常用脉冲序列及其应用课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第三节 常用脉冲序列及其应用,脉冲序列(,pulse sequence),是指具有一定带宽、一定幅度的射频脉冲与梯度脉冲组成的脉冲程序。不同的脉冲序列及序列参数决定了图像的加权特性、图像质量以及对病变显示的敏感性。,目前用于临床成像的脉冲序列有很多种，而且随着设备硬件和软件的进步，脉冲序列，特别是快速和超快速成像序列将会有更大的发展，临床应用的范围也会不断扩展。脉冲序列不但品种多，而且各,MR,设备制造厂家均发展并形成了自己独特的序列，并具有各自不同的名称。,一、自旋回波脉冲序列,1.序列构成 自旋回波（,spin echo；SE）,脉冲序列是目前临床,MRI,检查中最基本、最常用的脉冲序列。,SE,序列包括单回波,SE,序列和多回波,SE,序列。,该序列以90,RF,激励脉冲开始，继而施加一次或多次180,相位重聚脉冲使质子相位重聚，产生自旋回波信号。,从90,脉冲开始至下一次90,脉冲开始的时间间隔为,TR，,从90,脉冲开始至获取回波的时间间隔为,TE。,如在90,脉冲后仅使用一次180,相位重聚脉冲，则仅取得一次回波，称为单回波,SE,序列；如在90,脉冲后使用多次180,相位重聚脉冲，则产生多个回波，称为多回波,SE,序列。在实际扫描中，常使用单回波,SE,序列获取,T,1,WI；,使用多回波,SE,序列，产生,PDWI,和,T,2,WI，,其中短,TE、,长,TR,的第一回波为,PDWI，,长,TE、,长,TR,的第二次回波用于产生,T,2,WI。,2.扫描参数 通过对,TR,和,TE,值的选择，可获得不同程度的,T,1,WI、T,2,WI,和,PDWI。,1）PDWI：,选用长,TR（15002500ms）,和短,TE（1025ms），,得到质子密度加权像。在,PDWI,上，质子密度越大，信号越高；质子密度越小，信号越低。,2）,T,2,WI：,选用长,TR（15002500ms）,和长,TE（80120ms），,得到,T,2,加权像。随着,TE,延长，,T,2,权重会加大。在,T,2,WI,上，,T,2,越长，信号越高，,T,2,越短，信号越低。,3）,T,1,WI：,选用短,TR（300600ms,左右）和短,TE（1025ms），,得到的,MR,影像为,T,1,加权像。,T,1,WI,上组织的对比主要受,TR,影响。在,T,1,WI,上，,T,1,越短，信号越强，,T,1,越长，信号越弱。,若在,MR,成像中均选用中等长度的,TE,与,TR，,无法突出,T,1,、T,2,与质子密度对,MR,信号强度及组织对比的作用，不适于医学成像。,3.优缺点 尽管近年来发展了很多新的,MR,成像序列，但,SE,序列仍保持着,MR,诊断的主导地位，一方面因为,SE,序列采用180,RF,脉冲克服外磁场的不均匀性带来的弊端，能显示典型的,T,1,WI、T,2,WI,和,PDWI，,尤其在显示,T,2,加权像方面是其它序列不能比拟的。另一方面与其它序列相比，,SE,序列的图像对常见的伪影（例如运动伪影和磁敏感性伪影）较不敏感。,SE,序列的主要缺点是扫描时间较长，尤其是应用长,TR,和长,TE,产生,T,2,WI,时。,4.应用 常规,SE,脉冲序列是临床用途最广泛的标准成像序列，适用于绝大多数行,MRI,检查的病人，其中,T,1,WI,适于显示解剖结构，,T,2,WI,则对病变更敏感。因为顺磁性对比剂具有缩短,T,1,的增强效应，在,T,1,WI,上更易于进行增强前后信号强度变化的比较，所以也是增强检查的常规序列。,二、快速自旋回波序列,1.序列构成 快速自旋回波（,fast spin-echo；FSE,或,turbo SE；TSE）,序列与多回波序列一样，也是在一个,TR,周期内首先发射一个90,RF,脉冲，然后相继发射多个180,RF,脉冲，形成多个自旋回波，但是二者有着本质的区别。,在多回波,SE,序列中，每个,TR,周期获得一个特定的相位编码数据，采集的数据只填充,K-,空间的一行，每个回波参与产生一幅图像，最终可获得多幅不同加权的图像。而,FSE,序列中，每个,TR,时间内获得多个彼此独立的不同的相位编码数据，采集的数据可填充,K-,空间的几行，最终一组回波结合形成一幅图像。,另外，近年来出现的单次激发,FSE,序列是指在一次激发脉冲后使用一连串（例如128个）180复相脉冲，采集一连串的回波信号，极其快速地形成图像。例如，半傅里叶采集单次激发快速自旋回波（,half-Fourier acquisition,singo,-shot turbo-SE；HASTE）,序列是单次激发,FSE，,并集合半傅里叶采集技术，使一幅256256矩阵的图像数据在1,S,内便可采集完毕。,2.扫描参数 首先定义几个参数，回波链长度(,echo train length；ETL),是指每个,TR,时间内用不同的相位编码来采样的回波数，也称为快速系数。回波间隔时间(,echo train spacing；ETS),是指快速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。有效回波时间(,effective echo time；ETE),是指在快速序列回波链中，最终决定图像对比的回波时间。,通常参数选择：,T,1,WI：,短,TE，20ms；,短,TR，300600ms；ETL 26；,扫描时间一般需12,min。T,2,WI：,长,TE，90120ms；,长,TR，30005000ms；ETL832；,扫描时间23,min。PDWI：,短,TE，20ms；,长,TR，25004000ms。ETL 812；,扫描时间34,min。,在,FSE,脉冲序列中，,ETL,越大，扫描时间越短，但信号成分也更混杂，因为来自其它的,TE,信号成分增多。这种混杂信号成分一般对,T,2,WI,的影响并不显著，因为来自最短,TE,的信号成分与来自最长,TE,的信号成分在图像中互相补偿。但在,T,1,WI,和,PDWI,上，当,ETL,过大时，将产生过多的,T,2,加权成分，使图像中信号加权混乱，因此一般应选较小的,ETL,值。此外，随着,ETL,的增大，在每一,TR,期间内能完成的扫描层数则减少。,3.优缺点,该序列的主要优点是扫描时间显著缩短，因而便于使用高分辨力、多采集次数的图像。,FSE,序列能提供比较典型的质子密度加权像和重,T,2,加权像，,FSE,与普通,SE,序列在图像对比和病变检测能力方面很大程度上是相当的。另外，减少了运动伪影和磁敏感性伪影。,FSE,序列影像的主要缺点是其,T,2,WI,的脂肪信号高于普通,SE,序列的,T,2,WI，,在,T,2,WI,上脂肪信号难与水肿等鉴别；,ETL,大时信号成分复杂，图像模糊；磁敏感效应降低因而对出血不敏感；同时，提高了因使用多个180脉冲而引起的对人体射频能量的累积。,4.应用,FSE,图像与,SE,图像非常接近，在很多部位的,MR,成像中，,FSE,序列可取代普通,SE,序列，尤其是,T,2,加权像。只是在,FSE,的,T,2,WI,上脂肪仍显示为高信号，必要时可用脂肪抑制技术进行补偿。重度,T,2,加权,FSE,序列还可用于胆道、泌尿道、内耳、椎管等部位的水成像。,三、反转恢复序列,1.序列构成 反转恢复序列（,inversion recovery；IR）,包括一个180反转脉冲、一个90激发脉冲与一个180复相脉冲。,扫描中先给一个180,RF,脉冲，该脉冲使磁化矢量由正,Z,轴反转到负,Z,轴，然后磁化矢量沿正,Z,轴恢复，,T,1,短的组织沿正,Z,轴恢复磁化矢量要明显地快于,T,1,长的组织。90,RF,脉冲使磁化矢量偏转到,XY,平面，再施加180复相脉冲，在,TE,时间内产生一个回波信号。,IR,脉冲序列的,TR,一般均应当充分长（2000,ms,以上），以保证在下一次180,反转脉冲开始前纵向磁化得到完全恢复，否则将影响后面的加权。由于,TR,长，因而一般,IR,脉冲序列扫描时间也长。目前有些系统在,IR,脉冲序列的90,脉冲后使用多次180,复相位脉冲取得信号，使扫描时间显著缩短。,2.扫描参数,IR,序列的成像参数包括，反转时间（,time of inversion；TI）,为初始180,RF,脉冲与90,RF,脉冲之间的间隔；,TE,为90,RF,脉冲与回波之间的间隔；,TR,为整个序列的重复时间，即两个初始180脉冲之间的间隔。操作者在成像时可控制这三个脉冲间的延迟时间，从而决定图像的加权特性。,TI,是,IR,序列图像对比的主要决定因素，尤其是,T,1,对比的决定因素。,一般情况下采用：重,T,1,WI：,中等,TI，400800ms；,短,TE，1020ms；,长,TR，2000ms,以上；平均扫描时间515,min。PDWI：,长,TI，1800ms；,短,TE，1020ms；,长,TR，2000ms,以上；平均扫描时间515,min。,病理加权像：中等,TI，400800ms；,长,TE，70ms；,长,TR，2000ms,以上；平均扫描时间515,min。,3.优缺点 优点是组织的,T,1,对比效果较好，且信噪比较高；缺点是扫描时间较长。,4.应用 由于,IR,序列对分辨组织的,T,1,值极为敏感，所以,IR,序列主要用于获取重,T,1,WI，,以显示解剖结构。在,IR,脉冲序列中通常使用短,TE，,目的是尽量减少图像中,T,2,对比成分。但有时为了使长,T,2,病变显示为高信号，也可使用长,TE，,产生的图像不仅保持了显示解剖效果好的优点，且长,T,2,病变可显示为高信号，这种图像称为病理加权像。,目前,IR,序列除用于形成重,T,1,加权像之外，主要用于两种特殊的,MR,成像，即下面要讲到的脂肪抑制（,short time of inversion recovery；STIR）,和水抑制（,fluid-attenuated inversion-recovery，,FlAIR,）,序列。,5.短时反转恢复序列,IR,序列中，每一种组织处于特定的,TI,时（称为转折点），该种组织的信号为零。组织的转折点所处的,TI,值依赖于该组织的,T,1,值，组织的,T,1,越长，该,TI,值就越大，即,TI,的选择要满足在90脉冲发射时，该组织在负,Z,轴的磁化矢量恰好恢复到0值，因此图像中该组织的信号完全被抑制。目前临床上越来越多地应利用,IR,序列的这个特性，通过选择特定的,TI,值，使某一特定组织的信号为零。,脂肪组织的,T,1,值非常短，,IR,序列一般采用短的,TI,值抑制脂肪信号，该序列称为短时反转恢复序列。,STIR,一般取0.69倍的脂肪,T,1,值。由于组织的,T,1,值具有场强依赖性，,TI,值在不同场强的,MRI,设备上是不一样的（表4-2）。短,T,1,信号可来源于脂肪、亚急性期血肿、富含蛋白质的液体及其它顺磁性物质。另外，,STIR,序列还要采用短,TE（1030ms）、,长,TR（2000ms,以上）。,脂肪抑制使脂肪信号明显减低，从而鉴别出脂肪成分，并能使与脂肪相邻的其它结构显示得更清楚。,STIR,序列可用于抑制骨髓、眼眶、腹部等部位的脂肪信号，用于更好地显示被脂肪信号遮蔽的病变，同时可以鉴别脂肪与非脂肪结构。另外，,STIR,序列还可以降低运动伪影。应注意该序列不应用于增强检查，因为顺磁性对比剂的短,T,1,效应如果使被增强的组织结构的,T,1,值与脂肪,T,1,值接近时，也可能被抑制掉。,6.流动衰减反转恢复序列 流动衰减反转恢复序列采用长,TI,和长,TE，,产生液体(如脑脊液)信号为零的,T,2,加权像，是一种水抑制的成像方法。,FlAIR,序列的,TI,值应设定为 0.69倍水的,T,1,值，在1.5场强设备中,FLAIR,序列的,TI,大约为2000,ms。,另外，通常采用长,T