磁共振序列及技术.doc

自旋回波序列类1. SE （常规自旋回波序列）（Spin Echo）(西门子也称SE)根据TR的TE的不同组合，可得到T1加权像（T1WI ）， 质子加权像（PDWI），T2加权像（T2WI）。T1WI 现正在广泛使用于日常工作中，而 PDWI和T2WI因扫描时间太长几乎完全被快速SE取代。2. FSE （快速自旋回波序列）（Fast Spin Echo）（欧洲厂家西门子和飞利浦以“turbo”来表示快速，故称之为TSE（Turbo Spin Echo）该序列的优点是（1）速度快，图像对比不降低，所以现在尤其在T2加权成像方面几乎已经完全取代了常规SE序列而成为临床标准序列。（2）与常规SE序列一样，对磁场的不均匀性不敏感； 该序列的缺点有（1）如采集次数不变，S/N有所降低，一般多次采集；（2）T2加权像上脂肪信号比常规SE像更亮，显得有些发白，易对图像产生干扰，解决的方法主要是用化学法或STIR序列进行脂肪抑制；（3）当ETL8以后，图像高频部分缺失，导致一种滤波效应产生模糊，常在相位编码方向上出现图像的细节丢失；（4）RF射频能量的蓄积；（5）磁化转移效应等。3.SS-FSE （单次发射快速SE）（Single shot FSE RARE）（西门子称SS-TSE）4.HASTE （半傅里叶单发射快速SE序列）（half-fourier acquisition single-shot turbo spin-echo）（西门子也称HASTE）该序列的有效回波时间可较短，例如80ms，提高了信噪比和组织对比。HASTE序列应用越来越广泛，除用于不能配合检查的患者外，还因速度快，在腹部成像中应用较多。如用于不能均匀呼吸又不能屏气的病例，磁共振胰胆管成像（MRCP）、磁共振尿路成像（MRU）、肝脏扫描中增加囊性病变与实性病变的对比、显示肠壁增厚和梗阻性肿块、肿块表面和肠壁受侵犯情况、MR结肠造影等。 5.FRFSE (fast recovery) （快速恢复快速自旋回波序列）（西门子为TSE-Restore）（1）在实际工作中，经常会遇到T2WI扫描时TR不能降低，但扫描层次却较少的场合，比如脊柱，颈椎矢状位等，此时梯度的工作周期远未接近100%， 此时采用FRFSE序列，减少TR，可提高工作效率，或改善图像质量（增加采集次数）。 (2)在实际工作中，例如1.5T MR头颅扫描时TR常选2500ms，但选择FRFSE后，TR可短至1300ms，图像质量并无明显降低。 使用方法：西门子公司机器的TSE有两种，一种是普通TSE；另一种是TSE-Restore。在参数调整界面的“contrast”卡中勾选“Restore Magn.”项，如不勾选，即为普通TSE6.IR （inversion recovery）（反转恢复序列）（西门子也称IR）7.FIR ( fast inversion) （快速反转恢复序列）（西门子称作TIR/IR-TSE）反转恢复序列引入RARE技术，提高了扫描速度。但这里有一问题应引起注意。在FIR（或TIR）成像过程中，水平X轴上方有“magnitude detection”与X轴下方“phase sensitive detection”呈对应关系。如检到X轴下方组织信号，但在图像上以其幅度绝对值来表示，可以想像，图像中只有相当于X轴水平的信号值是最低的，图像中无物体的空白背景处应该呈低信号黑色。这时西门子公司将此序列称之为TIRM（turbo inversion recovery (modulus) magnitude）；而如同样的信号不以幅度绝对值来表达，而是以实际的值来显示，此时图像背景仍然相当于X轴水平的信号值，但却是灰色（即中等信号），成像组织中的信号有可能低于背景的信号，此时称之为TIR Real。8. FIR-T1WI ( fast inversionT1WI)（快速反转恢复T1加权序列）(西门子称IR-TSE T1WI)9. STIR （Short TI Inversion Recovery） （短反转时间反转恢复）（西门子也称STIR）TI（(time of inversion)反转时间在1.5T MRI上约130ms，使得脂肪组织返至x0y平面时成像，即成为脂肪抑制序列。10.FLAIR (fluid attenuated inversion recovery) （液体抑制反转恢复），（黑水，自由水抑制反转恢复）西门子也称(FLAIR) 在1.5T MRI 上TI约2000-2500ms，令自由水呈低信号，而结合水仍是较高信号，突出炎症、肿瘤等组织。11.Dual IR-FSE （双反转快速自旋回波序列）（西门子称为Dual IR-TSE） 施加两个反转预脉冲，并调整两个TI，突出某一组织。（1）如抑制脑脊液和脑白质，突出脑灰质信号；或抑制脑脊液和脑灰质，突出脑白质信号。（2）心血管黑血（Black Blood）主要技术，第一个是非层面选择反转预脉冲，第二个为层面选择反转脉冲将成像层面的磁化矢量偏转回到原始平衡位，经过一定时间（即TI）之后施加90激励射频脉冲并成像，层面内心肌组织有信号，层面内有信号的血液因流出成像平面而不能成像，层面外被反转的血液此刻其磁化矢量恰至零位，也无信号，产生所谓黑血效应。此技术可再加一选择性脂肪反转脉冲抑制脂肪信号，称为三反转FSE序列，对心脏肿瘤、心包和心肌病变的鉴别诊断具有重要意义。12. Propeller（periodically rotated overlapping parallel lines with enhanced reconstruction螺旋桨技术,GE）（西门子称为Blade，刀锋技术）应用于FSE及FIR，一个回波链在低K空间采集，下一回波链则在频率编码和相位编码都旋转一定角度的低K空间采集。最后的结果是（1）整个K空间内，低K空间有大量信息重叠，图像S/N必然较高；（2）运动伪影不再沿相位编码方向被重建，而是沿放射状被抛射到FOV之外；（3）整个过程需复杂的数据处理。 该技术（1）可在头颅，腹部减少运动伪影，（2）也可在FSE-EPI 弥散加权成像（DWI）中减少磁敏感伪影和金属伪影。梯度回波序列类13.扰相GRE（gradient recalled echo），西门子称 快速小角度激发 (fast low angle shot, FLASH）一使用方法：西门子直接选序列，但在该序列参数设置界面的对比（contrast）卡中选上“RF spoil”选项 ，可增加扰相效果。二扰相GRE的临床应用：（1）上腹部T1WI，可加脂肪抑制，结合屏气技术，图像对比良好，还可行三期动态增强扫描。（2）关节软骨T1WI，短TE (10ms) 时，透明软骨呈高信号，而纤维软骨、韧带、肌腱、关节液、骨及骨髓均呈低信号。（3）脊柱、大关节和出血病变T2WI，较敏感（4）同相位反相位成像即化学位移成像：脂质和水中的质子的进动频率略有不同，脂肪中质子稍快，二者差别约3.5ppm，相当于150Hz/T。在1.0T场强下每3.33ms发生一次同相或反相。导致既含水又含脂质的像素的信号周期性降低。化学位移成像的应用：反相位像上水脂混合组织信号衰减明显，纯脂肪组织信号没有明显衰减，脂肪组织脏器呈现出勾边效应。临床上判断肾上腺结节是否为腺瘤（因其含脂质），脂肪肝诊断与鉴别诊断，判断肝局灶性病灶内是否含脂质，并有助于肾脏或肝脏血管平滑肌脂肪瘤的诊断和鉴别诊断。（5）TOF法MR血管成像，例如2D或3D椎动脉成像，心脏的亮血成像。（6）对比剂增强MRA（CE-MRA），T1WI像上注射对比剂后一定时期内，含对比剂的血液的T1值变短（呈高信号），甚至短于脂肪组织。通过MIP、MPR、VR及SSD等后处理方法得到血管像，实用中应掌握MRI参数、对比剂注射时间，剂量以及用脂肪抑制技术或蒙片减影技术来消除脂肪组织信号等。（7）三维扰相GRE T2*WI 序列用于磁敏感加权成像(susceptibility weighted imaging,SWI) 该序列实质上是3D FLASH T2WI(如上述)，采用较长TE（对磁场不均匀敏感），小角度。但该方法需同时采集两种图像。因MR信号经解调之后可得幅度和相位两个信息，一般只对其中幅度信息成像到强度图像即平时所常用的图像（或称幅度图像）。另一种是相位图像。将相位图校正，并与强度图叠加即得到磁敏感加权像。血红蛋白及其降解产物（分氧合血红蛋白、去氧血红蛋白、正铁血红蛋白和含铁血黄素四种状态）中以去氧血红蛋白和含铁血黄素表现的磁敏感性较强。非血红蛋白铁（铁蛋白）和钙化也表现较强的磁敏感性。它们均可加快MR信号的去相位，造成T2*缩短，信号减低。根据这一机制SWI在临床上可用于脑创伤、小血管畸形、脑血管病等诊断以及MR功能成像（主要是BOLD）研究。14.三维容积内插快速扰相GRE 其本质是T1加权的三维扰相GRE，西门子公司称为“容积内插体部检查”（volume interpolated body examination, VIBE）；该序列的要点是:（1）：使用小角度的激发脉冲（10-15 ）、超短TR（3-8ms）、极短的TE（1-3 ms）（2）：采用多通道线圈，并行采集以提高S/N（3）容积内插重建技术，可以较少的数据量得到较多的图像，提高了速度。（4）加入了脂肪抑制，减少腹部脂肪信号的干扰。（5）3D采集S/N高，可行各方向重建（6）用于无需屏气的软组织动态增强扫描，如乳腺、体、四肢等。（7）用于胸腹部屏气动态增强扫描 15.普通SSFP（steady state free precession，普通稳态自由进动）；（西门子称为稳态进动快速成像fasst imaging with steady state precession, FISP）（） 用相位重聚的方法使剩余磁化稳定在一定水平，并使剩余磁化保留至下一个周期，这样得到的回波信号要高于用扰相法得到的信号。如组织T2*较长，用短TR和大时，可得到比FLASH更强的信号。此信号与T2/T1相关。所以像尿液、脑脊液这样的长T2物质，在FISP像上显得更亮。此类序列用于TOF法血管造影效果较好（但目前更多地被扰相GRE序列所取代）。该序列中长TR 2D T2*加权和3D都可用于大关节（如膝关节半月板、软骨等）检查。16Balance-SSFP 平衡式SSFP，（普通稳态自由进动 平衡式普通稳态自由进动）（西门子称为真稳态进动快速成像 True FISP） TrueFISP 序列的特点是在三个梯度方向上都进行了相位补偿，即施加重聚焦梯度，所以在成像时以恒定速度流动的质子不会在各个周期中产生并累积出附加相移，即该序列不会出现流动信号相失所造成的信号损失。所以适合从CSF（脑脊液）或慢速流动的血液中获得很强的信号。与其它的稳态不相干梯度回波序列相比，TrueFISP 的信噪比和对比度都要高出很多。正是由于TrueFISP 序列的这种特性，它特别适合用于心脏定位及动态成像、神经系统成像，内耳及关节的高分辨率成像等。尤其是心脏成像，TrueFISP 所显示的心肌与血流的对比度，是目前其他序列所不能比拟的，因而得以广泛的应用。序列对比：FLASH 类 FISP 类 TrueFisp 类对比度T2* T2* T2/T1 信噪比低中高但是, TrueFISP图像不是真正的T2 加权，应是T1/T2加权像。与普通的梯度回波相比，TrueFISP 图像的信噪比和对比度都要高得多，而成象时间则要短得多，将近相差10 倍。但与真正的T2 加权图相比，脑脊液与周围组织的对比度要明显高于T2 加权像。所以该序列常用于显示液体和软组织之间的对比，而不适用于实质性脏器内部实性病变的检查。 TrueFISP 图像是T1/T2加权TrueFISP 脉冲序列的应用因为TrueFISP 序列具有成像速度快，流体的对比度高等优点，特别适合心脏动态成像。也可以用于血管造影、脊髓造影、腹部成像、关节成像等。17.双激发Balance-SSFP（双激发普通稳态自由进动） (西门子称为constructive interference in the steady state, CISS,) 实际上是用两次射频激励但相位编码方向不同，得到两组TrueFISP像，将其合二为一，可消除条纹状伪影，多以3D模式用于内耳水成像、脑神经及脊神经根的显示等。CISS（相长相干稳态）序列和DESS （双回波稳态）序列都是在TrueFISP 序列的基础上演化而来，CISS 序列适用于内耳迷路的三维成像，而DESS 序列则更适用于关节成像，二者均具有很高的信噪比和亚毫米级的空间分辨率，对比强烈。 18.二维IR-FGRE T1W1，（2D inversion recovery fast gradient recalled echo）二维反转恢复快速梯度回波T1加权(西门子又称Turbo FLASH T1WI) 在前述梯度回波序列中，如进一步使TR、TE变短，显然可以缩短采集时间，但短TR和短TE使信号对比不足，为解决这一问题，采用了一种与上述反转恢复SE类似的思路，使用了称之为磁化准备脉冲的方法来增加MR信号的对比特征。这一类序列即是所谓的磁化准备快速梯度回波（magnetization prepared fast gradient recalled echo, MP-FGRE）。扫描速度极快，单层图像采集时间为1s甚至更短。 19三维IR-FGRE T1WI （3D inversion recovery fast gradient recalled echo T1WI ）(三维翻转恢复快速梯度回波T1WT)（ 西门子称为 MP-RAGE）20 SR-FGRE T1WI（saturation recovery fast gradient recalled echo）（饱和恢复快速梯度回波）（西门子称为Turbo FLASH(SR Prepulse)）21. T2- FGRE (t2 prepared fast gradient recalled echo ) （T2准备快速梯度回波） （西门子称为Turbo FLASH T2WI）22. PSIF 翻转稳态自由进动成像 此序列为西门子公司称谓。该序列从时序安排上看，它与FISP（见15）正好相反，所以给它命名为PSIF。但PSIF对流动的液体引起的去相位非常敏感，表现为低信号，只有静止的液体表现为明亮的高信号。利用这一特点该序列过去成功地用于MRCP、脊髓造影MRM、内耳和各组颅神经的显示，但现在主要用于大关节的三维T2WI上。23. DESS（dual echo steady state）(双回波稳态进动成像)(西门子同DESS) 它是将FISP和PSIF合二为一而成，现3D DESS 序列多用于大关节的3D成像，并可能仍是双颌成像的标准序列。24 MEDIC(multiple-echo data image combination)（多回波合并成像）（西门子同MEDIC) 一次小角度射频脉冲激发后采集多个梯度回波（3-6个），然后将这些回波合并，以提高S/N。目前主要是T2*WI，用于颈椎的显示椎间盘和脊髓的灰白质、膝关节、脊神经根等。回波平面成像类25EPI：回波平面成像（echo planar imaginga）（西门子同称EPI） 它有减小磁场不均匀的作用，可高速地获取T2、T1像，扫描时间大约是FSE的四分之一。 现在EPI序列之所以应用越来越广泛，关键是成像速度的显著加快，随之而来的一个重要优点是有效地减少了各种运动对图像质量的影响。在临床应用方面：（1）单次激发GRE-EPI T2*WI，1s可完成数十幅图像。用在对比剂首次通过灌注加权成像，基于BOLD的脑功能成像。（2）单次激发SE-EPI T2WI序列，1s可成像十几幅。用于不能配合患者的头部、腹部检查。如在该序列基础上施加扩散敏感梯度场，即可进行水分子扩散加权成像（DWI）和扩散张量成像（DTI）。 EPI对硬件有一定的要求 ，第一要有极高的磁场均匀度，第二要有高性能的梯度电源和图像采集的速度，射频线圈也需特殊设计。 使用中EPI的化学位移、磁敏感性伪影都较严重，梯度场切换率太高后可能产生神经肌肉刺激性抽搐26IR-EPI T1WI （inversion recovery echo planar imaging T1WI） (反转恢复平面回波成像T1WI)（西门子同IR-EPI T1WI）临床上用得少，用于心肌灌注和腹部脏器灌注。27GRE-EPI （gradient recalled echo echo planar imaging）(梯度回波平面回波成像)（西门子同GRE-EPI）28SE-EPI (spin echo echo planar imaging) (自旋-平面回波成像)（西门子同SE-EPI）29.GRASE（GR Adient and spin Echo） （梯度 自旋回波）（西门子称为TGSE （turbo gradient spin echo） 该序列是FSE与EPI的结合，FSE中的各回波附近伴随数个梯度回波，速度明显加快了但信噪比S/N也得到了明显提高。磁敏感伪影相应减少，但比FSE敏感