间 组织T1值 (ms)脂肪150脑脑白质质510脑