临床医学MRI检查技术

MRI 检查技术检查技术 第一节 常用脉冲序列及其应用脉冲序列控制着脉冲序列控制着MR系统施加系统施加RF脉冲，梯度脉冲，梯度和数据采集的方式，从而决定图像的质量。和数据采集的方式，从而决定图像的质量。常用的常用的RF序列有以下三种：序列有以下三种：1 SE序列（序列（spin echo)2 IR序列序列 (inversion recovery)3 GRE序列序列(gradient echo)一、一、SE 脉冲序列脉冲序列一一常规常规SE 脉冲序列脉冲序列二二FSE 脉冲序列脉冲序列90pulse and 180pulseZYXB118090MzMxy=B1tZZZZYYYYMMoMzMoMxy=0Mz=0Mxy=MoM=Mxy+MzMxyMzM=MoMz=MoMxy=090pulse后ZYXMxycoilCurrent in coiltimeInduced signal (FID)MzMxyZZZZYYY YXXXXMxyMxyMxy=0MztMo00.63MoT1Mo00.37MoT2MxytMzMzt=0 FIDt=180pulseMzt=t=2 1st echoMxyZZZZZYYYYYXXXXX123123123常规常规SE 脉冲序列脉冲序列一一 常规常规SE 脉冲波的形式脉冲波的形式RFSignal90 18090FIDEchoTE2 TR常规常规SE 脉冲序列脉冲序列 2 常规常规SE 脉冲序列参数脉冲序列参数TR：一个序列脉冲形式的作用时间。：一个序列脉冲形式的作用时间。TR控制控制着纵向磁化恢复的程度，因而决定图像的着纵向磁化恢复的程度，因而决定图像的 T1加权程度。加权程度。TE:获取回波的时间。获取回波的时间。TE控制着横向磁化衰减控制着横向磁化衰减的程度，因而决定图像的的程度，因而决定图像的T2 加权程度。加权程度。常规常规SE 脉冲序列脉冲序列3常规常规SE 脉冲序列的适用范围脉冲序列的适用范围 *Brain,orbital cavity,auditory nerves *Orthopedic range including joints,ligaments,tendons,muscles *Spinal column in all sections *Thorax,heart4常规常规SE 脉冲序列的三种图像脉冲序列的三种图像1：T1 加权像加权像 TR short TE short 450ms,15ms 2:T2 加权像加权像 TR long TE long 2500ms,90ms 3:质子密度图质子密度图 TR long TE short 2500ms,15ms 常规常规SE 脉冲序列脉冲序列 Image type Relative Length of TR TEEffects on Image Brightness of Tissues with:Increased Longer T1 Longer T2 PDProton Density(PD)Weighted T1-Weighted T2-Weighted Long short Short short Long long ()()()()常规常规SE 脉冲序列脉冲序列5常规常规SE 脉冲序列的优点及缺点脉冲序列的优点及缺点1 T1 加权像具有较高的信噪比，适于显示解刨加权像具有较高的信噪比，适于显示解刨结构，也是增强扫描的常规序列。结构，也是增强扫描的常规序列。2 T2 加权像更易于显示水肿和液体，病变常含加权像更易于显示水肿和液体，病变常含 有较高的水含量，有较高的水含量，T2 加权像显示为高信号，从加权像显示为高信号，从而易于显示病变。而易于显示病变。3 质子密度图可较好地质子密度图可较好地显示血管结构。显示血管结构。缺点：扫描时间长。缺点：扫描时间长。FSE 脉冲序列脉冲序列(fast spin echo)(TSE)一一 FSE 脉冲波的形式脉冲波的形式RFSignal90 180 180 180 n个 180FIDEchoTRTE(eff)FSE 脉冲序列脉冲序列(meas.time=raw data linesechoesTR acquisitions)Segment raw dataKxKyEcho no1 2 3 4 5 6 7FSE 脉冲序列脉冲序列 2 FSE 脉冲序列参数脉冲序列参数TR：一个序列脉冲形式的作用时间。：一个序列脉冲形式的作用时间。TR控制着纵向控制着纵向磁化恢复的程度，因而决定图像的磁化恢复的程度，因而决定图像的 T1加权程度。加权程度。有效有效TE:获取回波的时间。获取回波的时间。TE控制着横向磁化衰减的控制着横向磁化衰减的程度，因而决定图像的程度，因而决定图像的T2 加权程度。在加权程度。在FSE脉冲序列脉冲序列中产生一系列回波，因而中产生一系列回波，因而TE各不相同，需要选择有效各不相同，需要选择有效TE（effective TE)，系统将根据所选的有效，系统将根据所选的有效TE调整每调整每次次180脉冲后的相位编码梯度的斜度，使有效脉冲后的相位编码梯度的斜度，使有效TE附近附近的回波最强，对图像的加权起主要作用。的回波最强，对图像的加权起主要作用。ETL(echo train length;turbo factor):180脉冲次数脉冲次数 称称为回波链长度或快速系数。为回波链长度或快速系数。FSE 脉冲序列脉冲序列3FSE 脉冲序列的优点及缺点脉冲序列的优点及缺点1 FSE图像与常规图像与常规SE非常接近，但扫描时间显著缩短。非常接近，但扫描时间显著缩短。SE的扫描时间的扫描时间=TR相位编码次数相位编码次数激励次数（激励次数（number of excitations,NEX)FSE的扫描时间的扫描时间=TR 相位编码次数相位编码次数快速系数快速系数 NEX2 FSE 序列使序列使T2 信号成分增加，信号成分增加，T2加权像更易于显示病加权像更易于显示病变。变。缺点：流动与运动伪影增加；在缺点：流动与运动伪影增加；在T2加权像上脂肪与水肿加权像上脂肪与水肿难辩；难辩；快速系数大时图像较差。快速系数大时图像较差。二二、IR 脉冲序列脉冲序列(inversion recovery sequences)一一IR 脉冲序列脉冲序列二二STIR脉冲序列脉冲序列IR脉冲序列脉冲序列一一 IR脉冲波的形式脉冲波的形式RFSignal180 90180FIDEchoTR 180TITEB1180pulseZZZZYYYYXXXXMoMoMMMo+Mo-M0t0.26MoT1Tissue#1Tissue#2Tissue#3180B1180180B1B1MMMMZZZMMMMMMB190B190B190YYYYYYXXXXXXIR 脉冲序列脉冲序列 2 IR 脉冲序列参数脉冲序列参数TR：一个脉冲序列形式的作用时间。（：一个脉冲序列形式的作用时间。（2000ms以上）以上）TI(time of inversion):从从180 反转脉冲反转脉冲 至至90 脉冲开脉冲开始的时间为反转始的时间为反转时间。时间。TI的长度决定了的长度决定了IR 脉冲序脉冲序列的重列的重T1加权像。加权像。TE:从从90 脉冲开始的时间到脉冲开始的时间到获取回波的时间间隔。获取回波的时间间隔。3IR脉冲序列的三种图像脉冲序列的三种图像1：重：重 T1 加权像：由于纵向磁化的恢复是从加权像：由于纵向磁化的恢复是从180 反转脉冲后的反转脉冲后的 1（完全饱和）至（完全饱和）至 1（纵向磁化完全纵向磁化完全恢复），范围大，因而选择合适的恢复），范围大，因而选择合适的TI可得到不同质可得到不同质子纵向磁化的显著差异。获得比子纵向磁化的显著差异。获得比SE脉冲序列更显脉冲序列更显著的著的T1加权效果。加权效果。2:质子密度图质子密度图：使用长：使用长TI，则所有质子（脂肪与水），则所有质子（脂肪与水）的纵向磁化均可完全恢复，使的纵向磁化均可完全恢复，使T1对比完全消失，此对比完全消失，此时的图像为时的图像为质子密度图。质子密度图。3:病理病理加权像：使用长加权像：使用长TE,产生的图像产生的图像,使图像不仅使图像不仅保持了显示解刨效果好的优点，且长保持了显示解刨效果好的优点，且长T2病变可显示病变可显示为高信号，称为为高信号，称为病理病理加权像，。加权像，。IR脉冲序列脉冲序列IR脉冲序列脉冲序列4IR脉冲序列的优点及缺点脉冲序列的优点及缺点优点：优点：T1 加权像对比度好，具有较高的信加权像对比度好，具有较高的信噪比。噪比。缺点：扫描时间长。缺点：扫描时间长。STIR脉冲序列脉冲序列(short T1 inversion recovery)是是IR脉冲序列的一个类型，特征是选脉冲序列的一个类型，特征是选择合适的择合适的TI值，恰好使脂肪质子的纵向值，恰好使脂肪质子的纵向磁化恢复到磁化恢复到 1至至1的中点，即的中点，即0点施加点施加90 脉冲，因此在脉冲，因此在90 脉冲后脉冲后脂肪质子无横脂肪质子无横向磁化而无信号产生。向磁化而无信号产生。STIR脉冲序列脉冲序列STIR脉冲序列的用途脉冲序列的用途 在在T1 加权像中抑制脂肪的短加权像中抑制脂肪的短T1高信号，高信号，即脂肪抑制；并且使用长即脂肪抑制；并且使用长TI(2000ms,1T)也可也可抑制抑制CSF的流动的流动(Dark Fluid method);使用长使用长TE产生的图像产生的图像,既含有既含有T1对比度又含有对比度又含有T2对对比度比度,叠加的效果会得到重叠加的效果会得到重 T2加权像。加权像。缺点：不用于增强扫描。缺点：不用于增强扫描。三三、GRE序列序列(gradient echo sequences)GRE与与SE比较比较*缩短检查时间缩短检查时间*较少量的电磁波辐射较少量的电磁波辐射*3-D 成像成像*T1加权像和加权像和/或重或重T2加权像的加权像的对比度有所提高。对比度有所提高。*单位时间的单位时间的S/N有所提高。有所提高。ZMoMzMxyYX90三三、GRE脉冲序列脉冲序列GRE脉冲序列的种类脉冲序列的种类（1）常规）常规GRE脉冲序列脉冲序列（2）GRASS脉冲序列脉冲序列（3）失相位）失相位GRE脉冲序列脉冲序列1 常规常规GRE 脉冲波的形式脉冲波的形式RFSignal 90 90 FIDEchoTRTE频率编码去相位复相位FIDecho A B CRF pulse and echo signalsX-gradient1,2,31231,2,3ABCZZZYYYXXX常规常规GRE 脉冲序列参数脉冲序列参数TR：一个序列脉冲形式的作用时间。：一个序列脉冲形式的作用时间。TR控制着纵向磁化恢复的程度，因控制着纵向磁化恢复的程度，因而决定图像的而决定图像的 T1加权程度。加权程度。TE:获取回波的时间。获取回波的时间。TE控制着横向控制着横向 磁化衰减的程度，因而决定图像的磁化衰减的程度，因而决定图像的T2 加权程度。加权程度。翻转角：使纵向磁化矢量翻转的角度。翻转角：使纵向磁化矢量翻转的角度。常规常规GRE 脉冲序列应用范围脉冲序列应用范围 可应用于屏气下腹部快速扫描，可应用于屏气下腹部快速扫描，动态增强扫描，血管成像，关节病变动态增强扫描，血管成像，关节病变等检查。等检查。缺点：由于是小角度扫描，仅使缺点：由于是小角度扫描，仅使部分纵向磁化矢量翻转为横向磁化，部分纵向磁化矢量翻转为横向磁化，因而图像的信噪比低。因而图像的信噪比低。1：T1 加权像：大翻转角加权像：大翻转角70110；短；短TE，5ms-10ms；短短TR，5ms 。2:T2 加权像：小翻转角加权像：小翻转角520；长；长TE，15ms-25ms ；短短TR（因（因翻转角小）。翻转角小）。3:质子密度图：质子密度图：小翻转角小翻转角520；短；短TE，5ms-10ms；短短TR（因（因翻转角小）。翻转角小）。平均扫描时间为数秒至数分钟。平均扫描时间为数秒至数分钟。常规常规GRE 脉冲序列的三种图像脉冲序列的三种图像(a)(b)(c)(d)(e)MoShort T2*Long T2*Short T2*Long T2*MxyMxy2GRASS脉冲波的形式脉冲波的形式RFSignal 90 90 FIDEchoTRTE频率编码去相位复相位FID30 45相位编码翻转梯度GRASS脉冲序列的特点脉冲序列的特点 序列的翻转角为序列的翻转角为3045，因使用短于组织，因使用短于组织T1,T2的的TR，使序列重复前仍有部分横向磁化没有，使序列重复前仍有部分横向磁化没有衰减完，称剩余横向磁化。这种横向磁化与纵向磁衰减完，称剩余横向磁化。这种横向磁化与纵向磁化并存的状况称稳定状态（化并存的状况称稳定状态（steady state)，横向磁化，横向磁化与纵向磁化均对信号的产生有贡献作用，横向磁化与纵向磁化均对信号的产生有贡献作用，横向磁化的的幅度对的的幅度对T2*像起作用，纵向磁化的幅度对像起作用，纵向磁化的幅度对T1像起像起作用，对比度依靠于作用，对比度依靠于T1/T2*，与，与TR几乎无关，图像几乎无关，图像称为称为T1/T2*加权（加权（TR short-TE short,large)和和PD-weighted contrast(A small flip angle)。优点：扫描时间短，用于屏气扫描，对流动敏感，优点：扫描时间短，用于屏气扫描，对流动敏感，可获得良好的血管成像。可获得良好的血管成像。缺点：缺点：SNR低。低。（3）失相位）失相位GRE 脉冲序列脉冲序列 与与GRASS脉冲序列不同是使用了脉冲序列不同是使用了RF spoiling or Gradient spoiling,去除剩余横向磁化（可产生去除剩余横向磁化（可产生T2*对比对比)对图像的影响，序列只使用纵向磁化形成图像。对图像的影响，序列只使用纵向磁化形成图像。1：RF破坏（破坏（SPGR)可获得可获得T1 WI 和和PDWI。2：梯度破坏（：梯度破坏（MPGR)同上，但梯度破坏不如同上，但梯度破坏不如RF破坏彻底，信号含有破坏彻底，信号含有T2*成分较多。可获得成分较多。可获得T1 WI（TR short-TE short,average to large），），T2*WI（TR long-TE relatively long,very small)。(4)SSEP特点：使用射频信号进行复相位，获特点：使用射频信号进行复相位，获取的是取的是SE，信号含有真正的，信号含有真正的T2WI成成分。因而主要用于获取分。因而主要用于获取T2对比的图像，对比的图像，尤其使用在脑，关节成像。尤其使用在脑，关节成像。优点：扫描时间短；真正的优点：扫描时间短；真正的T2WI。缺点：伪影多；图像质量差。缺点：伪影多；图像质量差。第二节 成像参数的选择 一、与图像质量有关的成像参数一、与图像质量有关的成像参数（1）信噪比（）信噪比（SNR）（2）对比噪声比（）对比噪声比（CNR）（3）空间分辨率（）空间分辨率（Resolution）（4）伪影（）伪影（Artifacts ）（1）信噪比（）信噪比（SNR）VoxelPixelPixelFOVSLMatrix 一幅一幅MR-image是这些由众多像素组成，是这些由众多像素组成，这些像素被安置在一个棋盘式的矩阵（这些像素被安置在一个棋盘式的矩阵（Matrix)中，每一个像素都有一个具体的灰度值，即这中，每一个像素都有一个具体的灰度值，即这个灰度值的矩阵就创遭了一幅个灰度值的矩阵就创遭了一幅MR图像。理想图像。理想的状态是像素的灰度值反应了相应单元的状态是像素的灰度值反应了相应单元（VOXEL)被测后所得的信号大小，其大小依被测后所得的信号大小，其大小依赖于横向磁化的大小，并受很多其他因素的影赖于横向磁化的大小，并受很多其他因素的影响。响。1*MR图像中的信号图像中的信号2*影响信号强度的因素影响信号强度的因素TissueparametersMeasurementparametersSystemparametersSignal(1)(2)(3)(1)Tissue parameters 质子密度质子密度 弛豫时间参数弛豫时间参数:T1,T2(2)Measurement parameters Pulse Parameter:TR,TE,flip angle,etc Slice parameters:Slice thickness,Slice distance,etc Matrix parameters:Matrix size,Half-Fourier,etc Acquisition parameters:Acquisitions,measurements Reconstruction parameters:Filter,Interpolation etc(3)Device Parameters Magnetic field strength Type of coil used 3*信号与噪声信号与噪声实际的状态是：实际的状态是：Grey value=Signal+Noise*引起噪声的因素引起噪声的因素Electromagnetic noise in the body due to molecular movement of charged particles Noise effects due to electrical resistance of receiving coil and the measurement electronics *图像的噪声依赖于线圈的形状尺寸（图像的噪声依赖于线圈的形状尺寸（body coil,local coil,Array coil)和脉冲序列的带宽。屏幕上表现为像和脉冲序列的带宽。屏幕上表现为像雪花似的不规则形的颗粒。雪花似的不规则形的颗粒。4*信噪比（信噪比（SNR）SNR=Signalnoise SNR是评价图像质量的一个重是评价图像质量的一个重要标准。要标准。（2）对比噪声比（）对比噪声比（CNR）1*对比度（对比度（Contrast)是指在图像上不同组是指在图像上不同组织的信号强度之间存在的相对差异程度，特织的信号强度之间存在的相对差异程度，特别是正常组织与病变组织的相对差别。别是正常组织与病变组织的相对差别。2*影响信号对比度的因素影响信号对比度的因素Contrast Pulsesequence PulseparametersContrastmedium(1)(2)(3)(1)Pulse sequence :Spine Echo,Inversion Recovery,Gradient Echo,etc.(2)pulse parameters:TR,TE,TI,flip angle.(3)Contrast medium:For example,Gadolinium DTPA (shorter T1 and T2).对比度与噪声的关系对比度与噪声的关系 一幅图像有较高的信噪比并具有足够的对比一幅图像有较高的信噪比并具有足够的对比度，这两个指标可用一个评价质量的参数来代替，度，这两个指标可用一个评价质量的参数来代替，即对比噪声比（即对比噪声比（CNR)。2*对比噪声比（对比噪声比（CNR）Contrast-to-noise ratio(对比噪声比对比噪声比)代表了代表了两个相关组织两个相关组织(A 和和B)信噪比的差异性。信噪比的差异性。CNR=SNR(A)-SNR(B)（3）空间分辨率（）空间分辨率（Resolution）1*空间分辨率空间分辨率 是指图像中可辩别的邻接物体空间几何长度的最是指图像中可辩别的邻接物体空间几何长度的最小极限，即对细微结构的分辨率。足够的分辨率是保证小极限，即对细微结构的分辨率。足够的分辨率是保证诊断微小病变的先决条件。诊断微小病变的先决条件。2*影响信号对比度的因素影响信号对比度的因素 ResolutionSlice thicknessFOVMatrix(1)(2)(3)Slice thickness The slice thickness is the spatial depth of the slice to be measured.FOV The field of view is the square section that contains the region of the slice to be measured.Matrix The size of the matrix is the number of rows multiplied by the the number of columns,e.g.128128.3*Area resolution (区域分辨率）区域分辨率）Pixel size(像素）像素）=FOVMatrix size 被检查区域的像素愈小，该区域的分辨率被检查区域的像素愈小，该区域的分辨率就愈好。就愈好。FOV Matrix Pixelmm mmmm260 256 256 10 1 0 261260 128 128 2 02 0 262260 256 128 102 0 4*Spatial resolution 空间分辨率空间分辨率VoxelPixelPixelFOVSLMatrixVoxel size=Pixel sizeslice thickness体素愈小，空间分辨率愈高，但所检测的信号愈弱。体素愈小，空间分辨率愈高，但所检测的信号愈弱。如何弥补信噪比的损失？如何弥补信噪比的损失？在保持其它参数不变的情况下，降低体素的大小在保持其它参数不变的情况下，降低体素的大小从而提高了图像的空间分辨率，但却导致了其信噪比从而提高了图像的空间分辨率，但却导致了其信噪比的损失，不过可以从以下方面进行弥补。的损失，不过可以从以下方面进行弥补。（1）增加采集次数。增加采集次数。（2）选择较长的）选择较长的TR（effective to some extent)frequently changes the contrast.（4）扫描时间（）扫描时间（scan time)完成数据采集的时间为扫描时完成数据采集的时间为扫描时间。以间。以SE sequence 为例，扫描时为例，扫描时间与间与TR,相位编码次数，激励次数相位编码次数，激励次数成正比。扫描时间长则运动伪影成正比。扫描时间长则运动伪影大。大。总结总结优化图像的工作从以下几个方面进行。优化图像的工作从以下几个方面进行。Optimi-zationSNRResolutionContrastMeasure-ment time(1)(2)(3)(4)VoxelAcquisitionsCoilBandwidthSlice thicknessMatrixTR,TEFlip angleContrast MediaSequenceAcquisitions二、成像参数的选择二、成像参数的选择 一幅理想的图像应具有较高的信噪比与对比一幅理想的图像应具有较高的信噪比与对比噪声比（噪声比（CNR），高的空间分辨率，以及为降低），高的空间分辨率，以及为降低伪影伪影 所必需较短的扫描时间所必需较短的扫描时间。1*如何达到上述目的？如何达到上述目的？（1）根据检查的目的和检查部位选择合适的序列。）根据检查的目的和检查部位选择合适的序列。（2）在设置参数时应注意）在设置参数时应注意SNR的重要性，不应只照顾的重要性，不应只照顾 空空 间分辨率而牺牲间分辨率而牺牲SNR。（3）尽量采用短的扫描时间，降低伪影。尽量采用短的扫描时间，降低伪影。（4）注意人体不同解刨部位信号的强弱注意人体不同解刨部位信号的强弱2*如何选择成像参数如何选择成像参数*选择层数选择层数(Each pulse sequence has a minimum TR)Maximum no.of slice=Selected TRMinimum TR*选择层厚（选择层厚（Slice thickness)扫描层愈厚，信号愈强，信噪比愈高。但空间分辨率愈低。扫描层愈厚，信号愈强，信噪比愈高。但空间分辨率愈低。*选择层距选择层距(Slice distance)Slice distance=Slice gap Slice thickness 避免出现避免出现“Cross-talk”，即层距太小，相邻层间出现彼，即层距太小，相邻层间出现彼此的干扰，如层距为此的干扰，如层距为0%。出现。出现Cross-talk现象，并影响了现象，并影响了T1对比度。对比度。Cross-talk(0%)(50%)*选择选择 Field of view(FOV)：FOV是被检测的正方形区是被检测的正方形区域。以毫米为单位，如域。以毫米为单位，如FOV=260mm 意味着被检测的意味着被检测的面积为面积为260mm 260mm。VoxelPixel PixelFOVSLMatrix FOV愈小，愈小，Pixel size=FOV Matrix size体素愈小，空间分辨率愈高，但所检测的信号愈弱，体素愈小，空间分辨率愈高，但所检测的信号愈弱，SNA与与FOV的平方成反比的平方成反比*选择矩阵（选择矩阵（Effects of matrix size)图像的矩阵既影响检测时间也影响分辨率与信噪比。图像的矩阵既影响检测时间也影响分辨率与信噪比。在一个方形矩阵中，扫描在一个方形矩阵中，扫描(scan)的次数（的次数（Lines)等于采样等于采样数数(columns)。（1）检测时间）检测时间 TA=no.of scansTRAcquisitions如将如将256256的矩的矩阵变为阵变为128 128的矩阵，检测时间会减少一半。的矩阵，检测时间会减少一半。（2）分辨率）分辨率 Pixel size=FOV matrix size（3）信噪比）信噪比 与扫描与扫描(scan)次数的平方根成正比，并且次数的平方根成正比，并且与体素的大小成正比，如与一个与体素的大小成正比，如与一个256的矩阵相比，一个的矩阵相比，一个128的矩阵，其体素是的矩阵，其体素是256的的4倍，但扫描倍，但扫描(scan)次数是次数是256的一的一半，因而其信噪比与半，因而其信噪比与256的相比是的相比是 42=2.82。*选择采集次数选择采集次数SNAAcquisitions282141 1 2 4 8SNA与与Number of acquisitions的平方根成正比。的平方根成正比。第三节第三节 流动现象的补偿技术流动现象的补偿技术 一、流动状态一、流动状态 二、流动现象和伪影二、流动现象和伪影 三、流动现象的补偿三、流动现象的补偿一、流动状态一、流动状态层流层流狭窄狭窄涡流涡流层流层流紊流紊流二、流动现象和伪影二、流动现象和伪影1*血液和脑脊液的流动在血液和脑脊液的流动在MR图像中有两图像中有两个作用：个作用：（1）是不受欢迎的伪影的来源。）是不受欢迎的伪影的来源。（2）在）在MR管成像中被用来显示血管，管成像中被用来显示血管，提供血流速度的相关信息。提供血流速度的相关信息。2*流动的敏感度由以下因素决定流动的敏感度由以下因素决定 流入和流出的质子群和流动引起的相位迁流入和流出的质子群和流动引起的相位迁移。移。3*Signal loss duo to fast outflowSlow flowFast flow90180180900TE2TESignalNo signal 上述的现象称为流空现象（上述的现象称为流空现象（The washout effect).在在Spin-echo sequences较为常见，而较为常见，而Gradient-echo sequences 因无因无180脉冲不会脉冲不会发生流空现象。发生流空现象。血管内的信号会随着以下因素更弱血管内的信号会随着以下因素更弱 *the thinner the slice.*the longer the echo time.*the faster the bolus.4*Signal gain due to slower inflowTRMoMz(TR)TimeMzMoWeaker signalStrong signalBright blood 与检查层垂直的血管内的血液会发射一个较强的信号。与检查层垂直的血管内的血液会发射一个较强的信号。在在90脉冲作用下，纵向矢量在较短的脉冲作用下，纵向矢量在较短的TR时间是不会完全时间是不会完全恢复，而层外的质子群是完全磁化，流出层外的质子群被恢复，而层外的质子群是完全磁化，流出层外的质子群被新鲜的流入质子群取代，结果检查层内血液的纵向磁化有新鲜的流入质子群取代，结果检查层内血液的纵向磁化有所增加，这一现象称为所增加，这一现象称为“Inflow enhancement”,经常发生经常发生于于SE sequences 和和Gradient-echo sequences.在极端情况在极端情况下会出现下会出现“bright blood”(Gradient-echo).Inflow enhancementWash-out effectV=dTR (d=slice thickness TR)SignalFlow velocity5*Phase effects：由于梯度场的存在，使质子群的横向由于梯度场的存在，使质子群的横向磁化经历一个相位迁移，对于静止的质子群，通过施加一磁化经历一个相位迁移，对于静止的质子群，通过施加一个反向的梯度场相位迁移可以完全抵消，然而对于流动的个反向的梯度场相位迁移可以完全抵消，然而对于流动的质子群，它们的相位迁移不能完全抵消，由于运动它们位质子群，它们的相位迁移不能完全抵消，由于运动它们位置的改变使之又经历了一个相位迁移。置的改变使之又经历了一个相位迁移。TE梯度梯度相位图相位图PhaseFlowing spinsStationary spinsGradient echoTime 实际情况是，血流速度是变化的，快速流动的实际情况是，血流速度是变化的，快速流动的质子群比慢流的质子群相位迁移大，相位的不一质子群比慢流的质子群相位迁移大，相位的不一致导致信号的减弱。质子群的相位离散由梯度和致导致信号的减弱。质子群的相位离散由梯度和流速决定。流速决定。紊流导致信号的减弱称为紊流导致信号的减弱称为“Jet effect”.信号丢信号丢失的程度与低信号区域的大小与流动的模式，所失的程度与低信号区域的大小与流动的模式，所用的序列有关。相位的离散通过缩短用的序列有关。相位的离散通过缩短TE可以得到可以得到有效地降低，并使低信号区域缩小。有效地降低，并使低信号区域缩小。三、流动现象的补偿三、流动现象的补偿（1）梯度磁矩的复相位）梯度磁矩的复相位（2）预饱和）预饱和（3）偶数回波复相位）偶数回波复相位（1）梯度磁矩的复相位）梯度磁矩的复相位TEGradientPhase-time diagramPhase V1 V2 Stationary spinsGradient echoFlow compensation using GMR 为减少流动引起的信号丢失，使用为减少流动引起的信号丢失，使用GMR技术使流动和静止的质子群均相位回技术使流动和静止的质子群均相位回零，这项技术称为零，这项技术称为“Gradient Motion Rephasing “,需要增加合适的梯度来实现。需要增加合适的梯度来实现。对于稳定的流速，使用尽可能短的对于稳定的流速，使用尽可能短的TE时间，时间，补偿效果比较理想。对于涡流和流速变化的补偿效果比较理想。对于涡流和流速变化的质子群不能完全弥补。质子群不能完全弥补。（2）预饱和）预饱和(Pre-Saturation)使用预饱和脉冲使流动的质子群信号丢失，这使用预饱和脉冲使流动的质子群信号丢失，这样最大限度地减少流动效应的影响。样最大限度地减少流动效应的影响。FOV血管血管饱和容积饱和容积预饱和脉冲预饱和脉冲激励脉冲激励脉冲静止质子静止质子流动质子的磁矩流动质子的磁矩 原理：在原理：在FOV外设置一饱和带，并向其发射外设置一饱和带，并向其发射90脉冲，使其内的流动质子预先翻转脉冲，使其内的流动质子预先翻转90，当它进，当它进入层面后再受到激励而被饱和（继续翻转），当达入层面后再受到激励而被饱和（继续翻转），当达到完全饱和时（纵向磁化翻转至到完全饱和时（纵向磁化翻转至180），则无横向），则无横向磁化，故无信号产生。磁化，故无信号产生。预饱和的效果是使流动质子信号丢失，因而预饱和的效果是使流动质子信号丢失，因而常用于血液和脑脊液为低信号的常用于血液和脑脊液为低信号的T1WI 和和PDWI。为达到目的，应根据流动的方向决定预饱和带的位为达到目的，应根据流动的方向决定预饱和带的位置，预饱和也可消除脂肪和水的信号，脂肪预饱和置，预饱和也可消除脂肪和水的信号，脂肪预饱和主要用于主要用于T1WI 中鉴别脂肪与非脂肪，抑制化学位中鉴别脂肪与非脂肪，抑制化学位移伪影。水预饱和主要用于移伪影。水预饱和主要用于T1WI 中评价肝脏的脂中评价肝脏的脂肪含量，通过使用特殊频率的射频预饱和脉冲激励肪含量，通过使用特殊频率的射频预饱和脉冲激励其中之一，使之预饱和即可达到目的。其中之一，使之预饱和即可达到目的。（3）偶数回波复相位（）偶数回波复相位（Even echo rephasing)在在SE序列中获取偶数回波可减少流动的序列中获取偶数回波可减少流动的影响，质子被激励后有去相位和复相位过程，影响，质子被激励后有去相位和复相位过程，二者所用时间长度相同，选择在复相位时的二者所用时间长度相同，选择在复相位时的信号可减少流动的影响。偶数回波复相位用信号可减少流动的影响。偶数回波复相位用在在T2WI中。中。第四节第四节 伪影的补偿技术伪影的补偿技术 一、伪影类型一、伪影类型 二、伪影的补偿方法二、伪影的补偿方法一、伪影类型一、伪影类型（1）边界伪影（）边界伪影（Edge artifacts）(ghosting,chemical shift,ringing)（2）失真变形（）失真变形（Distortions）（3）包裹伪影（）包裹伪影（Wraparound artifacts）（4）流动伪影）流动伪影 (Flow artifacts）（1）边界伪影（）边界伪影（Edge artifacts）Ghosting and smearing caused by motion：由随意或不自主的身体运动引起的：由随意或不自主的身体运动引起的伪影。伪影。*呼吸运动呼吸运动*心脏运动和血流心脏运动和血流*眼球的运动，食管的吞咽眼球的运动，食管的吞咽 病人的运动病人的运动 运动伪影只在相位编码方向可见表现为鬼运动伪影只在相位编码方向可见表现为鬼 影或图像被涂污。影或图像被涂污。原因：在周期性生理运动过程如呼吸运动，原因：在周期性生理运动过程如呼吸运动，原始数据线是在呼气或吸气周期轮流采集，原始数据线是在呼气或吸气周期轮流采集，由于其中半周期是不读数的，胸部就会以相由于其中半周期是不读数的，胸部就会以相同的间隔偏离正常位置，带有高信号的组织同的间隔偏离正常位置，带有高信号的组织结构，特别是皮下脂肪，因运动会产生带有结构，特别是皮下脂肪，因运动会产生带有鬼影的图像。鬼影的图像。KxKyExInsGhostingSmears:在非周期性生理运动如眼球运动，数在非周期性生理运动如眼球运动，数据的不完全记录导致图像被连续地涂污。据的不完全记录导致图像被连续地涂污。标准相位编码方向标准相位编码方向相位编码与频率编码互换相位编码与频率编码互换抑制运动伪影的方法抑制运动伪影的方法1*改变相位编码与频率编码的方向。改变相位编码与频率编码的方向。2*使用带有流动补偿的序列（使用带有流动补偿的序列（GMR）血液流动，血液流动，将引起相位离散，将引起相位离散，导致信号的导致信号的丢失的现象得到补偿，带有鬼影的图像几乎会丢失的现象得到补偿，带有鬼影的图像几乎会完全避免。完全避免。3*设置预饱和带设置预饱和带饱和掉流入的血液，将脉冲式流动的流入信号饱和掉流入的血液，将脉冲式流动的流入信号保持稳定，图像中与之垂直的血管结构消失，保持稳定，图像中与之垂直的血管结构消失，减少鬼影减少鬼影,如如Sagittal image of the spine:呼吸伪呼吸伪影；影；Images of the cervical spine:吞咽伪影。吞咽伪影。3*使用带有脂肪抑制的序列使用带有脂肪抑制的序列 呼吸伪影会显著降低，呼吸伪影主要由于腹壁呼吸伪影会显著降低，呼吸伪影主要由于腹壁的高亮度的脂肪层的运动引起的，使用带有脂的高亮度的脂肪层的运动引起的，使用带有脂肪抑制的序列，伪影会显著降低。肪抑制的序列，伪影会显著降低。4*利用生理同步利用生理同步 采用心电门控，这样因心脏跳动和血液流动引采用心电门控，这样因心脏跳动和血液流动引起的伪影几乎全部消除，然而图像上仍有残余起的伪影几乎全部消除，然而图像上仍有残余伪影，这是由于心律不齐造成的。伪影，这是由于心律不齐造成的。5*提高采集次数提高采集次数数据在整个呼吸周期是连续获得的，并且每一数据在整个呼吸周期是连续获得的，并且每一次扫描重复多次，这样可将带有的鬼影（一或次扫描重复多次，这样可将带有的鬼影（一或两次采集引起）消除。两次采集引起）消除。Chemical shift artifacts：化学位移伪影表现：化学位移伪影表现在有显著脂肪，水的含量差异的组织的边界，与读在有显著脂肪，水的含量差异的组织的边界，与读出梯度的方向垂直，如脾，肾，眼腔，脊柱及椎间出梯度的方向垂直，如脾，肾，眼腔，脊柱及椎间盘。盘。原因：在读出过程，同一层内脂肪的质子比水的拉原因：在读出过程，同一层内脂肪的质子比水的拉莫尔频率低，导致来自脂肪的信号未读。这一现象莫尔频率低，导致来自脂肪的信号未读。这一现象是由氢原子的不同化学环境造成，产生又一附加磁是由氢原子的不同化学环境造成，产生又一附加磁场，使脂肪质子的频率比水的低大约有场，使脂肪质子的频率比水的低大约有3.5ppm，在在1T,有有147hz.对于一个读出带宽为对于一个读出带宽为78hz/pixel，存，存在在2个像素的位移。个像素的位移。带宽为带宽为45hz/pixel带宽为带宽为130hz/pixel化学迁移化学迁移3个像素个像素化学迁移化学迁移1个像素个像素化学迁移的纠正方法化学迁移的纠正方法1*使用频带宽度较大的序列：（注意会提高噪声），使用频带宽度较大的序列：（注意会提高噪声），频带宽度较窄的序列使用的是较低的梯度场，引起频带宽度较窄的序列使用的是较低的梯度场，引起明显的化学迁移，不过在大脑中脂肪信号的强度与明显的化学迁移，不过在大脑中脂肪信号的强度与水比可忽略，不需用宽带。水比可忽略，不需用宽带。2*将频率编码与相位编码的方向交换将频率编码与相位编码的方向交换 这将改变化学迁移的方向这将改变化学迁移的方向3*使用使用 a STIR sequence4*使用使用fat/water suppressionRinging due to finite data samping：表现在：表现在图像上是与组织的边界平行存在有图像上是与组织的边界平行存在有 周期性的摆周期性的摆动，方向不定。动，方向不定。原因：组织内信号的突然变化会出现此种伪影，原因：组织内信号的突然变化会出现此种伪影，由于数据采养的过程，理想的情况要求带宽是由于数据采养的过程，理想的情况要求带宽是无限的，实际中是无法实现的，有限的带宽会无限的，实际中是无法实现的，有限的带宽会截掉一些数据，故此伪影又称截去伪影。截掉一些数据，故此伪影又称截去伪影。截去伪影的纠正方法截去伪影的纠正方法 Use a raw data filter 实际中在选择方形的原始数据矩阵进行图像实际中在选择方形的原始数据矩阵进行图像重构同时一个较弱的滤波器会自动加上。重构同时一个较弱的滤波器会自动加上。（2）失真变形（）失真变形（Distortions）：）：由组织的交界处不同的磁感率引起。特别由组织的交界处不同的磁感率引起。特别in the air-filled areas of the temporal bone,large signal voids occur.在使用在使用gradient-echo sequences,会发生会发生distortions。组织的交界处有不同的磁感率，便有了一个局组织的交界处有不同的磁感率，便有了一个局域梯度场，导致交界处质子以不同的频率运动，这域梯度场，导致交界处质子以不同的频率运动，这样交界处将无信号或只有极弱信号。大多数情况是样交界处将无信号或只有极弱信号。大多数情况是局域梯度场小，不过在组织和空气的交界处磁感率局域梯度场小，不过在组织和空气的交界处磁感率变化大，交界处的真实信号会丢失，由于变化大，交界处的真实信号会丢失，由于gradient-echo sequences不能弥补局域磁场的不均匀性故有不能弥补局域磁场的不均匀性故有失真变形发生。失真变形发生。Gradient-echo sequence Spin-echo seguence抑制变形伪影的方法抑制变形伪影的方法1*使用使用 Spin-echo sequencesThe rephasing 180pulse eliminates the signal loss2*降低体速的尺寸降低体速的尺寸选则薄层，较小的选则薄层，较小的FOV可以减小体素的体积，通可以减小体素的体积，通过体素的磁场的差异就越小同时信号也越弱。过体素的磁场的差异就越小同时信号也越弱。3*降低回波时间：质子经历的离散时间越短，伪影降低回波时间：质子经历的离散时间越短，伪影越不凸出。越不凸出。4*使用较宽频带宽度的序列。使用较宽频带宽度的序列。（3）包裹伪影（）包裹伪影（Wraparound artifacts）：）：目标的一部分在目标的一部分在FOV之外但在线圈的敏感区，之外但在线圈的敏感区，这样会在这样会在FOV内叠加此部分的图像，引起包内叠加此部分的图像，引起包裹伪影，出现在裹伪影，出现在FOV 的相反方向。的相反方向。Without oversampling With oversampling 抑制包裹伪影的方法抑制包裹伪影的方法1*使用过度采样的方法使用过度采样的方法 提高采样率，从而增大了图像在读出方向和相提高采样率，从而增大了图像在读出方向和相位编码方向的尺寸，像素大小保持不变，重建图像位编码方向的尺寸，像素大小保持不变，重建图像时只有其中心部分被显示。时只有其中心部分被显示。2*交换频率编码和相位的方向。交换频率编码和相位的方向。3*设置预饱和带设置预饱和带 消除来自不需要区域的信号消除来自不需要区域的信号4*使用特殊的线圈使用特殊的线圈Offset artifacts：由于技术的因素，一个直流电：由于技术的因素，一个直流电压叠加到压叠加到MR信号上，原始数据傅立叶转化后，信号上，原始数据傅立叶转化后，以单个点的方式出现，通过交替选择接通以单个点的方式出现，通过交替选择接通RF脉脉冲，伪影会被抵消，如果层迁的方向在读出或冲，伪影会被抵消，如果层迁的方向在读出或相位编码的方向，伪影就会返回到图像上。相位编码的方向，伪影就会返回到图像上。抑制抑制Offset伪影的方法伪影的方法1*避免在读出或相位编码的方向迁移层。避免在读出或相位编码的方向迁移层。如果不能则如果不能则2*使用偶数的采集次数，用使用偶数的采集次数，用MIP进行图像后处进行图像后处 理中伪影可被截除。理中伪影可被截除。