MRI常用序列ppt课件

MRI常用脉冲序列及应用,基本概念,T1 、 T2，加权；TR,TE, K空间; RF(90o ,180o)作用；脂肪抑制，水抑制。,基本概念,T1时间为在纵轴的磁化矢量由0增至63时为T1弛豫时间（纵向磁化矢量）。 T2的时间为横向磁化矢量强度由最大值衰减达37所需的时间。,基本概念,相位 平面内旋转的矢量与参照轴的夹角 同相位 (in phase) 多个矢量相位方向一致时 离相位(out of phase) 多个矢量相位方向不一致时,基本概念,加权 在磁共振技术中为了更好的显示各种组织和病变，通过调整RF脉冲的重复时间TR、回波时间TE等来得到受检组织的特征参数，突出重点的图像（Weighted image）。,K空间,以空间频率为单位的空间坐标系所对应的抽象的频率空间.,基本概念,重复时间(The repetition time 简称TR)指前一脉冲序列与相邻的后一脉冲序列之间的时间，以毫秒为单位。TR决定了一个RF脉冲与下一个RF脉冲之间的时间。因此TR决定了T1弛豫时间的量。,基本概念,回波时间（The echo time 简称TE）指900RF脉冲至采集信号峰值之间的时间。TE决定了在信号读出前横向弛豫矢量所允许的衰减量，因此TE控制了T2的弛豫矢量。,R F,90o脉冲纵向磁化矢量被转向为横向磁化矢量平面 180o脉冲纵向磁化矢量被转向至M0的反方向；失相质子在xy平面内翻转180o,90o脉冲与180o脉冲,(90-t-180),90 Pulse,180 Pulse,Spin Echo Signal,t,(Time Delay),REPEAT,脉冲序列,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。,脉冲序列,窄带宽脉冲主要用于选择性激励，宽脉冲用于非选择性激励（如三维成像）。而幅度反应了脉冲所具能量的大小，能量大，偏转角度大。梯度脉冲的作用主要是空间定位和信号读出。,脉冲序列的作用,获得不同组织对比度：SE,FSE,T1FLAIR,SSFSE,FIESTA/FLASH,TOF,MRS抑制某些物质信号：STIR,T2FLAIR缩短扫描时间：SEFSE SSFSE减少伪影：FSE(磁敏感伪影），EPI（运动伪影）,脉冲序列的构成,90,180,90,射频脉冲RF,选层梯度Gs,信号S,相位梯度Gp,读出梯度Gr,TE/2,TE/2,TR,FID,Echo,单回波SE序列,构成： 900RF间隔TE/21800RF(复相脉冲)间隔TE/2 回波（可测）,一. 自旋回波(Spin-echo SE),自旋回波序列是MR的最基本和常用序列，包括单回波SE序列和多回波回波序列。在SE序列中应用一系列有规律的900及1800RF脉冲、 去间歇性的激励组织中氢质子在静磁场中的磁化矢量，改变向量方向.,自旋回波,自旋回波,自旋回波,900RF的作用将静磁场中顺磁场排列进动的质子由初始的Z轴翻转到xy平面（MzMxy）, 是进动质子吸收RF能量后，由平衡状态的低能稳态位置跃到高能态位置的过程，也是质子吸收能量的过程,自旋回波,横向磁化矢量从同相至去相过程,1800RF的作用 当质子由聚相状态逐渐变为失相状态后,在TE2时间点上加上一个1800RF， 将横向磁化矢量来一个1800的翻转，目的是使这些失相的质子按原来的速度，以相反的方面靠拢重新达到相位的重聚(rephase）,自旋回波,自旋回波1800RF的作用,单回波SE扫描参数,单回波SE优缺点,优点：1、显示典型的T1WI,T2WI和PDWI。T2WI优。2、对常见伪影（运动伪影和磁敏感伪影）较不敏感。 缺点：扫描时间长。特别是长TR和长TE T2WI。 应用： T1WI显示解剖结构， T2WI对病变更敏感。,多回波SE序列,在一个TR周期内，于900 RF脉冲后，以特定的时间间隔连续施加多个1800 重聚脉冲，使Mxy产生多个回波。一次扫描获得多幅不同TE值的PDWI 和T2WI。显著缩短成像时间。,双回波,time,s i g n a l,1 7,3 4,5 1,6 8,8 5,1 0 2,1 1 9,1 3 6,1 5 3,1 7 0,1 8 7,2 0 4,2 2 1,2 3 8,2 5 5,2 7 2,TE:,time,s i g n a l,1 7,3 4,5 1,6 8,8 5,1 0 2,1 1 9,1 3 6,1 5 3,1 7 0,1 8 7,2 0 4,2 2 1,2 3 8,2 5 5,2 7 2,TE:,TE1,TE2,自旋回波,SE脉冲序列的特点 多次使用1800RF，使相位离散的质子多次重聚，从而获得多次的回波信号 有较高的信噪比（SNR），有利于显示解剖结构，2加权像可以显示病理的改变 TR和TE分别控制了T1及T2的图像对比,自旋回波图像,二. 快速自旋回波序列,快速自旋回波（fast Spin-echo , FSE 或turbo SE,TSE） 构成：在一个TR周期内，先发射一个900 RF脉冲，再相继发射 多个1800 RF脉冲，形成多个自旋回波。与多回波序列类似。,快速自旋回波与多回波,SE多回波序列的K空间充填,FSE序列的K空间充填,快速自旋回波序列,FSE,回波链长度（echo train length, ETL）指每个TR内用不同相位编码采样的回波个数，也称快速系数。回波间隔时间（echo train time, ETS）指回波链中相邻两个回波之间的时间间隔。ETS决定回波时间，关系图像对比度。有效回波时间（effective echo time, ETE）指回波链中最终决定图像对比的回波时间,扫描参数,快速自旋回波,900,T2 衰减曲线,T2* 衰减曲线,ESP,ETL：回波链长度 ESP：回波间隔 TE eff ：有效TE?,快速自旋回波的有效TE,Time,Mxy,有效TE即相位编码梯度最小时的TE，亦即K空间中心部分对应的回波时间， 它决定了FSE序列的图像对比。,FSE特点,优点：1、扫描速度快于SE。2、对磁场不均匀性不敏感，磁敏感伪影少。3、运动伪影少。 缺点：T2WI脂肪信号高，与水肿难鉴别。ETL大，图像模糊。磁敏感低，对出血不敏感。多个1800 脉冲，SAR高。 应用： FSE可取代SE，尤其是 T2WI。重T2加权FSE作水成像。,FSE序列采用屏气扫描的T2加权像,腹部FSE序列屏气的重T2加权成像,快速SE序列T2加权像,屏气,26秒 18层,单次激发快速自旋回波（SSFSE）,*一次激发完成一层扫描所有数据的采集每幅图像成像不到1秒。 *0.5NEX相位编码数为正常的一半多8个，利用K空间的共轭对称性推算出另一半，SNR会降低。,SSFSE的图像特点及临床应用,成像速度快，可用于屏气扫描和不能配合的患者及儿童，还可用于定位像。 回波链长，可获得重T2加权，用于水成像：MRCP、MRU。 SNR低，边缘模糊伪影严重，图像不清晰。 与EPI相比几何变形不敏感。,三. 反转恢复序列,反转恢复序列（Inversion recovery IR）构成： 1800反转脉冲900激发脉冲复相1800脉冲,I R,IR序列首先施加一个1800反转脉冲， 将磁化矢量M从+Z翻转-Z，磁化矢量从-z方向向+z恢复，恢复的程度取决于组织TI的长短。施加900脉冲使磁化矢量偏转到XY平面；再施加1800重聚脉冲, 在TE时间内产生一个回波信号。,反转恢复序列,反转恢复序列,反转恢复序列,反转恢复序列,影响IR序列信号的因素:图像的对比度主要取决于TI、TR、TE 如果900激励脉冲应用在磁化矢量向z轴 方向恢复，通过xy平面后，图像的对比度主要取决于各组织正z轴方向矢量的恢复数量图像表现为重T1加权,成像参数,反转时间（ time of inversion ,TI）是初始1800脉冲与900脉冲之间的间隔。 TE是900脉冲与回波之间的间隔。 TR是整个序列的重复时间，两个1800脉冲的间隔。,I R,TI是IR图像（T1）对比的主要决定因素（类似SE中的TR）。 IR序列主要产生T1W和PDWI图像（短TE）。长TE可产生病理加权像（T2）. 典型参数：TI=200-800ms,TR=500-2500ms,TE=20-50ms. TI接近两种组织的T1值，缩短TE,可获得最佳T1WI.TR=3TI时，SNR好。,反转恢复序列（T1加权）,反转恢复序列,磁化矢量已完全向正的z轴方向恢复完毕，再施加900脉冲，水和脂肪同时都完全弛豫,图像表现为质子密度像,反转恢复序列(质子加权）,短时反转恢复序列(脂抑制),Short TI inversion recovery ， STIR在脂肪组织磁化矢量恰好从-z轴恢复至0值时（TI为转折点），施加900脉冲，该信号完全被抑制。因脂肪组织质子处于饱和状态，故不能释放出信号。可获得抑制脂肪信号的T1加权像,STIR,TI时间为脂肪组织的T1时间的0.6倍 STIR的常用参数为：短 TI 120150 ms短 TE 1030 ms长 TR 2000 ms,不同场强下的STIR序列的TI取值场强 TI（ms)1.5 120-150 1.0 100-1300.5 90-1150.2 25-90,流动衰减反转恢复序列,fluid attenuated inversion recovery FLAIR 采用长TI和长TE，产生液体（脑脊液）信号为零 的T2加权像，是水抑制成像方法。TI=0.69T1,FLAIR,FLAIR的常用参数为：长TI 17002000 ms长TR 6000 ms+根据权重的需要采用短或长的TE,IR图像特点,TI 时间控制组织抑制和T1对比 TE 时间控制T2对比度 TR 比 TI 长35倍,STIR序列的图像特点及临床应用,1.对磁场的不均匀较不敏感，因而比化学饱和压脂更均匀。 2.因含有T1加权而对T2对比显示不好，仅用于偏中心（肩、颈椎、骶椎）及低场强下的T2压脂。 3.因抑制短T1信号而不能用于造影增强。,T1FLAIR序列临床应用,TI,Mz,-Mz,0,增加T1对比度，可用于脑灰、白质成像。,T2FLAIR序列临床应用,保持T2对比度的同时抑制CSF信号，可以减少脑脊液搏动伪影并增加脑室周围高信号病变的识别。,T1 加权,FLAIR,T2加权,序列比较,四. 梯度回波序列,梯度回波(gradient echo GRE)又称场回波（field echo ,FE） 特点：扫描时间短，图像空间分辨率和SNR无明显下降。,GRE与SE,梯度回波序列,采用了小的反转角度缩短了TR时间采用梯度反向脉冲，取消了1800重聚脉冲， 缩短了扫描时间。,GRE,小角度激励技术采用小于900的小翻转角，只将部分磁化矢量翻转到横断面内，使得部分纵向磁化矢量未受干扰，仍沿着+z方向，因此只要很短的时间就可以让纵向磁化量完全恢复,GRE,由于MR图像信号的强度大小与MZ翻转到xy平面的MXY的大小成正相关，而MXY的大小是由激发脉冲发射时MZ的大小及其激发后翻转的角度决定的。虽然GRE序列小于900度的激发脉冲投射到xy平面的矢量比例要小于900激发脉冲，但变化较小，恢复快，能形成较大的稳态，能产生较强的MR信号，在明显缩短成像时间的同时，得到较高SNR的图像。,小角度激励后的磁化恢复,第一次RF,M0,Mz,Mxy,第二次RF,梯度回波序列,梯度回波法小角度翻转后施加线性的梯度脉冲(频率编码梯度)造成质子进动频率的差别, 丧失相位,此时再施加与上述梯度强相同，但方向相反的梯度场,这个相反方向的梯度场的作用类似 SE序列中的1800RF,使失相的质子翻转, 横向磁化矢量的相位重新相聚,产生信号。,梯度脉冲特点是先负后正，其梯度脉冲的方向变化称为梯度翻转。由于负向和正向梯度脉冲分别具有离散和重聚进动质子的作用，因而称为散相脉冲和相位重聚脉冲。梯度脉冲影响了质子的进动频率，因而对磁场均匀性等因素敏感，不能准确的测量组织的T2时间。,梯度回波序列,GRE,RF,Gs,S,Gp,Gr,TE,TR,FID,Echo,用小于90 的射频脉冲激发，并采用较短TR。 使用翻转梯度取代180 重聚脉冲。,GRE,GRE,GRE,特点： 翻转角（FA）与TR结合使用可决定T1的加权 图像都具有一点T2*加权的成份 TE控制了T2*失相的数量，TE短，T2*成份少，TE长，T2*成份多,GRE,常见的参数如下：T1加权像：大的翻转角 700900短的TE 510 ms , 短的TR50 msT2*加权像小的翻转角500200长的TE 1525 ms 短的TR 质子密度加权像小的翻转角 500-200短的TE 510 ms 短的TR,梯度回波序列按在序列末尾对剩余横向磁化的不同处理方法分为两大类:采用相位重聚序列采用扰相技术序列,GRE,GE Siemens Picker GRASS FISP FAST SPGR FLASH RF spoiled FAST SSFP PSIF CE-FAST FSPGR turbo-FLASH RAM-FAST,各种梯度回波序列的不同缩写,扰相梯度回波序列,当TR短于组织的T2时，在下一个RF脉冲激发时，xy平面仍保留有相当的MXY ，在每个脉冲周期的信号检测后施加扰相脉冲或RF扰相梯度，使残留的失相，当下一周期的RF脉冲激发前， MXY被破坏消失为零，因而只有MZ对下一个MR信号有贡献,SPGR对剩余横向磁化矢量的射频扰相,第一次RF,M0,Mz,Mxy,第二次RF,第三次RF, 0, 180,每个射频脉冲都随即选取不同的相位，使翻转后的剩余横向磁化矢量相互抵消，得到稳定的信号和T1加权。,影响扰相梯度回波序列因素,反转角度：大角度时图像倾向于T1W，小角度时图像倾向于PDW和T2*W TR: 长TR图像权重于T2*W和质子像 TE: 长TE图像权重于T2*W,相位聚合的梯度回波序列,相位聚合的梯度回波序列不是破坏残留的MXY，而是保持其状态，在每个周期的信号检测后施加与相位编码大小相同、方向相反的梯度脉冲，使离散的相位重聚，形成最大的横向相位一致性。 MZ和MXY在连续的RF脉冲之间保持恒定， MZ和MXY对MR信号均有贡献.,影响相位聚合梯度回波序列因素,TR： 一般短于组织的T2时间（小于100ms)达到的稳态MXY 小角度时图像倾向于T2W和质子加权像 大角度时图像对比对T2/T1比值敏感，具有大T2/T1比值的结构为亮信号,GRE和SPGR的图像对比度,GRE序列采用小的翻转角（2030 ）和较长的TR（200600ms）来获得T2*加权。 SPGR序列采用较大的翻转角（3050 ）和短的TR（4060ms）来获得T1加权。,GRE T2*,SPGR T1,梯度回波序列,优点：显著的缩短了扫描时间；改善了由于器官移动形成的伪影，可用于快速成像、定位像以及血管成像等。 缺点：易产生磁敏感伪影，铁质沉积部（如基底节、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。小翻转角和T2*驰豫使信号较弱且衰减很快，信噪比较差。,GRE双回波,脂肪和水具有不同的进动频率，其相位差会随时间而发生周期性改变。,fat,water,out of phase TE = 2,1 ms,in phase TE = 4,2 ms,IN,OUT,在1.5T场强下，当TE2.3ms时，水脂反相位。同时含水和脂肪的组织及水脂交界面信号减低。 TE4.6ms时，水脂同相位，同时含水和脂肪的组织信号增强。临床常用于肝脂肪侵润和肾上腺肿瘤的检查。,梯度回波序列(T1W),屏气 未压脂 强化 压脂,梯度回波序列T1加权像,稳 态 双 回 波 三 维 扫 描 技术,GRE临床的应用,2D、3D的MRA成像 急性创伤、中风的快速成像 单次屏气的扫描 动态增强扫描， 脂肪抑制技术 对软骨损伤、纤维软骨的退行性病变敏感性高,五、平面回波成像序列,平面回波成像（echo planar imagine, EPI）是在射频脉冲激发后利于梯度场的连续正反向切换，从而产生一连串梯度回波。利用相位编码与射频脉冲激发读出梯度场相互配合，完成空间定位编码。 EPI：一次射频脉冲激发采集多个梯度回波,EPI只是MR信号的一种采集方式，并非真正序列，需与MRI普通脉冲序列的任何形式的RF脉冲结合。 有SE-EPI 、GRE-EPI、 DW-EPI 、 FLAIR-EPI,EPI,EPI的K空间充填方式,90,180,RF,Gs,S,Gp,Gr,TE/2,TE/2,FID,Echo,SE-EPI,T2衰减曲线,T2*衰减曲线,自旋回波包络,SE-EPI与FSE的比较,相同点： 都有180 重聚脉冲，一个TR内产生多个回波，填充K空间的多条线。 在相同的TR、TE下产生相似的T2对比。不同点： SE-EPI只有1个180 重聚脉冲，相对应只有1个真正的自旋回波。 SE-EPI利用快速切换的读出梯度来产生其余的梯度回波，其速度要比重聚脉冲快的多，因而可以采用更长的回波链和更多的层面数，SAR值也要低的多。,RF,Gs,S,Gp,Gr,FID,Echo,GRE-EPI,T2*衰减曲线,GRE-EIP与GRE的比较,相同点： 都用小于90 的射频脉冲激发。 都用读出梯度来产生梯度回波。 在相同的TR、TE（eff）下产生相似的T2*加权像。不同点： GRE-EPI一个TR期间内产生多个梯度回波，填充K空间的多条线。 GRE-EPI读出梯度的正向和反向都能产生回波，前一个回波的读出梯度就是后一个回波的散相梯度。,对比度：有所选脉冲序列决定，使用相同TR、TE时，SE-EPI图像对比度与标准脂肪抑制的SE相似；而GRE-EPI为T2*的加权像。 信噪比：因采用了较宽的接收带宽，信噪比会下降； T2*的衰减意味组织的自旋更容易离散，也造成信噪比的下降,EPI序列的图像特点,SE、FSE、EPI的比较,SE(TR/TE=2500/80) FSE(TR/TE=2500/80) EPI(TR/TE=2500/80)ETL=12 16 SHOT 扫描时间8：30 扫描时间3：50 扫描时间2：30,三种序列的比较,A.SE 序列8分钟 B.FSE序列屏气20秒C.EPI序列屏气18秒,分辨率与自旋回波类似；有效地利用每个单位时间内的MR信号；减少了运动伪影；同时进行功能及形态学成像；三维数据采集和高的时间分辨率有利 于动态研究,EPI的优点,对梯度系统要求高；易受各种伪影的影响；由于梯度场的快速切换,可能会对 肌肉和神经系统产生副作用,EPI的缺点,EPI的图像特点,由于回波链时间较长且没有多次180 重聚脉冲，因而磁场不均匀引起的相位差会随时间而累积，引起相位方向的几何形变。,*增加接收带宽 *增加激发次数 *采用斜坡采集 可以减少几何形变,EPI的临床应用,头部成像：弥散、灌注、脑功能成像，急性创伤，不和者及婴幼儿的快速扫描。 腹部成像：灌注成像和屏气的快速扫描。 心脏成像：心脏动态学检查， 功能分析，冠状动脉造影及心肌灌注成像,EPI的临床应用,速度快：可用于快速脑成像和腹部屏气成像,对磁化效应敏感：可用于脑功能成像（fMRI)和灌注成像(PWI),Fast Imaging - EPI,高b值，高弥散敏感性,b=1000,b=2500,b=1000,b=2500,ASSET - AST（空间敏感编码并行采集技术）,用于减少扫描时间 减少EPI伪影用于相控阵线圈,1.0 T ASSET T1 肝脏 256x192, 20s, 24 层,注意 需做ASSET 校正扫描调整线圈信号特性,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,FSE家族,SE家族,EPI家族,GRE家族,衍生关系,加速关系,类比关系,思考题,1、T1与T1W的区别； 2、请列出MRI基础图像及各自特点。,