第六节 梯度回波
梯度回波序列的原理及应用
梯度回波序列的原理及应用1. 梯度回波序列的定义梯度回波序列是指在核磁共振成像（MRI）技术中，通过改变磁梯度的强度和方向，使组织产生不同的回波信号序列。
这些回波信号序列反映了组织的磁共振性质，通过对这些信号进行分析和处理，可以获取组织的结构和功能信息。
2. 梯度回波序列的原理在MRI技术中，使用了磁场梯度对组织进行激励和检测。
当梯度磁场强度变化时，不同位置的组织会产生不同的磁场频率偏移，从而产生不同的回波信号。
通过改变磁场梯度的强度和方向，可以控制回波信号的形成和采样。
具体来说，梯度回波序列由三个步骤组成：选择性激发、梯度编码和回波采集。
首先，在选择性激发步骤中，使用RF脉冲激发特定区域的组织，将其激发到共振状态。
然后，在梯度编码步骤中，通过改变磁场梯度的强度和方向，使得不同位置的组织产生不同的相位偏移，从而形成不同的回波信号。
最后，在回波采集步骤中，使用接收线圈接收回波信号，并进行采样和数字化处理。
3. 梯度回波序列的应用梯度回波序列在医学影像领域具有广泛的应用。
以下列举了一些常见的应用场景：•结构成像：梯度回波序列可以用于获取组织的结构信息，例如脑部、胸部、腹部等器官的成像。
通过对回波信号的采集和处理，可以生成高分辨率的结构图像，帮助医生进行疾病的诊断和治疗。
•功能成像：梯度回波序列还可以用于获取组织的功能信息，例如脑部的功能成像。
通过对回波信号的采集和处理，可以定量地测量脑血流和代谢的变化，揭示脑部功能活动的特征和机制。
•弥散成像：梯度回波序列可以用于测量组织中水分子的弥散性质。
通过改变梯度磁场的强度和方向，可以获得弥散加权成像，帮助研究水分子在组织中的运动轨迹和速度，对肿瘤诊断和治疗等方面具有重要的意义。
•导向成像：梯度回波序列还可以用于导向成像，通过改变梯度磁场的方向，可以选择性地激发和检测特定方向上的组织。
例如，在心脏成像中，可以使用梯度回波序列获取心脏运动的信息，对心脏功能进行评估和分析。
梯度回波的原理及应用实例
梯度回波的原理及应用实例1. 梯度回波的概述梯度回波是一种常用于医学影像学中的图像处理技术。
它利用不同组织之间的信号差异，通过梯度的计算来增强图像的对比度。
梯度回波可以有效改善图像的清晰度和辨识度，对医生进行诊断和治疗提供了重要的参考。
2. 梯度回波的原理梯度回波的原理基于磁共振成像（MRI）技术。
MRI利用梯度场和射频脉冲来产生图像。
在梯度槽中施加不同的梯度场，通过改变局部磁场的相关性，可以在图像中生成不同的信号。
梯度回波的原理主要包括以下几个步骤： 1. 梯度场施加：在MRI扫描过程中，通过改变梯度场的强度和方向，使梯度磁场作用于患者的局部组织。
不同组织对梯度磁场的敏感性不同，会产生不同强度的信号。
2. 信号接收：患者接收到梯度场的信号后，会通过感应线圈将信号传递给接收机。
接收机会将信号进行放大和处理。
3. 图像重建：接收到的信号经过放大和处理后，会转化为图像。
图像根据梯度场的变化来揭示不同组织的特征。
3. 梯度回波的应用实例梯度回波在医学影像学中有广泛的应用，以下是一些实际应用实例：3.1 脑部肿瘤诊断梯度回波可以用于脑部肿瘤的诊断。
通过对脑部进行MRI扫描，利用梯度场的变化来揭示肿瘤的位置和形态。
医生可以根据图像上的明暗程度和形状来判断肿瘤的性质，并制定相应的治疗方案。
3.2 心脏功能评估梯度回波可以用于评估心脏的功能。
通过对心脏进行MRI扫描，并利用梯度场的变化来观察心脏的收缩和舒张过程。
医生可以根据图像上反映的心脏尺寸、形态和运动变化来判断心脏的功能状态，并做出相应的治疗建议。
3.3 关节疾病诊断梯度回波可以用于关节疾病的诊断。
通过对关节进行MRI扫描，利用梯度场的变化来观察关节软组织的状况，如关节囊、韧带、滑膜等。
医生可以根据图像上的明暗程度和形态来判断关节疾病的程度，并制定相应的治疗方案。
3.4 肌肉损伤评估梯度回波可以用于肌肉损伤的评估。
通过对肌肉进行MRI扫描，利用梯度场的变化来观察肌肉组织的状况，如损伤区域、水肿程度等。
梯度回波的原理及应用图
梯度回波的原理及应用图梯度回波的原理梯度回波是一种常用于磁共振成像（MRI）的技术。
它利用梯度磁场来改变磁共振信号的频率，从而获得具有空间位置信息的影像。
MRI基础原理MRI通过对人体或物体施加强磁场和射频脉冲，测量出组织中的磁共振信号来生成影像。
磁共振信号的频率取决于静态磁场和梯度磁场的影响。
梯度磁场的作用梯度磁场是在主磁场的基础上加上一个线性变化的磁场。
它的作用是在空间上引起磁场的变化。
通过改变梯度磁场，可以使磁共振信号具有相位差，从而产生不同位置的信号。
梯度回波的原理梯度回波利用了梯度磁场的变化来产生不同位置的信号。
在成像过程中，梯度磁场的幅度和频率会随时间改变，从而使得回波信号的频率和位置发生改变。
梯度回波的应用图梯度回波技术在MRI成像中有着广泛的应用。
以下是梯度回波在不同领域中的应用图示例：1. 头部成像•即使在头部成像中，梯度回波也是一种必需的技术。
通过改变梯度磁场，可以使成像平面在空间中的位置发生变化，从而获得不同层面的头部影像。
2. 关节成像•梯度回波可用于关节成像，例如膝关节成像。
通过调整梯度磁场，可以获得不同切面的膝关节结构图像，帮助医生进行诊断和治疗。
3. 脑部成像•梯度回波在脑部成像中也发挥着重要作用。
通过调整梯度磁场，可以获得不同方向的神经元束的成像，从而更好地了解脑的结构和功能。
4. 肿瘤检测•梯度回波也被广泛用于肿瘤检测。
通过调整梯度磁场，可以获得不同位置和形状的肿瘤影像，帮助医生评估肿瘤的性质和范围。
结论梯度回波技术是MRI成像中的关键步骤，利用梯度磁场的变化来产生不同位置的信号，从而获得具有空间位置信息的影像。
它在头部成像、关节成像、脑部成像和肿瘤检测等领域中都有着广泛的应用。
通过梯度回波技术，医生可以更好地了解和诊断病情，为患者提供更精准的治疗方案。
讲座五-梯度回波
由于缺乏180°聚相位脉冲，与常规SE序列相比，自旋将会产生更大 的失相位。这会造成对磁化率效应更加敏感。此敏感性增大取决于 我们的应用情况。 比如：1、BTEE序列中有金属，伪影更明显。（不利）
2、磁敏感序列可显示微小出血灶。（有利）
西南医大中医院MRI室 11
首先思考一下，一个小的翻转角α （如5°，30°）。小翻转角造成在施加 射频脉冲后有很大的纵向磁化矢量（图7）。这就意味着纵向磁化矢量完全恢 复到初始值所需要的时间比SE序列中90°射频后的过程要快很多。因此，T1 值不同的两种组织，他们各自的T1曲线之间不会有特别大的差异，因而T1恢 复对图像对比的影响会减小。图8描述了组织A和组织B在两个不同翻转角， 10°和90°时的T1恢复曲线。10°和90°时的T1恢复曲线。由此可知，翻转 角越小，两种组织间的T1差异就越不明显。
首先消除FID，然后在TE使回复，所以被成为梯度恢复回波。
图-7 双向梯度的FID失相位，在正方向梯度的中心恢复
西南医大中医院MRI室 7
至此，我们完全明白了梯度回波最关键、最特征性的三个特性
小角度（α） RF 极短的TR
通过梯度的切换采集回波信号
西南医大中医院MRI室 8
问题3：关于图像那些事 儿？
图-7 小翻转角造成大的纵向磁化 矢量
图-8 当翻转角很小时，区分两种组织间的T1很难。
由此可知，小翻转角降低T1权重。 西南医大中医院MRI室 12
翻转角α小也意味着横向磁化矢量小，因此稳态横向磁化矢量较小，降低T2* 权重。 在此图中，组织A比组织B具有更高的质子密度，也就是N（A）>N(B)。因此， 在同一TE时，A和B的差别主要说明了他们各自的质子密度之间的差别。
磁共振成像(MRI)的基本原理
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纵向磁化对比
由于各种组织的T1不同，在纵向弛豫过程中，不同时 刻各种组织在纵向磁化中的比例不同，因而产生了不 同组织间的纵向磁化对比。也称为T1对比。
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T1加权图像
T1 weighted image
图像的对比主要依赖T1对比称为T1加权（权重） 图像。
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傅立叶变换
• 将时间——强度的信号关系变换为频率——强度的信号关系。这 种数学变换模式称为傅立叶（Fourier transform)变换。
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1DFT重建
• 梯度与梯度磁场 • 层面选择及相关因素Δω=γGz·ΔD • 体素的频率编码及投影
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空间频率与K-空间
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磁共振各种特殊成像技术
• 磁共振血管造影技术(MRA) • 时间飞跃法 (Time of flight) • 相位对比法(Phase contrast) • 幅度对比法(Magnitude contrast) • 对比剂增强法(Contrast enhance)
的磁共振靶核。
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第二节：磁场
• 磁场的概念 • 均匀磁场 • 稳定磁场 • 交变磁场
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磁场
• 物质场 • 对磁性物质的力效应 • 磁场的强度
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均匀磁场
大小方向恒定不变的磁场.
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交变磁场
大小或方向呈规律性变化的磁场
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Y BX=Bsina
B(RF) a
X BY=Bcosa
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第三节：磁场对样体的作用
梯度回波
在Y方向叠加的强度 随X变化的磁场，叫 Y方向梯度场;
B0 0
B0
S
人体的三面
横断面
冠状面
示意图
矢状面
空间的三维
水平磁场 垂直磁场
B0(Z)
Y Z X X Y
Z
一般常导和超导磁体 产生水平磁场，水平 方向（人体长轴）为Z
一般永磁体产生垂直 磁场，垂直方向为Z方 向，人体长轴一般定 义为X方向
二、自旋回波信号
静止磁场中， 宏观磁化与场 强方向一致， 纵向宏观磁化 最大 900射频结束瞬间， 磁化翻转到横向， 开始横向弛豫，即 散相 此时的线圈感应 信号即为自旋回 波信号
施加900射频脉冲， 纵向磁化翻转到横向， 横向磁化最大
施加1800射频脉冲， 质子进动反向,相 位开始重聚
经过与散相相同的 时间后,相位重聚完 全,横向磁化再次达 到最大值
一、傅立叶变换
一维傅里叶变换：F ( )
f (t )eiwt dt ,
1 f (t ) 傅里叶反变换： 2
F ( )eit d
利用傅里叶变换可对不同函数的频率进行分解。 在MRI中，为了对一定共振频率范围内的质子都进行激 发，必须使用时域内的矩形脉冲作为激励的能量。
B又叫梯度磁场，是指沿直角坐标系某坐标方向呈线性 变化的磁场。
三个基本梯度场
在Z方向叠加的强度 随Z变化的磁场，叫 Z方向梯度场； 在X方向叠加的强度 随X变化的磁场，叫 X方向梯度场;
N B0 S N
B0 0 X 0 B0 B0+B(z) Z
B0+B(x)
B0
S N
B0+B(Y) Y
相位编码
GRE梯度回波序列的原理和临床教学内容
➢ 图a示平衡状态下，组织的宏观纵向磁化矢量为100％，没有宏观横向 磁化矢量；图b示90°脉冲激发后，宏观磁化矢量偏转90°，即产生 了一个最大的宏观横向磁化矢量（100%），纵向磁化矢量变为零； 图c示30°脉冲激发后，宏观磁化矢量偏转30°，产生的横向磁化矢 量为90°脉冲的50%，而纵向磁化矢量保留了平衡状态下的86.6%。
常规GRE序列的结构
➢ 常规GRE序列结构图和其他所有序列一样，常规GRE序列也由射频 脉冲、层面选择梯度、相位编码梯度、层面选择梯度（或称读出梯度） 及MR信号等五部分构成。与SE序列相比，常规GRE序列有两个特点： （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）切换。把小角度脉冲中点与回波中点的时间间 隔定义为TE；把两次相邻的小角度脉冲中点的时间间隔定义为TR。
➢Hale Waihona Puke 我们都知道射频脉冲关闭后宏观横向磁化矢量的 衰减（即T2*弛豫）很快，明显快于T2弛豫。 GRE序列利用梯度场切换产生回波，因而不能剔 除主磁场不均匀造成的质子失相位，因此在相同 的TE下，GRE序列得到的回波的幅度将明显低于 SE序列，即便有时SE序列的TE长于GRE序列， 其回波的幅度也常常大于后者。另一方面，GRE
GRE梯度回波序列的原理和临床
自旋回波SE序列和梯度回波GRE序列
脂肪抑制FLASH-T1WI清楚显示胰腺
T1WI动态增强扫描
化学位移成像
Out-of-phase图像的效应
化学位移成像在腹部的临床应用
局灶性脂肪肝
肝细胞癌脂肪变性
肝细胞腺瘤
In-phase
Out-of-phase
右肾上腺腺瘤（肺癌术后4年）
颅脑3D扰相GRE T1WI
T1 and T2
T1-Relaxation: Recovery Recovery of longitudinal orientation of M along z-axis. ‘T1 time’ refers to time interval for 63% recovery of longitudinal magnetization. Spin-Lattice interactions. T2-Relaxation: Dephasing Loss of transverse magnetization Mxy. ‘T2 time’ refers to time interval for 37% loss of original transverse magnetization. Spin-spin interactions,and more.
FLASH序列MRA
3D扰相GRE快速T1WI用于CE-MRA
超快速容积内插3D扰相GRE T1WI
多种高新技术： 高密度线圈 容积内插技术 并行采集技术
Z轴方向部分K空间技术
半回波技术
3D扰相GRE T1WI显示关节软骨
扰相GRE T2*WI
•毛细血管扩张症
Thank you for your attention!
180度聚焦脉冲作用 抵消主磁场恒定不均匀造成失相位质子的相位重聚，获得 真正的T2弛豫图像，产生自旋回波
MR梯度回波的原理及序列应用
MR梯度回波的原理及序列应用一、梯度回波的基本原理1.什么是MR梯度回波？MR（磁共振）梯度回波是一种用于磁共振成像的基本技术之一。
它通过在磁共振设备中施加梯度磁场来引起磁共振信号的回波。
梯度磁场是空间上变化的磁场，它可以让扫描区域的不同位置在不同时间发生共振，从而产生不同的磁共振信号。
2.梯度磁场的产生梯度磁场是通过在磁共振设备中添加线圈而产生的。
一般来说，MR设备中至少有三个梯度线圈，分别用于在X、Y、Z方向施加梯度磁场。
这些梯度线圈可以根据需要产生不同的磁场强度和方向，从而实现空间上的定位。
3.梯度回波的实现梯度回波的过程包括以下几个步骤：•步骤1：梯度磁场的施加。
根据需要，通过控制梯度线圈，施加空间上的梯度磁场。
•步骤2：射频激励。
通过射频线圈，对扫描区域的核自旋进行激励，使其进入共振状态。
•步骤3：梯度回波。
激励后的核自旋会发出磁共振信号，这些信号会被梯度线圈接收到。
•步骤4：信号采集。
采集接收到的梯度回波信号，并进行处理和重建，最终生成MR图像。
二、MR梯度回波的序列应用1.常见的MR梯度回波序列•梯度回波回声序列（GRE）：该序列在梯度回波信号的回波中不使用任何脉冲，可以获得较高的信号强度和更快的图像获取速度。
它在多种成像应用中被广泛使用。
•梯度回波多重回波（GRASE）：该序列结合了梯度回波和回声序列的特点，可以在保持较高图像质量的同时，实现较快的图像采集速度。
•梯度回波快速自旋回声（FSE）序列：该序列通过在梯度回波信号的回波中使用快速自旋回声脉冲来实现更高的图像分辨率和对比度。
•等时梯度回波（SEG）序列：该序列通过在梯度回波信号的回波中使用等时脉冲来减少扫描时间，适用于需要动态观察的成像应用。
2.MR梯度回波的应用领域•脑部成像：MR梯度回波技术在脑部成像中得到广泛应用，可以观察脑的结构和功能，发现异常情况并进行诊断。
•肝脏成像：MR梯度回波可以用于肝脏的解剖、病变检测和评估，对于肝动脉瘤、肝癌等疾病的诊断和治疗中起到重要作用。
一文读懂梯度回波序列原理李懋
一文读懂梯度回波序列原理李懋梯度回波序列（Gradient Echo Sequence）是一种核磁共振成像（MRI）中常用的脉冲序列，用于获取生物组织内部的图像信息。
通过理解其原理，我们可以更好地理解MRI成像的过程。
梯度回波序列的原理基于两个关键概念：梯度场和梯度回波。
首先，我们来介绍梯度场。
梯度场是MRI中产生静态磁场的线圈系统，它们可以在特定方向上产生不同的磁场强度。
一般来说，MRI设备使用三个梯度场，分别是x、y和z方向的梯度场。
这些梯度场可以通过改变电流强度来产生不同的磁场强度。
梯度场是MRI成像中的关键，它们使得我们可以在空间上准确定位不同组织。
接下来是梯度回波。
梯度回波是指在梯度场产生的磁场分布下，回波信号的形成。
当MR系统的主磁场强度被改变时，梯度场会引起信号回波的频率偏移。
这个频率偏移与组织中的磁场分布有关。
通过测量这种频率偏移，可以得到关于组织的图像信息。
具体而言，MRI成像中的信号回波是通过梯度场和脉冲序列的配合来实现的。
首先，我们需要对生物组织中的原子核进行激发。
这可以通过向组织中的原子核施加射频脉冲来实现。
射频脉冲会使得原子核的磁矩偏离平衡状态，产生一个横向磁化强度。
接下来，我们需要利用梯度场来引发频率偏移。
梯度场会使得磁场强度在空间上有一个梯度分布。
我们通过改变梯度场的大小和方向，使得磁场强度的梯度沿着特定轴方向改变。
这个梯度场将引发频率偏移，不同位置的原子核将具有不同的频率。
最后，我们通过检测原子核发出的信号回波来获得图像信息。
回波信号会受到梯度场的影响，信号的强度和频率将与组织中的磁场分布有关。
通过对接收到的信号进行处理和重建，可以生成生物组织的图像。
总结一下，梯度回波序列是通过梯度场和脉冲序列来引发频率偏移，利用回波信号获取生物组织的图像信息。
通过控制梯度场的大小和方向，可以在空间上准确定位不同组织。
理解梯度回波序列的原理对于MRI成像有着重要的意义，可以帮助我们更好地解读和分析MRI图像。
GRE梯度回波序列原理和临床
3. 利用扰相GRE序列进行流动相关的MRA 有关流动相关 MRA的原理将在MRA一节中介绍，这里仅介绍扰相GRE T1WI在MRA中的应用。无论时间飞跃（TOF）MRA还是 相位对比（PC）MRA，也无论是二维MRA还是三维MRA 均可采用扰相GRE T1WI序列，下面就以最常用的三维 TOF MRA为例介绍其临床应用。在1.5 T的扫描机上，三 维TOF MRA序列的TR一般为25 ~ 45ms，选用短的TE （一般为6.9 ms），激发角度一般为20°~30°，根据成 像参数的不同，TA一般为5 ~ 10min。从上述扫描参数可 以看出，三维TOF MRA实际上是一个T1权重比较重的 T1WI，这样可以抑制背景静止组织的信号，而有效地反 映血液的流入增强效应。三维TOF MRA在临床上多用于 头颈部的血管成像。利用扰相GRE序列进行的二维或三维 TOF或PC血管成像技术的优点在于无需注射对比剂即可 清楚显示血管结构。
与常规GRE序列（图42）相比，扰相GRE序列唯一的不同就是在前 一次α脉冲的回波采集后，下一次α脉冲来临前，在层面选择方向、相 位编码方向及频率编码方向都施加了一个很强的梯度场，人为造成磁 场不均匀，加快了质子失相位，以彻底消除前一次α脉冲的回波采集 后残留的横向磁化矢量。
常规GRE序列和扰相GRE序列的临 床应用
以头颅横断面且频率编码方向为左右为例。在射频脉冲激发后（α角），在频率编码方向上 先施加一个右高左低的离相位梯度场（图a、b），这样就造成右边的质子进动频率明显高 于左边的质子，加快了质子的失相位，因而组织的横向磁化矢量很快消失。这时依然在频 率编码方向上施加强度相同，方向相反即右低左高的聚相位梯度场（图a、c），原来进动 频率高的右边质子进动变慢，而原来进动频率低的左边质子进动变快，由于离相位梯度场 造成的失相位逐渐得以纠正，组织宏观横向磁化矢量逐渐恢复（图a上升箭头），当聚相位 梯度场作用时间达到与离相位梯度场一样时，离相位梯度场造成的失相位得以完全纠正， 信号强度得到峰值，从此时刻后，在聚相位梯度场的继续作用下，质子又发生了失相位， 组织宏观横向磁化矢量又开始出现衰减直至到零（图a下降箭头），从而形成一个完整的梯 度回波。
简述梯度回波序列的原理
简述梯度回波序列的原理
梯度回波序列是核磁共振成像（MRI）技术中的一种成像序列。
它利用梯度磁场在空间上变化的特性，通过对采样信号进行频域分析，得到一个频域图像。
梯度回波序列的原理基于磁共振信号的产生和检测。
在MRI中，通过加入静态磁场、梯度磁场和射频脉冲等，可以使磁共振信号以特定的方式产生。
在梯度回波序列中，首先应用一个磁场梯度，使不同位置的原子核具有不同的旋进频率，然后用一个90的射频脉冲瞬间将这些原子核的磁化向量全部置为横向。
在一段时间后，再应用一个180的射频脉冲，将原子核的磁化向量反向翻转，然后让原子核在磁场梯度下重新旋转。
此时，由于不同位置的原子核旋进频率不同，它们在经过一段时间后的相位差就会不同。
最后，通过梯度磁场和接收线圈，将原子核发出的信号采集，并进行频域分析得到图像。
梯度回波序列的关键是通过控制梯度磁场和射频脉冲的参数，使原子核的旋进频率与位置成对应关系，从而实现位置信息的编码。
通过对梯度回波信号进行采样和处理，可以恢复出图像。
梯度回波序列的优点是可以提供高分辨率和对比度，并且可以获取多种图像权重，适用于不同的临床应用。
此外，梯度回波序列还可以用于运动成像、血管成像等多种MRI技术中。
梯度回波的原理及应用精品
梯度回波的原理及应用精品一、梯度回波技术的基本原理梯度回波技术是一种常用于石油勘探中的地震数据处理方法，它通过分析地震波在地下经过反射和折射后在地面上的回波信号，以获取地下构造和油气藏的信息。
梯度回波技术的基本原理可归纳为以下几点：1.震源激发和地面接收：在地震勘探中，震源会激发地震波，这些地震波经过地下的不同层次后将产生一系列回波信号。
接收设备在地面上接收并记录这些回波信号。
2.数据处理和分析：接收设备记录下来的回波信号经过数据处理和分析，其中梯度回波技术是一种重要的处理方法。
该方法通过对回波信号的梯度进行计算和分析，从中提取地下构造和油气藏的信息。
3.梯度计算：梯度回波技术中的梯度计算是指计算回波信号在地面上的斜率和曲率，以判断地下构造的变化和特征。
梯度可以通过对回波信号进行空间和时间的微分来进行计算。
4.地下构造解释：通过对梯度计算结果的分析和解释，可以得出地下构造的变化、油气藏的位置、裂缝和断层等信息。
这些信息对于石油勘探和开发具有重要的指导意义。
二、梯度回波技术的应用梯度回波技术在石油勘探领域有着广泛的应用，下面列举其中几个重要的应用：1.油气勘探：梯度回波技术可以提供地下构造和油气藏的信息，帮助勘探人员确定勘探区域的优势目标，并指导钻井和生产工作。
通过分析梯度图像，可以判断油气藏的位置、大小和分布等。
2.地质构造研究：通过梯度回波技术可以对地下构造进行研究，包括断裂、褶皱、岩层倾角等。
这些研究结果对于理解地质演化和构造特征具有重要意义。
3.裂缝探测：梯度回波技术可以帮助探测地下的裂缝，裂缝是油气储层的重要特征之一。
通过分析梯度图像，可以判断裂缝的位置和发育程度，为油气开发和生产提供指导。
4.水文地质研究：梯度回波技术在水文地质研究中也有广泛应用，可以对地下水的分布和流动进行研究。
通过分析梯度图像，可以获取地下水埋深、流速、流向等信息，为水资源开发和管理提供科学依据。
三、梯度回波技术的优势梯度回波技术相比传统的地震数据处理方法，具有以下几个优势：•高分辨率：梯度回波技术可以提供高分辨率的地下构造图像，能够清晰地显示地下细小的构造和油气藏的特征。
梯度回波的原理及应用
梯度回波的原理及应用1. 梯度回波的概述梯度回波（Gradient Echo, GRE）是磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging, MRI）中常用的脉冲序列之一。
它基于磁共振信号的梯度矢量与脉冲磁场的不断变化之间的相互作用，利用梯度磁场的线性增减特点，产生可观察的MR信号。
梯度回波的原理和应用广泛，包括结构成像、功能成像、弥散成像等。
2. 梯度回波的原理梯度回波脉冲序列由脉冲场和梯度场组成，通过控制梯度场的线性变化，使样品中各个位置的共振频率不同。
在梯度场的作用下，样品中的核自旋将在频率差异的驱动下进行相位积累。
当梯度场线性变化停止时，使其回到初始状态，此过程中核自旋沿梯度方向进行自旋回波。
3. 梯度回波的应用梯度回波可应用于多种MRI成像技术，以下列举几个常见的应用：3.1 结构成像梯度回波在结构成像中广泛应用，通过调整脉冲序列及梯度磁场的参数，可获取各个组织的形态、位置和边界等信息。
结构成像常用的方法包括快速梯度回波（Fast Gradient Echo, FGE）和动态梯度回波（Dynamic Gradient Echo, DGE），它们在MRI早期成像中扮演着重要角色。
3.2 功能成像梯度回波脉冲序列也可用于功能成像。
在功能成像中，通过测量输入激发后的血液氧含量便可观察到脑活动和功能区域。
功能成像所采用的梯度回波脉冲序列通常需要较高的时间分辨率和空间分辨率。
3.3 弥散成像梯度回波脉冲序列还可以用于弥散成像，通过测量水分子的弥散现象，了解组织的微观结构和组织间的水分子自由运动。
弥散成像在神经科学和癌症研究中具有重要的应用价值。
4. 总结梯度回波作为MRI成像技术中重要的脉冲序列之一，具有广泛的应用领域。
通过控制脉冲序列和梯度磁场的参数，可以获得不同成像类型的信息。
结构成像、功能成像和弥散成像等都是梯度回波广泛应用的领域。
随着技术的不断进步和成像方法的优化，梯度回波将在医学影像领域发挥更加重要的作用。
GRE梯度回波序列的原理与临床共25页PPT资料
以头颅横断面且频率编码方向为左右为例。在射频脉冲激发后（α角），在频率编码方向上 先施加一个右高左低的离相位梯度场（图a、b），这样就造成右边的质子进动频率明显高 于左边的质子，加快了质子的失相位，因而组织的横向磁化矢量很快消失。这时依然在频 率编码方向上施加强度相同，方向相反即右低左高的聚相位梯度场（图a、c），原来进动 频率高的右边质子进动变慢，而原来进动频率低的左边质子进动变快，由于离相位梯度场 造成的失相位逐渐得以纠正，组织宏观横向磁化矢量逐渐恢复（图a上升箭头），当聚相位 梯度场作用时间达到与离相位梯度场一样时，离相位梯度场造成的失相位得以完全纠正， 信号强度得到峰值，从此时刻后，在聚相位梯度场的继续作用下，质子又发生了失相位， 组织宏观横向磁化矢量又开始出现衰减直至到零（图a下降箭头），从而形成一个完整的梯 度回波。
➢ 小角度激发有以下优点：（1）脉冲的能量较小，SAR值降低；（2） 产生宏观横向磁化矢量的效率较高，与90°脉冲相比，30°脉冲的能 量仅为90°脉冲的1/3左右，但产生的宏观横向磁化矢量达到90°脉 冲的1/2左右（图40） 3）小角度激发后，组织可以残留较大的纵向 磁化矢量（图40），纵向弛豫所需要的时间明显缩短，因而可选用较 短的TR，从而明显缩短TA，这就是梯度回波序列相对SE序列能够加 快成像速度的原因。
梯度回波序列的特点
➢ 1. 采用小角度激发，加快成像速度 ➢ 2. 反映的是T2*弛豫信息而非T2弛豫信息 ➢ 3. GRE序列的固有信噪比较低 ➢ 4. GRE序列对磁场的不均匀性敏感 ➢ 5. GRE序列中血流常呈现高信号
➢ 在梯度回波中我们一般采用小于90°射频脉冲对成像组织进行激发即 采用小角度激发。我们都知道射频脉冲施加后组织的宏观磁化矢量偏 转的角度取决于射频脉冲的能量（由射频的强度和持续时间决定）， 小角度激发就是给组织施加的射频脉冲能量较小，造成组织的宏观磁 化矢量偏转角度小于90°。在实际应用中，我们通常称小角度脉冲为 α脉冲，α角常介于10°和90°之间。
简述梯度回波序列的特点
简述梯度回波序列的特点
梯度回波序列（Gradient Echo Sequence，简称GRE）是一种
核磁共振成像技术，也是目前临床应用最广泛的MRI扫描方
式之一。
相比于其他MRI扫描方式，GRE具有独特的特点，
下面将对其进行简要介绍。
首先，GRE的扫描时间相对较短，这是因为GRE所使用的梯
度场切换时间较短，可以快速地使核磁共振信号产生变化，从而提高扫描速度。
此外，GRE还可以通过调整梯度场的强度
和方向来改变图像的对比度和分辨率，从而满足不同临床需求。
其次，GRE的图像质量较高，这是因为GRE所采用的成像原
理不同于传统的自旋回波序列（Spin Echo Sequence）。
在自
旋回波序列中，核磁共振信号的产生是通过脉冲序列使自旋系统发生一系列的相位变化，最终形成回波信号。
而在GRE中，则是通过梯度场切换来改变自旋系统的相位，从而产生信号。
由于梯度场切换的速度较快，使得GRE所产生的信号幅度更大、噪声更小，从而得到更高质量的图像。
此外，GRE还具有一些其他的特点。
例如，GRE可以通过调
整梯度场的强度和方向来改变图像的T1和T2加权效果，从
而提高对不同组织的分辨率。
此外，GRE还可以通过调整脉
冲序列的参数来实现多重角度成像，从而得到更加准确的图像信息。
总之，梯度回波序列作为MRI成像技术中的一种重要手段，在临床应用中具有广泛的应用前景。
它具有扫描速度快、图像质量高、对不同组织的分辨率高等优点，可以为医生提供更加准确、快速、可靠的诊断信息。
梯度回波同反相位
梯度回波同反相位梯度回波与反相位是物理学中的两个重要概念，它们在不同领域中有着广泛的应用。
梯度回波通常指的是在磁共振成像中的一种信号现象，而反相位则是一种电磁波的特殊性质。
本文将分别从磁共振成像和电磁波的角度对梯度回波和反相位进行解释和讨论。
我们来讨论梯度回波在磁共振成像中的应用。
磁共振成像利用核磁共振现象来获取人体或其他物体的影像。
在磁共振成像中，通过对患者施加一个较强的静磁场，使得体内的原子核磁矩在静磁场的作用下取向分裂成两个能级，即高能级和低能级。
接下来，通过施加一组空间梯度磁场，使得不同位置的原子核磁矩的能级差不同。
这样，当我们对样品施加一个特定的电磁脉冲后，只有处于特定位置的原子核磁矩才能吸收或发射特定的电磁辐射。
而梯度回波则是在磁共振成像中的一种常见信号现象。
当我们施加完一个特定的电磁脉冲后，原子核磁矩会从高能级跃迁到低能级，并产生一个共振信号。
然而，由于梯度磁场的存在，不同位置的原子核磁矩的能级差不同，因此它们会在不同的时间点发出共振信号。
这些信号经过一定的处理后，就可以得到一个空间分辨率较高的图像。
这就是磁共振成像中的梯度回波现象。
接下来，我们来讨论反相位在电磁波中的特性和应用。
在电磁波中，反相位是指电场和磁场在传播过程中的相位差为180度。
当电磁波经过一个介质界面时，如果介质的折射率较高，电磁波在传播过程中会发生相位反转。
这就是反相位现象。
反相位现象在光学领域中有着广泛的应用。
例如，在干涉和衍射实验中，通过控制光的传播路径和干涉介质的折射率可以实现相位反转，从而改变干涉和衍射的结果。
此外，反相位现象还可以用于光学器件的设计和制造，例如光栅、偏振器等。
通过合理设计反相位结构，可以实现对光的调控和控制，从而实现光的分光、聚焦和调制等功能。
除了在光学领域中的应用，反相位现象在声学和电磁学中也有着重要的应用。
例如，在音频和音响系统中，通过控制声波的传播路径和介质的属性，可以实现声音的相位反转和声场的调控。
梯度回波的原理及应用方法
梯度回波的原理及应用方法1. 梯度回波的介绍梯度回波，也称为梯度回退，是一种常见的信号处理技术，主要用于从高斯噪声背景中分离出磁共振（Magnetic Resonance，简称MR）图像中的真实信号。
它基于梯度的时间差异，通过运用先验信息的方法来提高MR图像的信噪比。
2. 梯度回波的原理梯度回波是利用MR图像中不同时刻的梯度信息来减小背景噪声影响，从而提高信号的分辨率和对比度。
其原理可以简要概括如下：•在MR图像中，梯度是指变化率，即信号强度在空间上的变化情况。
梯度信息可以通过计算信号在空间上的微分得到，其中高梯度值意味着信号强度变化剧烈，低梯度值意味着信号强度变化缓慢。
•回波是指MR信号在梯度场中的变化。
梯度场是通过在采集过程中对空间梯度的刺激产生的，用于对信号进行空间编码，从而在图像中定位信号来源。
•在梯度回波中，通过比较不同时间点的梯度信息，可以将梯度更改由信号回波引起的部分与噪声回波引起的部分进行分离。
因为噪声回波一般是随机的，其梯度信息会与信号回波的梯度信息不同，从而可以通过差异来区分信号与噪声。
3. 梯度回波的应用方法3.1 梯度回波滤波梯度回波滤波是梯度回波的一种常见应用方法，它通过消除背景噪声的回波来提高图像的对比度。
具体步骤如下：1.获取MR图像序列，并进行预处理，如去噪、去伪影等。
2.计算MR图像序列的梯度，可以使用中心差分等方法。
3.对计算得到的梯度序列进行处理，通常包括梯度平均和梯度标准差的计算。
4.根据梯度的平均和标准差，确定一个阈值，将大于阈值的梯度部分作为真实信号，小于阈值的梯度部分作为背景噪声。
5.将背景噪声部分置零或进行其他处理，得到经过梯度回波滤波的MR图像。
3.2 梯度回波重建梯度回波重建是梯度回波的另一种常见应用方法，它通过对梯度信息的利用来提高MR图像的重建质量。
具体步骤如下：1.获取MR图像序列，并进行预处理，如去噪、去伪影等。
2.计算MR图像序列的梯度，可以使用中心差分等方法。
第六节 梯度回波
第六节 梯度回波的原理、特点前面我们重点介绍的是自旋回波类序列，从本节开始将介绍MR 成像脉冲序列的另一重要分支，即梯度回波类序列。
本节重点介绍梯度回波的原理和特点。
一、梯度回波的原理和自旋回波一样，梯度回波也是一种MR 成像的回波信号，即其强度是从小变大，到峰值后又逐渐变小的。
自旋回波的产生是利用了180︒复相脉冲，而梯度回波的产生则与之不同（图39）。
梯度回波是在射频脉冲激发后，在读出方向即频率编码方向上先施加一个梯度场，这个梯度场与主磁场叠加后将造成频率编码方向上的磁场强度差异，该方向上质子的进动频率也随之出现差异，从而加快了质子的失相位，组织的宏观横向磁化矢量很快衰减到零，我们把这一梯度场称为离相位梯度场（图39a 、b ）。
这时立刻在频率编码方向施加一个强度相同方向相反的梯度场，原来在离相位梯度场作用下进动频率慢的质子进动频率加快，原进动频率快的质子进动频率减慢，这样由于离相位梯度场造成的质子失相位将逐渐得到纠正，组织的宏观横向磁化矢量逐渐恢复，经过与离相位梯度场作用相同的时间后，因离相位梯度场引起的质子失相位得到纠正，组织的宏观横向磁化矢量逐渐恢复直到信号幅度的峰值，我们把这一梯度场称为聚相位梯度场（图38a 、c ）；从此时间点后，在聚相位梯度场的继续作用下，质子又发生反方向的离相位，组织的宏观横向磁化矢量又开始衰减直至到零。
这样产生一个信号幅度从零到大又从大到零的完整回波（图38a ）。
由于这种回波的产生是利用了梯度场的方向切换产生的，因此称为梯度回波（gradient recalled echo ，GRE ）。
梯度回波也称场回波（field echo ，FE ）。
a b c图39 梯度回波原理示意图 以头颅横断面且频率编码方向为左右为例。
在射频脉冲激发后（α角），在频率编码方向上先施加一个右高左低的离相位梯度场（图a 、b ），这样就造成右边的质子进动频率明显高于左边的质子，加快了质子的失相位，因而组织的横向磁化矢量很快消失。
梯度回波的原理及应用视频
梯度回波的原理及应用视频1. 介绍梯度回波是一种常见的物理现象，在多领域中都有广泛的应用。
本文将介绍梯度回波的原理，并通过视频展示其应用场景。
2. 梯度回波原理梯度回波是指当波经过介质中的梯度变化时，波会发生回波的现象。
其原理可以从多个角度解释：2.1 波的折射当波通过介质边界时，由于介质的折射率不均匀分布，波的传播方向会发生变化，产生回波。
2.2 波的反射当波与介质边界发生接触时，部分能量会被反射回去，形成回波。
2.3 波的散射当波经过介质中的不均匀结构或颗粒时，波会被散射出去，也会形成回波。
3. 梯度回波的应用视频在以下领域，梯度回波都有着广泛的应用：3.1 医学影像学医学影像学中的超声波成像、磁共振成像等技术中，通过探测回波来获得关于人体结构和病变的信息。
3.2 地球物理学地球物理学中利用地震波的梯度回波可以探测地下物质的分布情况，例如地下矿藏的勘探和油气田的探测。
3.3 无损检测无损检测技术中，例如超声波检测和雷达技术，在材料中探测内部缺陷和异质性时，也是利用梯度回波来实现的。
3.4 计算机图形学在计算机图形学中，梯度回波的原理被应用于图像的渲染和模拟中，使得物体表面的纹理和光亮效果更加真实。
3.5 机器视觉在机器视觉中，通过梯度回波的分析可以提取图像中的边缘和轮廓信息，并用于目标检测和图像分割等应用。
4. 结论梯度回波作为一种常见的物理现象，在各个领域有着不同的应用。
通过本视频，我们可以更好地了解梯度回波的原理，并认识到其在医学、地球物理学、无损检测、计算机图形学和机器视觉等领域的重要性。
梯度回波的应用将进一步推动这些领域的发展和创新。
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第六节 梯度回波的原理、特点
前面我们重点介绍的是自旋回波类序列，从本节开始将介绍MR 成像脉冲序列的另一重要分支，即梯度回波类序列。
本节重点介绍梯度回波的原理和特点。
一、梯度回波的原理
和自旋回波一样，梯度回波也是一种MR 成像的回波信号，即其强度是从小变大，到峰值后又逐渐变小的。
自旋回波的产生是利用了180︒复相脉冲，而梯度回波的产生则与之不同（图39）。
梯度回波是在射频脉冲激发后，在读出方向即频率编码方向上先施加一个梯度场，这个梯度场与主磁场叠加后将造成频率编码方向上的磁场强度差异，该方向上质子的进动频率也随之出现差异，从而加快了质子的失相位，组织的宏观横向磁化矢量很快衰减到零，我们把这一梯度场称为离相位梯度场（图39a 、b ）。
这时立刻在频率编码方向施加一个强度相同方向相反的梯度场，原来在离相位梯度场作用下进动频率慢的质子进动频率加快，原进动频率快的质子进动频率减慢，这样由于离相位梯度场造成的质子失相位将逐渐得到纠正，组织的宏观横向磁化矢量逐渐恢复，经过与离相位梯度场作用相同的时间后，因离相位梯度场引起的质子失相位得到纠正，组织的宏观横向磁化矢量逐渐恢复直到信号幅度的峰值，我们把这一梯度场称为聚相位梯度场（图38a 、c ）；从此时间点后，在聚相位梯度场的继续作用下，质子又发生反方向的离相位，组织的宏观横向磁化矢量又开始衰减直至到零。
这样产生一个信号幅度从零到大又从大到零的完整回波（图38a ）。
由于这种回波的产生是利用了梯度场的方向切换产生的，因此称为梯度回波（gradient recalled echo ，GRE ）。
梯度回波也称场回波（field echo ，FE ）。
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图39 梯度回波原理示意图 以头颅横断面且频率编码方向为左右为例。
在射频脉冲激发后（α角），在频率编码方向上先施加一个右高左低的离相位梯度场（图a 、b ），这样就造成右边的质子进动频率明显高于左边的质子，加快了质子的失相位，因而组织的横向磁化矢量很快消失。
这时依然在频率编码方向上施加强度相同，方向相反即右低左高的聚相位梯度场（图a 、c ），原来进动频率高的右边质子进动变慢，而原来进动频率低的左边质子进动变快，由于离相位梯度场造成的失相位逐渐得以纠正，组织宏观横向磁化矢量逐渐恢复（图a 上升箭头），当聚相位梯度场作用时间达到与离相位梯度场一样时，离相位梯度场造成
的失相位得以完全纠正，信号强度得到峰值，从此时刻后，在聚相位梯度场的继续作用下，质子又发生了离相位梯度
聚相位梯度
α
失相位，组织宏观横向磁化矢量又开始出现衰减直至到零（图a下降箭头），从而形成一个完整的梯度回波。
二、梯度回波序列的特点
SE序列得到的图像质量稳定，并有很好的信噪比和对比，但成像速度慢是其明显缺点。
梯度回波序列的出现使MR成像速度大大加快，所谓梯度回波序列即采集到MR信号是梯度回波信号的脉冲序列。
梯度回波序列具有以下特点：
1. 采用小角度激发，加快成像速度我们都知道SE序列采用90︒射频脉冲对组织进行激发，90︒脉冲能够产生最大的横向磁化矢量，因而获得的MR信号最强。
但90︒脉冲能量较大，因此受激发的组织需要化很长时间来完成纵向弛豫，因此一个90︒脉冲后需要等待很长时间才能施加下一个90︒脉冲，即必须选用很长的TR，特别是PDWI和T2WI时，因此SE序列的TA很长。
在梯度回波中我们一般采用小于90︒射频脉冲对成像组织进行激发即采用小角度激发。
我们都知道射频脉冲施加后组织的宏观磁化矢量偏转的角度取决于射频脉冲的能量（由射频的强度和持续时间决定），小角度激发就是给组织施加的射频脉冲能量较小，造成组织的宏观磁化矢量偏转角度小于90︒。
在实际应用中，我们通常称小角度脉冲为α脉冲，α角常介于10︒和90︒之间。
小角度激发有以下优点：（1）脉冲的能量较小，SAR值降低；（2）产生宏观横向磁化矢量的效率较高，与90︒脉冲相比，30︒脉冲的能量仅为90︒脉冲的1/3左右，但产生的宏观横向磁化矢量达到90︒脉冲的1/2左右（图40）；（3）小角度激发后，组织可以残留较大的纵向磁化矢量（图40），纵向弛豫所需要的时间明显缩短，因而可选用较短的TR，从而明显缩短TA，这就是梯度回波序列相对SE序列能够加快成像速度的原因。
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图40 平衡状态、90︒激发后、小角度激发后的宏观磁化矢量变化图a示平衡状态下，组织的宏观纵向磁化矢量为100％，没有宏观横向磁化矢量；图b示90︒脉冲激发后，宏观磁化矢量偏转90︒，即产生了一个最大的宏观横向磁化矢量（100%），纵向磁化矢量变为零；图c示30︒脉冲激发后，宏观磁化矢量偏转30︒，产生的横向磁化矢量为90︒脉冲的50%，而纵向磁化矢量保留了平衡状态下的86.6%。
100%
50% 37%
20%
图41 T2弛豫、T2*弛豫及施加离相位梯度场引起横向磁化矢量衰减示意图图示同一种组织的三种横向磁化矢量的衰减，粗曲线为T2弛豫曲线；细曲线为T2*弛豫曲线；虚曲线为施加离相位梯度场后的组织横向磁化矢量的衰减曲线。
T2*弛豫受T2弛豫和主磁场不均匀两种因素影响，SE序列的180︒复相脉冲可以剔除主磁场不均匀造成的质子失相位，因而将得到的组织真正的T2弛豫信息（SE回波）。
GRE序列施加的离相位梯度场将加快质子的失相位，图示虚曲线（T2*(GRE)）下降明显快于细曲线（T2*），而聚相位梯度场只能剔除离相位梯度场造成的质子失相位，因而得到的只能是T2*弛豫信息（GRE回波）。
由于T2*弛豫明显快于T2弛豫，如图所示即便GRE序列选用的TE比SE序列的TE短，其回波幅度也常常不如SE序列，因此总的来说，GRE序列图像的固有信噪比低于SE序列。
2. 反映的是T2*弛豫信息而非T2弛豫信息在横向弛豫和SE序列中，我们曾介绍过射频脉冲激发将使组织产生宏观横向磁化矢量，射频脉冲结束后，组织的宏观横向磁化矢量逐渐衰减，衰减的原因是同相位进动的质子失相位，造成质子失相位的原因有两部分：（1）组织真正的T2弛豫；（2）主磁场不均匀。
SE序列的180︒脉冲可剔除主磁场不均匀造成的质子失相位从而获得真正的T2弛豫信息。
GRE序列中施加的离相位梯度场将暂时性的增加磁场的不均匀性，从而加速了质子失相位，因此GRE序列中离相位梯度场施加后，质子的失相位是由三个原因引起的：（1）组织真正的T2弛豫；（2）主磁场不均匀；（3）离相位梯度场造成的磁场不均匀。
GRE序列中的聚相位梯度场只能剔除离相位梯度场造成的质子失相位，但并不能剔除主磁场不均匀造成的质子失相位，因而获得的只能是组织的T2*弛豫信息而不是T2弛豫信息（图41）。
3. GRE序列的固有信噪比较低我们都知道射频脉冲关闭后宏观横向磁化矢量的衰减（即T2*弛豫）很快，明显快于T2弛豫。
GRE序列利用梯度场切换产生回波，因而不能剔除主磁场不均匀造成的质子失相位，因此在相同的TE下，GRE序列得到的回波的幅度将明显低于SE序列，即便有时SE序列的TE长于GRE序列，其回波的幅度也常常大于后者。
另一方面，GRE序列常用小角度激发，射频脉冲激发所产生的横向磁化矢量本来就比SE序列小。
不难理解，GRE序列图像的固有信噪比将低于SE序列（图41）。
4. GRE序列对磁场的不均匀性敏感自旋回波类序列的特点之一是对磁场不均匀性不敏感，因为180︒复相脉冲可剔除主磁场不均匀造成的质子失相位。
在GRE序列中，回波的产生依靠梯度场的切换，不能剔除主磁场的不均匀造成的质子失相位。
因此，GRE序列对磁场的不均匀性比较敏感。
这一特性的缺点在于容易产生磁化率伪影，特别是在气体与组织的界面上。
优点在于容易检出能够造成局部磁场不均匀的病变，如出血、血色病等。
5. GRE序列中血流常呈现高信号血流在梯度回波序列上常表现为高信号，详见第一章第十一节。