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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,2018/11/19,4,5,900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。,2018/11/19,7,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。,2018/11/19,8,2.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。,2018/11/19,9,3.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。,2018/11/19,10,5. 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。,2018/11/19,11,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。,2018/11/19,12,6.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）,2018/11/19,13,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。,2018/11/19,14,图像加权,11/19/2018,15,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,11/19/2018,16,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。,2018/11/19,18,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,2018/11/19,19,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,2018/11/19,20,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,2018/11/19,21,2）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,2018/11/19,22,3）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,2018/11/19,23,（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。,2018/11/19,25,（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。,2018/11/19,TR,900,RF,GSS,Gpe,echo,Gro,1800,1800,1800,
