磁共振成像序列及应用

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（PulseSequence）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SpinEcho,SE梯度回波序列GradientRecalledEcho,GRE杂合序列HybridSequence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FreeInductionDecay，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（spinecho，SE）序列结构图激发脉冲层面选择梯度频率编码梯度相位编码梯度MR信号•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1.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2.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•31•2412341234231490度脉冲180度脉冲•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）90180回波回波90180TETRTE：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）T2WIT2WI脑水90180回波90180回波Mxy100%时间（ms）选择合适长的TE获得最好的T2对比合适长的TET2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）T1WIT1WI脂水平衡状态90纵向弛豫90T1WIT1WI9090180回波脂水90180回波Mz100%时间（ms）T1对比合适短的TR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）PDPDWI90180回波90180回波短TR（200-500ms）、短TE（20ms）长TR（2000ms）、长TE（50ms）长TR（2000ms）、短TE（20ms）T1WIT2WIPDT1WIT2WIPDSE序列的特点•目前最常用的T1WI序列•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–TR300-800ms，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SE－T1WISE-T1WI增强扫描2、快速自旋回波序列GE：FSE（fastspinecho）西门子：TSE（turbospinecho）飞利浦：TSE（turbospinecho）其他名称：弛豫增强快速采集RARE：RapidAcquisitionRelaxationEnhancementSEFSESE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4K频率K相位回波390°回波1回波2回波5回波4回波3180°180°180°180°180°90°ESETL＝5有效TETRFSE序列的结构和K空间填充FSE序列特殊参数回波链长–EchoTrainLength，ETL–90度脉冲后用180度脉冲所采集回波的数目–也称时间因子回波间隙–echospace,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3180°180°180°180°180°90°ESETL＝5有效TETRFSE序列回波链中各回波的强度及TE不同100%时间（ms）MxyTE1TE2TE3TE4TE5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SET2WI，TR=2500毫秒TE=80毫秒FSET2WI，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=15ETL=32ETL=128扰相GRET1WI•根据回波链长度（ETL）•FSE－T1WI（ETL＝2-4）•短回波链FSE－T2WI（ETL＝5-10）•中等长度回波链FSE－T2WI（ETL＝10-20）•长回波链FSE－T2WI（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GRE－T1WI相比速度还不够快屏气扫描23秒，ETL=3FSE-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序列用于腹部成像–盆腔–骨关节（3）中ETL的FSE-T2WI•ETL＝10-20•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FSE－T2WI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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=152msSingleShotFSE（SS-FSE）不同公司的名称SIEMENS－－－SS-TSEPHILIPS－－－SSh-TSEGE－－－－－SS-FSE3、单次激发FSEFSESS-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T1WI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MRCPTR无穷大，TE＝1100ms扫描时间＝1秒神经源性膀胱SS-FSE，一次投射成像MRMTR无穷大，TE＝1100ms扫描时间＝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-FSEHASTE的K空间填充NXNY不同公司的名称SIEMENS－－－HASTEPHILIPS－－－SSh-TSE+halfscanGE－－－－－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-FSEHASTE用于颅脑T2WITSE-T2WIHASTE-T2WIHASTE-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FSET2WIHF-SS-FSET2WI胆总管下端结石SS-TSEProjectionMRCPHASTET2WIMRCPRawImageHASTEMRCP原始薄层图像胆总管癌HF-SS-FSE序列用于小肠成像SIEMENS－－IRPHILIPS－－IRGE－－－－IRIR＝InversionRecovery4、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•90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Time（ms）180度脉冲后的纵向弛豫纵向磁化矢量180°180°180°90°反转恢复序列结构图FIDEchoTITETRIR=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（TR－TI5T1），至少与T2WI的TR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IRT1WI–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700900ms–3.0T的设备上，TI应该设置在8001000msSTIR脂