磁共振检查技术-脉冲序列.ppt

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1、,磁共振检查技术-脉冲序列,一、常用脉冲序列及其应用(第一节)二、成像参数的选择（第二节）三、流动现象的补偿技术（第二节）四、伪影的补偿技术（第二节）五、MRI对比剂的应用（第二节）六、人体各解剖部位MRI检查技术示例七、MRA的临床应用八、心脏的MR检查九、MR水成像技术及其临床应用十、MRS临床应用实例十一、功能MRI（fMRI）,重点讲述,简单讲述见光盘,（第三节）,SE脉冲序列,GRE脉冲序列,IR脉冲序列(标准IR，快速IR，STIR，FLAIR等),EPI技术,常用序列是MRI（基本原理）技术的重要部分，它控制着系统施加RF脉冲梯度和数据采集的方式，并因此决定图像的加权、图像质量以

2、及显示病变的敏感性。,1、常规SE脉冲序列2、FSE脉冲序列,1、常规GRE脉冲序列2、GRASS脉冲序列3、扰相GRE脉冲序列4、SSFP5、快速GRE成像序列,第一节 常用脉冲序列及其应用,头部2WI、T1WI,腹部2WI、T1WI,头部MRA,腹部MRCP,本节课的主要内容,1.掌握三大基本序列（SE、IR、GRE）的基 本成像原理、分类及特点。,2.掌握三大序列（SE、IR、GRE）的主要的 参数，如FSE的回波链（ETL），IR的反 转时间（TI时间），GRE的翻转角（FA）,3.了解EPI序列的基本成像原理及特点。,2.脉冲序列的基本成像原理涉及物理知识较多。参考医学影像物理学有关

3、章节。,学习脉冲序列的难点,脉冲序列的种类多，且不同生产厂家在序 列的命名上各有差异，如快速自旋回波：通用公司（GE）为FSE，飞利浦（Philips）为及西门子（Siemens）为TSE。,扫描序列名称,GE signa 1.5T MR 脉冲序列,两个问题的回答,2.为什么水在2WI为高信号影，脂肪为高信号影，肝为低信号影。,为什么水在1WI为低信号影，脂肪为高信号影。,三组主要概念,T1及T2时间,TR及TE时间,T1WI、T2WI、PDWI,场强为1.0T时不同组织的弛豫时间,Mz,T1（纵向弛豫时间）：90脉冲停止后，Mz达到其最终平衡状态63%的时间。T2（横向弛豫时间）：90脉冲停

4、止后，Mxy衰减到原来值的37%的时间。,M,M,T1 63,T2 37,核磁弛豫,90 脉冲 180脉冲,“90 pulse”,“180 pulse”,90RF的特点：Mxy衰减快，信号难以采集，自由感应衰减（FID）,180RF的特点：1、Mxy重聚焦，信号得以采集，2、在TE/2激发,Mxy,Mxy,Mz,Mz,去相位,复相位,（一）常规SE脉冲序列1、单回波：90RF激励脉冲180重聚相位脉冲回波 短TR、短TET1WI 长TR、长TET2WI 长TR、短TEPDWI2、双回波：90RF激励脉冲180重聚相位脉冲回波（PDWI）180重聚相位脉冲回波（T2WI）短TR、短TET1WI

5、长TR、长TET2WI 长TR、短TEPDWI,一、SE脉冲序列,TR（repetition time)：两个90脉冲之间的时间为重复时间。TE（echo time)：90脉冲至测量回波时间称为回波时间。,MRI仪的接收线圈检测不到宏观纵向磁化矢量（Mz）而只能检测到旋转的宏观横向磁化矢量（Mxy）。采集信号时组织中旋转的宏观横向磁化矢量（Mxy）越大，产生的磁共振信号越强。,“90 pulse”,Mz,SE序列T1加权成像（T1WI）,选择短TR短TE（如500ms/20ms）1、TR较短时，90脉冲后T1时间较长的组织（如水）的Mz大部分尚未恢复，TE/2处（10ms）激发180脉冲后在聚

6、焦Mxy小，测得的信号强度较小。而T1时间较短的组织（如脂肪）则相反。2、T1WI主要反映组织间Mz的大小，受T2值影响小，主要体现T1值。,Mxy,FID,SE信号,SE-T1WI：TR560ms TE=20ms,SE-T1WI：TR500ms TE=25ms,SE序列T2加权成像（T2WI）,选择长TR长TE（如2500ms/100ms）1、TR较长时，90脉冲后各种组织的Mz基本恢复，T1对图像的影响减少。2、T2长的组织（如水）在180脉冲后在聚焦Mxy大，测得的信号强度高。T2短的组织（如骨组织）相反。,Mxy,Mz,T2长,T2短,“180 pulse”,SE-T2WI：TR200

7、0ms TE=90ms,SET2WI：TR2000ms TE=90ms,SE序列质子密度加权成像（PDWI）,选择长TR短TE（如2500ms/30ms）1、TR较长时，90脉冲后各种组织的Mz基本恢复，T1对图像的影响减少。2、TE短时，T2值影响不大，这时的MR图像上信号强度差别主要由组织间质子密度不同所致。3、T2WI的第一个回波或第二个回波形成的图像就是PDWI（双回波）,SE-PDWI：TR2000ms TE=30ms,SEPDWI：TR2000ms TE=25ms,SE序列不同加权像与TR、TE的关系,SE-T1WI：TR560ms TE=20ms,SE-T2WI：TR2000ms

8、 TE=90ms,SE-PDWI：TR2000ms TE=30ms,SE序列在头部的应用,SE序列在头部T1增强的应用,SET1WI增强,SET1WI增强,T1FLAIRT1WI平扫,FSET2WI平扫,单回波T1WI：TR500ms TE=25ms,双回波PDWI：TR2000ms TE=25ms,双回波T2WI：TR2000ms TE=90ms,SE序列在上腹部的应用,SE序列的优缺点,优点：图像质量高，用途广，可获得对显示病变敏感 的真正T2WI。T1WI显示：解剖结构，增强扫描（短T1效应）T2WI显示：病变的水肿和液体 PDWI显示：效果较差，应用较少。缺点：扫描时间相对较长,SE的

9、扫描时间TR相位编码次数NEX,（二）FSE脉冲序列 在一次90RF脉冲后施加多次180重聚相位脉冲，取得多次回波。90RF激励脉冲180重聚相位脉冲回波180重聚相位脉冲回波180重聚相位脉冲,ESP：回波间隔 ETL：回波链长度,ESP：回波间隔，ESP缩短，允许更长的回波链，几何变形小，层 面间隔缩短。ETL（each train length）：回波链长度，n（ETL）个180o脉冲。,FSE的扫描时间TR相位编码次数ETLNEX,回波链（ETL）,Image A:ETL=3Image B:ETL=6Image C:ETL=12,ETL与扫描时间,扫描时间：3分40秒,扫描时间：1分5

10、5秒,扫描时间：1分钟,SE与FSE比较,SE序列一个TR时间内只产生一个回波充填于K-空间内,FSE序列一个TR时间内产生多个回波充填于K-空间内,扫描时间TR相位编码次数/ETL激励次数（NEX）,FSE-T1WI：TR400ms TE=11.8ms ETL=3,FSE-T2WI：TR4800ms TE=115.3ms ETL=19,FSE-PDWI：TR4800ms TE=38.2ms ETL=19,短TR、短TET1WI,长TR、长TET2WI,长TR、短TEPDWI,具有多个再聚焦回波的自旋回波回波链（ETL）图像质量由回波间隔（ESP）决定,FSE脉冲序列特点,缩短扫描时间,FSE

11、序列的优缺点,优点：扫描时间显著缩短，重T2成像(水成像)；联合呼吸触发应用于胸腹检查；磁敏感效 应差对金属不敏感，应用于有假牙、节育 环的部位。缺点：ETL增大，图像模糊；磁敏感效应差对出 血不敏感；流动和运动伪影增加。,FSET1WI,FSET2WI,FSET1WI,FSET2WI,FSE序列可直观细致显示软骨、筋膜、韧带的成像序列,FSE序列可直观细致显示软骨、筋膜、韧带的成像序列,FSE-XLFRFSE-XLSSFSEFSE-IR SSFSE-IR,FSE家族,SSFSE特点,快速扫描-应用于躁动、不合作的患者 超重度T2图像-MRCP 2D采集模式,2DSSFSEMRU,扫描时间：？

12、,1秒,TE Changes with SSFSE,Image A:TE=423 msImage B:TE=740 msImage C:TE=1199 ms,TE控制着横向磁化恢复的程度，因而决定着图像的T2加权程度,二、IR脉冲序列 IR脉冲序列，180反转脉冲90RF激励脉冲180重聚相位脉冲回波。取得良好的T1对比，主要用于获取重T1WI。,给予180脉冲之后，磁化矢量由z轴正方向翻转到负方向上，各种组织进行T1驰豫，脂肪（T1值180ms）恢复最快，某一点时，脂肪在z轴上的分量为Mz=0，此时施加90o脉冲，在xy平面上脂肪没有分量，其它组织有分量，xy平面上的分量决定信号的强度，因此

13、，脂肪没有信号，得到的图像为脂肪抑制图像，即STIR；同理，可得到水的抑制图像，称为T2FLAIR。TI为750ms时，灰白质的对比最好，称T1FLAIR。,-900,M,反转恢复（IR）,水,IRSE=RF180+SE,TI=150ms,脂肪抑制（STIR）TI=2100ms,水抑制(T2FLAIR)TI=750ms,灰白质对比(T1 FLAIR),脂肪,TI,灰白质,FSE-IR=RF180+FSE,TI时间：time of inversion，反转时间,从180反转脉冲90RF激励脉冲的时间,90o,180o,90o,TI,TI=0.69T1,TR相同TI不同A:100msB:140ms

14、C:300msD:600ms,TI 时间,STIR1.5T=145-160ms1.0T=120-130ms05.T=90-100ms0.2T=70-90ms,FLAIR1.5T=2500ms1.0T=2200ms05.T=2000ms0.2T=1500ms,脂肪抑制,水抑制,FSE-IR分类,T1FLAIR:TI=750ms 灰白对比T2FLAIR:TI=2000-2200ms 水抑制STIR:TI=150ms 脂肪抑制,T1 FLAIR,SE-T1WI：TR560ms TE=20ms,T1FLAIR-T1WI：TR2190ms TE=20ms TI750ms,T1 FLAIR,FLAIR 或

15、液体衰减翻转恢复序列是FSE-IR 的一种，在保持T2对比度的同时抑制CSF信号，可用来观察临近CSF区域的中等T2信号病变组织。,FLAIR（T2FLAIR）,T2FLAIR：TR8002ms TE=161ms TI2200ms,STIR（压脂序列）,TR2000ms TE=30ms TI=110ms(0.5T),TR2500ms TE=40ms TI=110ms(0.5T),TR3400ms TE=39ms TI=150ms(1.5T),T1FLAIR、SE序列在头部T1增强的应用,T1FLAIR,SE,IR序列的优缺点,优点：T1对比效果好，SNR高；灰白质对比(T1FLAIR);脂肪抑

16、制(STIR);水抑制(T2FLAIR)缺点：扫描时间相对较长（45min），FSE-IR,由于ETL，扫描时间缩短。,三、GRE脉冲序列,1、常规GRE脉冲序列2、稳态GRE脉冲序列 扰相GRE脉冲序列RF破坏（SPGR，T1-FFE，FLASH）梯度破坏（MPGR、FLASH）激励后重聚焦GRASS，FFE，Fast MPGR,FISP 激励前重聚焦SSFP，PSIF，T2-FFE 全部重聚焦平衡SSFP3、快速GRE成像序列,(一)常规梯度回波(GRE)序列,Signal3,T2*Decay,RF,G频率编码,去相位,复相位,FID,FID,回波,与SE两个脉冲成像的方式不同，GRE是用

17、单个小角度脉冲结合两个反向的梯度场来成像。它反映的驰豫主要是T2*驰豫。SE的180脉冲逆转了T2*驰豫，反映的是T2驰豫。所以梯度序列SNR，SAR都较SE小。,TR,TR,TE,GRE序列的主要参数,小角度（FA）：90（或稍大于90，但不使用 90）TR：使用一次小角度脉冲激励后，在净磁矢量中仍有相当多的纵向磁化被保留，明显缩短了纵向磁化恢复所需的时间，TR明显缩短（50ms）。TE：通过选层梯度和读出梯度的反转产生复相位，其速度远较用180复相位脉冲快得多，使获取回波所需的TE明显缩短（5-10ms）。,M0,Mz,Mxy,GRE-T1WI：TR40msTE=4.1ms=70o,GRE

18、-PDWI：TR40msTE=4.1ms=10o,GRE-PDWI：TR500msTE=20ms=20o,翻转角度和TR决定T1加权程度，TE决定T2*加权程度大翻转角度、短TR、短T2 T1WI小翻转角度、长TR、长T2 T2*WI小翻转角度、长TR、短T2 PDWI,FSE-T2WI：TR2000msTE=110ms,GRE-T2WI：TR500msTE=30ms=20o,0.5TMR,海绵状血管瘤,SE序列与GRE序列特征比较,(二)稳态GRE脉冲序列,特点：,是一种快速成像方法，几乎可与EPI技术相比。图像SNR和CNR高，能通过不同重聚焦回波途径 增加信号量。临床适用范围较常规GRE

19、广泛。主要特征是使用短于T2的TR。FA为3045，TR为20ms50ms，达到稳态（Mz与Mxy共存稳定状态）；FA为30-45，Mxy反馈给Mz的量达到最大。,稳态GRE脉冲序列特征,各公司GRE脉冲序列对照表,1、扰相GRE脉冲序列,组成：3045RF，选层、读出梯度反转,去除剩余横向磁化的方法：,1、RF破坏（SPGR）可用于T1WI和PDWI，液体呈低信号，血管呈高信号。,2、梯度破坏（MPGR）可用于T2*WI。,SPGR 脉冲序列图,射频脉冲rf,选层梯度Gz,相位编码Gy,频率编码Gx,数据采集,t,数据采集之后加“扰相”梯度,time,T2 衰减曲线,T2*衰减曲线,回波,G

20、x,下一次激发后，前一次激发中残存的横向磁化继续进行T2*驰豫，造成T2*对比增大。这会影响T1对比。,MPGR 序列,GRE和SPGR的图像对比度,GRE序列采用小的FA（2030）和较长的TR（200-600ms）来获得T2*加权。SPGR序列采用较大的FA（30-50）和短的TR（40-60ms）来获得T1加权。,GRE T2*,SPGR T1,肝脏动态增强扫描三期图像-3D SPGR,Dual-Echo FSPGR(双回波)显示脂肪肝,GRE和SPGR的图像特点及临床应用,通过缩短TR，从而大大缩短成像时间。因而适用于快速扫描和定位像。对磁场不均匀和磁化效应很敏感，因而在铁质沉积部（如

21、基底节、亚急性出血部位）和磁敏感系数差异较大的部位（如空气/组织、骨/组织交界面）信号低。通过调节TR、TE和FA可产生各种组织的对比。如T1、T2*和质子加权。SNR较低。,2、激励后重聚焦GRASS脉冲序列,组成：3045RF，选层、读出梯度及相位重绕梯度反转 TR：20ms50ms稳定状态：纵向磁化与横向磁化共存的状态,3、激励前重聚焦SSFP脉冲序列,4、全部重聚焦（FIESTA，平衡SSFP）,GRE序列的扩展，不断密集施加小角度脉冲和成对梯度，并采集梯度回波,GRE序列的前若干次脉冲都不进行数据采集反转角应选择适当的值，以获得最大的SNR提供T2*对比，通过调节角也可实现T1对比,

22、FIESTA,3D FIESTA采集时间 3 min 53,3D FSE采集时间 6 min 02,FIESTA的优势,肝硬化、肝右叶肝癌、右叶门静脉癌栓,FIESTA FA：550,主动脉夹层动脉瘤,下侧壁心梗,GRE序列的优缺点,优点：扫描时间短，可屏气扫描；2D和3D容积成像，血管成像；腹部T1WI/动态增强(FSPGR);心脏成像。缺点：SNR较低；磁敏感性增加；梯度噪音强。,平面回波序列（echo planar imaging,EPI),EPI序列的特点,是一种超快速成像方法，扫描时间非常短(30-100ms)，结合超快速梯度回波序列及FSE技术。单次激发就可以完成多条K空间填充。可

23、以与SE、GRE、IR序列结合采集图像信号，常 用的是SEEPI（RARE）。硬件要求高，梯度切换快，磁场均匀度高（高场 强1.5T以上）、强大计算机软件。,弥散成像（DWI）,诊断超急性脑梗死鉴别细胞毒性水肿与血管源性水肿,弥散张力成像(DTI),各向异向图(55 个方向施加弥散梯度),视放射,胼胝体压部,胼胝体膝部,外囊,內囊,丘脑,清晰显示肿瘤与白质纤维束间的关系,Stereoscopic Fused Views,最新DTI高级应用,灌注成像（PWI）,脑功能成像(fMRI),绘制脑功能区和非功能区动静脉畸形,肿瘤评估术后脑损伤的危险性神经科学(探测人脑不同功能水平),左顶叶病灶病人的视皮层功能成像,定位皮层兴奋区域,脑功能成像,fMRI用于显示肿瘤与活动区间的关系从而制定手术计划,基本脉冲序列的之间关系,SE,FSE,FRFSE,SSFSE,FSE-IR,T1FLAIR,T2FLAIR,GRE,GRE-MSEPI,GRE-SSEPI,SE-MSEPI,SE-SSEPI,SPGR,FIESTA,FSE家族,SE家族,EPI家族,GRE家族,衍生关系,加速关系,类比关系,FSE-XL,Thank You,