磁共振简易原理、脉冲序列及临床应用

2019/6/10
IR序列应用： ①主要用于产生T1WI和PDWI； ②形成重T1WI，成像中完全除去T2作用； ③除重T1WI外，主要用于脂肪抑制和水抑制。
201I9R/6-/1T01WI, 冠状面
SE-T1WI，横断
IR-T1WI，横断面
1.短TI反转恢复序列
脂肪组织T1非常短，IR序列采用短的TI值 （≤300ms）抑制脂肪信号，该序列称短TI反转恢 复序列（short TI inversion recovery，STIR）；
B
长TR 时间ms
PDWI 组织信号高低取决 于质子含量高低； 脂肪及含水的组织 均呈较高信号；
2019/6/10
SE序列 临床应用
腕关节高分辨
2019/6/10
SE－T1WI
左枕叶脑脓肿
2019/6/10
SE－T1WI
SE-T1WI增强扫描
（二）快速自旋回波序列
快速自旋回波（fast spin-echo，FSE）序列：在一个TR 周期内先发射一个90°RF脉冲，然后相继发射多个 180°RF脉冲，形成多个自旋回波；
LAD RCA
RCA LAD
2019/6/10
Courtesy oRf iNgohrtthcworeostnearnryUanritveerysity Ho
在读出梯度方向施加一对强度相同、方向相反的梯度磁场，使 离散的相位重聚而产生回波，该回波被称梯度回波。
2019/6/10
常规GRE序列的结构
• (1)射频脉冲激发角度小于90 ° • (2)回波的产生依靠读出梯度场（即频率编
码梯度场）的切换
2019/6/10
GRE序列的基本特点
（1）采用小角度激发，加快成像速度； （2）采用梯度场切换采集回波信号，进一步加快采集速度； （3）反映的是T2*弛豫信息而非T2弛豫信息； （4）GRE序列的固有信噪比较低； （5）GRE序列对磁场的不均匀性敏感； （6）GRE序列中血流常呈高信号。
• 射频发射器及MR信号接收器--是为了产生临床 检查目的不同的脉冲序列，以激发人体内氢原 子核产生MR信号。
• 以上这些部分负责MR信号产生、探测与编码。
11:06
7
11:06
8
11:06
9
11:06
10
优点 多方位成像 多参数成像
缺点 成像速度慢 成像空间小、噪音大
磁共振成像 软组织分辨率高
一个TR内获得多个相位编码数据，可用较少的TR周期获 取K空间的全部数据，形成一幅图像，缩短扫描时间；
与SE序列相比，FSE序列的扫描时间降低了ETL倍。
2019/6/10
SE2019/6/10
FSE
TSE-T2WI
2019/6/10
2019/6/10
（三）反转恢复序列 IR ：180°+90°+180°
2019/6/10
T2加权像（T2WI）
长TR（1500--2500ms）
长TE（80--120ms）
100%
TR足够长，可以剔除T1
时间对图像对比的影响，
使序列主要反映组织T2
时间的差别，呈T2WI。
0
2019/6/10
A 短T1组织 短TR
B 长T1组织
长TR 时间ms
T2WI （T2 weighted imaging） 突出组织横向弛豫差别； T2长的组织，高信号； T2短的组织，低信号； 没有T1的信息。
磁共振成像 基本原理
一、基本原理
1.含单数质子的原子核，例如 人体内广泛存在的氢原子 核，其质子有自旋运动， 带正电，产生磁矩，有如 一个小磁体；
2.小磁体自旋轴的排列无一定 规律，但如在均匀的强磁 场中，则小磁体的自旋轴 将按磁场磁力线的方向重 新排列。
11:06
2
3.在磁场中用特定频率 的射频脉冲（RF）进 行激发，氢原子核吸 收一定的能量而发生 了核磁共振现象；
一旦脑脊液信号为零，异常组织、特别是含水组织周围的 病变信号在图像中会很突出，提高了病变识别能力。
在FLAIR序列中，由于脑脊液信号为零，TE可以较长，可 获得更重的T2WI。
1.5T抑制纯水（自由水）的TI＝3500ms×70％＝2500ms
2019/6/10
TSE-T2WI
FLAIR (TIR)，TI=2500ms
4.停止发射射频脉冲， 则被激发的氢原子核 把所吸收的能量逐步 释放出来，这个能量 即是磁共振成像的基 础—MRI信号；
11:06
3
5.纵向弛豫时间：
• 又称自旋-晶格弛豫时间， 为纵向磁化由零恢复到 原来数值的63％所需的 时间，简称T1；
6.横向弛豫时间：
• 又称自旋-自旋弛豫时间， 为横向磁化由最大减小 到最大值的37％所需的 时间，简称T2；
（四）梯度回波序列
GRE又称为场回波（FE）；，此序列由于获取回波的方式是利用 梯度场的切换产生的，所以称之为梯度回波序列；
序列构成：用＜90°（α ）RF脉冲激发，采用较短的TR时间， 用反转梯度取代180°复相脉冲；
GRE序列的激发脉冲发射后，由于梯度场的散相作用，横向磁化 矢量快速弛豫，信号消失；
1.5T抑制脂肪的TI＝225ms×70%＝157.5ms
STIR主要用于T2WI的脂肪抑制；
STIR不受磁场均匀性影响，脂肪抑制效果好，信 号均匀。
2019/6/10
STIR
2.液体抑制反转恢复序列（T2-FLAIR）
FLAIR序列：采用长TI和长TE，产生液体信号为零的T2WI， 是水抑制的成像方法。
2019/6/10
射频脉冲 层面选择梯度 相位编码梯度
90°
频率编码梯度
MR信号
FID
脉冲序列流程
示意图
2019/6/10
180°
TE TR
90°
t t t
Echo
t
t
二、常用脉冲序列及临床应用
（一）自旋回波序列（SE）
先发射一个 90°RF脉冲， 间隔TE/2时间 再发射一个 180°RF复相 脉冲，再经 TE/2时间间隔 出现回波，测 量回波信号的 强度。
180°
180° 90°
180°
FID
Echo
TI
TE
TR
2019/6/10
IR = 180°预脉冲＋SE
纵
纵
向
向
磁
磁
化
化
矢
矢
量
量
Time （ms）
Time （ms）
90°脉冲后的纵向弛豫
180°脉冲后的纵向弛豫
与90°脉冲相比，180°脉冲能将组织的纵向弛豫差
别增加1倍，也就是说T1对比增加1倍
9/6/10
质子密度加权像（PDWI） 100%
短T2组织
长TR（1500--2500ms）
A
短TE（10--25ms） 长TR剔除T1影响，短
TE剔除T2影响，所以 图像对比只与氢质子
0
短TE
100%
短T1组织
A
密度相关，形成PDWI。
2019/6/10
0
长T2组织
B
时间ms 长T1组织
一、脉冲序列的基本概念
脉冲序列：为了不同成像目的而设计的一系列射频脉冲和梯度脉 冲以及信号采集时刻在时间顺序上的排列组合。 MR图像对比度很大程度上取决于RF脉冲的发射方式和间隔、FID 的读取方式、选择的梯度磁场的引入方式、选择的空间分辨力等因 素有关。 脉冲序列的分类 按检测的信号类型分类：直接测定FID信号的序列、直接测定自 旋回波的序列、直接测定梯度回波的序列。
2019/6/10
扰相GRE临床应用
FFE-T1WI
2019/6/10
FLASHT2*WI
TR＝640ms
TE＝36ms
Flip angle＝ 20°
肝脏动态增强扫描三期图像
2019/6/10
2019/6/10
MRA
3D-TOF MRA
2019/6/10
心脏功能 成像
Left coronary arteries
特点
唯一在体分析组织代谢情况 及化学成分的成像方法
对骨化及钙化不敏感、对含 气组织成像效果差
禁忌症较多、图像易受各种 因素干扰
无骨骼伪影 无电离辐射
空间分辨率稍差 设备复杂昂贵、检查费用高
三、常用检查方法
• 平扫 • 增强 • 血管成像 • 水成像 • 其它
11:06
12
磁共振脉冲序列及临床应用
2019/6/10
T1加权像（T1WI）
短TR（200--600ms） 100% 短TE（8--20ms）
短T2组织
TE足够短，可以剔除 T2对图像对比的影响， 使序列主要反映组织 T1的差别，呈T1WI。
A
0 短TE
长TE
2019/6/10
长T2组织
B
时间ms
T1WI （T1 weighted imaging） 突出组织纵向弛豫差别； T1长的组织，低信号； T1短的组织，高信号； 没有T2的信息。
11:06
4
7.人体不同器官的正 常组织与病理组织 的T1 、T2是相对 固定的，而且它们 之间有一定的差别；
• 这种组织间弛豫时 间上的差别，是 MRI的成像基础。
11:06
5
11:06
6
二、磁共振设备
主磁体--有常导型、超导型和永磁型三种；
• 梯度线圈--梯度磁场为人体MR信号提供了空间 定位；