MRI常用序列的简单原理介绍.

信号不是在90脉冲作用之后马上采集。由于质子间相互作用及主磁场不均匀性，导致Mxy迅速下降，采集不到信号。横向弛豫过程1955年Hahn提出了一种可以在均匀度不是十分理想的磁场条件下得到横向弛豫时间T2*的方法，自旋回波方法(SpinEcho,SE)SE序列自旋回波序列是一个以90-180-180的脉冲序列，90脉冲间隔时间——TR(TimeofRepetition，重复时间)，90至回波时间——TE(TimeofEcho，回波时间)。FID：由90°脉冲作用后直接产生的，Mxy从大到小。Echo：180°脉冲作用结果，信号(Mxy)是从小到大然后再从大到小，体现了M相聚与相散的变化；由于Mxy是按时间常数T2指数衰减的，TE的长短决定了信号对T2的依赖程度。回波(Echo)与回波信号强度有关的参数RF作用后(90°脉冲)，Mz开始恢复(与T1有关)，Mxy开始衰减(与T2有关)。当下一脉冲周期开始时，其初始值与上一周期结束时的状态有关。所以TR与TE的选择与MRI信号有关。TR对信号的影响当第二个序列作用时，前序列作用后的Mz还未恢复至平衡状态，若进行测量，信号会依赖T1。TR的长短会影响信号对T1的依赖程度。TR对MRI的作用在每个TR期间，Mz是按T1时间常数恢复。TR长，Mz恢复充分；TR短，Mz没有得到充分的恢复。组织R(T1短)，L(T1长)，若TR短(500ms)，R比L恢复快，R的信号强，两者构成对比(T1不同造成)——T1加权。TR越短，T1加权比重越大；TR越长，T1加权越弱。TE对MRI的作用在TE期间，信号按T2*时间常数衰减。TE长，Mxy衰减得多；TE短，Mxy衰减得少。组织R的T2短，衰减快，L的T2长，衰减慢；用长TE(80-100ms)，L的衰减慢，L信号强(T2差异)——T2加权。TE越短，T2加权越弱；TE越长，T2加权越强。T1加权像减少T2对图像的作用，可以使用短TR(400-600ms)，以增强不同组织的T1对比度TE越短越好，由于磁共振仪限制(为了避免接收线圈饱和)和定位脉冲作用，一般TE在5~30ms之间。T1加权像短TR、短TE——T1加权像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。脑白质：300ms脑灰质：500msCSF：2100ms将T1对图像的作用减少到最小。增加TR(2000ms)，能使T1不同的组织都能得到充分恢复，使信号对T1的依赖性就减小。长TE可以将组织的不同T2特性能充分体现出来，以增加图像对T2的依赖，一般TE=120ms左右。T2加权像T2长的组织，图像为强信号，如脑灰质；T2短的组织，图像为弱信号，如脑白质。一般讲：组织T1时间长者，其T2时间也较长，所以T1和T2图像一般互为反像。T2加权像长TR、长TE——T2加权像脑白质：95ms脑灰质：105msCSF：245ms选取长TR(2000ms)和短TE(30~40ms)，减少T1和T2对图像影响，则信号强度与组织质子密度有关。组织质子密度相差不大，则其对比度不强(10％-15％)。但有较高的信噪比，用于观察细小结构的组织。质子密度加权像长TR、短TE——质子密度加权像图像特点：组织的H越大，信号就越强；H越小，信号就越弱。脑白质：65%脑灰质：75%CSF：97%质子密度加权像(%)T1(ms)T2(ms)脑白质6530095脑灰质75500105脑脊液972100245脑部组织的T1、T2和值成像中，纵向磁化矢量(Mz)和横向磁化矢量(Mxy)是两个相互相存的量，上一个脉冲序列的Mz恢复值，也就是下一个脉冲序列的Mxy初始值。预脉冲第一个序列的90°脉冲作用时，Mz最大(Mz0)，倒向XOY平面时，Mxy也最大。由于TR有限，所以Mz恢复也有限，此后序列90°脉冲作用时，Mxy在逐渐减小，约(4~5)个序列结束后，M才会维持在一个相对稳定的值，开始进行数据采集。将此称为预脉冲。预脉冲自旋回波(SE)序列自旋回波序列通过下列方法获得不同加权图像：T1加权：TR短(500ms)，TE短(20ms)T2加权：TR长(2000ms)，TE长(120ms)质子密度加权：TR长(2000ms)，TE短(20ms)多回波SE序列一个180°脉冲只能产生一个回波信号，若在一个脉冲周期内施加多个180°脉冲，在每个180°脉冲后，得一个回波，直到信号消失。回波之间的时间可以是相等或不等。每个回波所得到的图像性质是不同的。在一次成像中得到同一层面的不同加权性质的图像。多回波SE序列由于TR长(2000ms)，短TE回波与质子密度有关(CSF是灰色白，灰质为灰白，白质为灰)；随TE延长，质子密度作用逐渐减弱，而T2因素逐渐增大；当TE很长时，图像为很重的T2加权像(CSF为强信号，灰质为次强信号，而白质为灰黑色。SE特点T1加权像：TR越短，T1对比越强，但信号下降；TE越短，T2影响越小，信号强度越高。T2加权像：TR越长，T1影响越小；TE越长，则T2加权越重，但信号下降。反转恢复序列(InverseRecovery,IR)由于TE有限，SE序列的T1像质量不理想。IR序列是用来得到最佳T1像的成像序列。IR序列是由一个180°反转脉冲使Mz0反转，此后脉冲同SE序列。180-90-{180-Echo}nIR序列180°脉冲反转脉冲结束后，无Mxy的存在，Mz开始恢复，等Mz过了0点后，在时刻t=TI(TimeofInversion反转时间)，再施加一个90°脉冲(此后的脉冲方式同SE)，再施加180°脉冲，就可以得到回波信号。IR序列的TR一般为1800~2500ms，而TI=400~600ms。IR序列特点IR序列具有强T1对比特性；可设定TI，饱和特定组织产生具有特征性对比图像(STIR、FLAIR)；短TI对比常用于新生儿脑部成像；采集时间长，层面相对较少。SE与IR序列比较SE序列TR/TE=2000/30，60，90，120IR序列TR/TE=1500/15，TI=100，200，300，400，500IR序列TR/TE=2500/15，TI=100T1加权SE序列TR/TE=500/30SE与IR序列比较STIR序列(ShortTIInversionRecovery)在IR恢复过程中，组织的Mz都要过0点，但时间不同。利用这一特点，对某一组织进行抑制。如脂肪，取TI=0.69T1(T1为脂肪弛豫时间)，使脂肪的信号强度正好过0点，就接收不到它的信号。突出其他组织。IR成像时间长，信噪比弱。STIR序列STIR序列STIRT2STIR序列膝盖矢状像(FSE脂肪抑制，小FOV，层厚3.4mm)常规STIR序列FatsuppressedFSPGRliveronthe1.5T.FLAIR序列当T1非常长时，几乎所有组织的Mz都已恢复，只有T1非常长的组织的Mz接近于0，如水，液体信号被抑制，从而特出其他组织。FLAIR(FluidAttenuationIR)常用于对CSF抑制。FLAIR序列大脑轴向像(FSEFLAIR61/2分钟)FLAIRFLAIR序列T2FLAIRT1FLAIRIR序列脑部IR的T1加权可使灰白质的对比度更大。眼眶部STIR能抑制脂肪信号，增加T2对比，使眼球后球及视神经能更好显示。脊髓采用FLAIR技术能抑制脑脊液搏动产生的伪影，以利于显示颈、胸段脊髓病变。肝部微小病变，使用IR能处到较好显示。关节使用IR能同时提高水及软骨的敏感性。T1加权像特征T2加权像特征多回波SE序列的图像加权特征MRI信号抑制，常见方法STIRFLAIRMTHomeWork