磁共振成像序列及应用

ETL改变对图像对比的影响
扰相GRE T1WI
ETL=15
ETL=32 ETL=128
FSE序列的分类
•根据回波链长度（ETL）
• FSE－T1WI（ETL＝2-4） • 短回波链FSE－T2WI （ETL＝5-10） • 中等长度回波链FSE－T2WI （ETL＝10-20） • 长回波链FSE－T2WI （ETL>20）
波间隙
FSE序列回波链中各回波的强度及TE不同
180° 180° 180° 180° 180° 90°
Mxy
90°
100%
ES
回波1 回波2 回波3 回波4 回波5 ETL＝5
有效TE TR
TE1 TE3 TE5 TE2 TE4
回波1强度
回波2强度 回波3强度 回波4强度 回波5强度
时间（ms）
FSE序列的特点
•90度激发脉冲关闭后，所产生的横向磁化 矢量很快衰减－－自由感应衰减（FID）
•横向磁化矢量的衰减是由于质子失相位
• 质子失相位的原因
1. 质子小磁场的相互作用造成磁场不均 匀（随机）－－真正的T2弛豫
2. 主磁场的不均匀（恒定），后者是造 成质子失相位的主要原因
•1+2产生的横向磁化矢量衰减实际上为T2*弛豫
设置参数的组合称为脉冲序列（Pulse Sequence）
MRI序列的分类
脉冲激发后直接采集自由感应衰减信号
自由感应衰减序列Free Induction Decay，FID
用射频脉冲（180度）产生回波的序列
自旋回波序列Spin Echo, SE
用读出（频率编码）梯度切换产生回波的序列
梯度回波序列Gradient Recalled Echo, GRE
90°
ES
回波1 回波2 回波3 回波4 回波5 ETL＝5
有效TE TR
回波1 回波2 回波3 回波4 回波5
K相位 K频率
FSE序列特殊参数
回波链长
– Echo Train Length，ETL – 90度脉冲后用180度脉冲所采集回波的数目 – 也称时间因子
回波间隙
– echo space, ES – 回波链中，两个回波中点的时间间隔称为回
MRI常用序列及其应用
杨正汉
卫生部北京医院放射科 北京大学第五临床医学院
什么是序列（Sequence）?
MR信号与下列因素有关：
质子密度 T1、T2值 化学位移 相位 运动
上述每个因素对MR信号的贡献受RF脉冲的调节、 所用的梯度以及信号采集时刻的控制。
MR成像过程中，RF脉冲、梯度、信号采集时刻的
3、单次激发FSE
Single Shot FSE（SS-FSE） 不同公司的名称
SIEMENS－－－SS-TSE PHILIPS－－－ SSh-TSE GE－－－－－ SS-FSE
FSE
SS-FSE
单次激发FSE
一次90度脉冲激发后利用连续的聚焦脉冲采集填充 K空间所需的全部回波信号
只能用于T2WI，不能进行T1WI 成像参数
TR：无穷大；部分设备上设置的TR多为时间顺序上相 邻两层采集开始点的时间间隔
TE：通常采用很长的TE 为降低SAR值，聚焦脉冲角度常缩小到120-160度
单次激发FSE聚焦脉冲角度需降低
单次激发FSE所谓 “TR”
单次激发FSE的特点和应用
优点：快速（单层图像采集1秒以内） 缺点：软组织T2对比差，T2加权太重，除
T1WI T2WI PD
T1WI
T2WI
PD
SE序列的特点
•目前最常用的T1WI序列 •组织对比良好，SNR较高，伪影少 •信号变化容易解释 •T2WI少用SE序列（太慢、伪影重） •扫描时间2-5分钟 •临床应用
•最常用于颅脑、骨关节软组织、脊柱 •腹部已经逐渐被GRE序列取代
SE序列对比参数调整
RARE：Rapid Acquisition Relaxation Enhancement
SE
FSE
SE与FSE序列主要不同点
SE序列一次90度射频脉冲激发后只采集 一个自旋回波
FSE序列一次90度射频脉冲激发后采集 多个自旋回波
FSE序列的结构和K空间填充
180° 180° 180° 180° 180° 90°
•老机型或低场机，ES较大时 •重点显示解剖结构的部位（如脊柱、骨关节） •本身T2对比较好的器官（如前列腺）
•新机型，ES较短时，是全身最常用的T2WI •颅脑 •腹部及盆腔 •脊柱脊髓 •骨关节软组织
FSE－T2WI
（4）长ETL的FSE-T2WI
ETL>20 有效TE常大于100ms 优点：成像快(20-30S)，可屏气扫描 缺点：T2对比较差；屏气不好者仍有伪影
TR越长，SNR越高 TE越长，SNR越低 T1WI
– 最短TE – TR 300-800ms，尽量接近组织的T1值
T2WI（很少用）
– TR>2000ms – TE接近或略长于组织的T2值
左枕叶脑脓肿
SE－T1WI
SE-T1WI增强扫描
2、快速自旋回波序列
GE：FSE（fast spin echo） 西门子：TSE（turbo spin echo） 飞利浦： TSE（turbo spin echo） 其他名称：弛豫增强快速采集
组织的T2值所有延长
– 延长30%左右
能量沉积（SAR值）增加
FSE序列图像上脂肪组织信号增高
SE T2WI，TR=2500毫秒 TE=80毫秒
FSE T2WI，TR=2500毫秒 TE=80毫秒，ETL=10
FSE序列 的加权成像及基本对比参数
可进行T1WI、T2WI、PDWI 加权成像的原理与SE序列基本相同 T1WI
•SE序列结构
180 90
回波
180
90
回波
TE TR
TE：回波时间 TR：重复时间
•TR决定图像的T1成分 •TE决定图像的T2成分
•很 长 的 TR－－ 所 有 的 组 织 T1 完 全 弛 豫－剔除图像的T1弛豫差别
•很短的TE可基本剔除图像的T2成分
长TR（>2000ms） 长TE（>50ms）
（1）FSE-T1WI序列
由于SE-T1WI图像质量好，对比佳，时间不 太长，因而仍是临床上最常用的T1WI序列。 FSE-T1WI在临床上相对较少使用。
FSE-T1WI的ETL常为2-4 临床应用：
– 脊柱脊髓 – 四肢关节 – 心脏成像 – 盆腔成像
FSE-T1WI的优缺点
•优点：
比SE-T1WI快速，甚至可以屏气扫描
•180度复相脉冲可以抵消主磁场恒定不均匀造成 的信号衰减，从而获得真正的T2弛豫图像
90度 脉冲
180度 脉冲
1
1
1
22
1
•2
2
•3
3
4
33
4
4
4
•180度脉冲可使因主磁场恒定不均匀造成失
相质子的相位重聚，产生自旋回波。
•
复 相 脉 冲 的 作 用 模 拟
T2*与T2的差别
•用180度复相脉冲采集回波（MR信号） 的序列称为自旋回波序列（SE序列）
快速成像
– 其他参数不变的前提下，速度增高的倍数等于ETL
对磁场不均匀性不敏感
– 不易产生磁敏感伪影
组织对比降低
– 回波链中每个回波信号的TE不同
图像的模糊（Blurring）
– 回波链中每个回波的幅度不同，图像重建时会出现相位错误
脂肪组织信号强度增高
– J-偶联效应 – 磁化转移效应造成其他组织部分饱和而信号降低
呼吸触发FSE T2WI
HF-SS-FSE T2WI
胆总管下端结石
SS-TSE Projection MRCP
HASTE T2WI MRCP Raw Image
胆总管癌
HASTE MRCP
原始薄层图像
HF-SS-FSE序列用于小肠成像
4、反转恢复序列
SIEMENS－－IR PHILIPS－－ IR GE－－－－ IR
– 快速（1秒以内） – 有效TE较短（<70ms） – 有利于软组织成像（与SS-FSE相比） – 几乎无运动伪影和磁敏感伪影
缺点：T2对比不及SE及呼吸激发FSE
HASTE K
的
空
间
填
充
NY
NX
半傅里叶采集SS-FSE
不同公司的名称 SIEMENS－－－ HASTE PHILIPS－－－ SSh-TSE + half scan GE－－－－－ SS-FSE + 0.5NEX
与90度脉冲相比，180度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
反转恢复序列结构图
自旋回波
180°
180° 90°
180°
FID
Echo
TI
TE
较纯的水外，其他组织的信号几乎完全衰减 用途：水成像，尤其是MRCP、MRM
SS-FSE，一次投射成像MRCP TR无穷大，TE＝1100ms 扫描时间＝1秒
神经源性膀胱
SS-FSE，一次投 射成像MRM
TR无穷大，TE＝ 1100ms
扫描时间＝5秒
半傅里叶采集SS-FSE
半傅立叶技术+单次激发技术+快速自旋回波 优点：
半傅里叶采集SS-FSE
用途：
–腹部屏气T2WI（加脂肪抑制可增加对比） –MRCP、MRU –心脏快速成像 –颅脑、脊柱超快速T2WI（躁动病人）
HASTE用于颅脑T2WI
TSE-T2WI
HASTE-T2WI
HASTE-T2WI，单层扫描时间0.8秒
呼吸触发FSE-T2WI与HASTE-T2WI序列的比较
– 颅脑常规T2WI – 呼吸触发或导航回波T2WI序列用于腹部成像 – 盆腔 – 骨关节
（3）中ETL的FSE-T2WI
•ETL＝10-20 •优点：
•扫描速度快（1-5分钟） •缺点：
•T2对比不及SE或短回波链的FSE-T2WI
•但当ES较小时其T2对比仍可满足临床需求
•运动伪影
•临床应用
T1WI
90
180
90 回波
180
90 回波
脂 水
wk.baidu.com
选择合适短的TR获得最好的T1对比
Mz
合适短的TR
100%
T1对比
一般TR选择两种组织生物 T1值附近可获得最好的T1对比
时间（ms）
长TR （>2000ms） 短TE（<20ms）
PD
PDWI
180 90
回波
180
90 回波
短TR（200-500ms）、短TE（<20ms） 长TR（>2000ms）、长TE（>50ms） 长TR （>2000ms） 、短TE（<20ms）
临床应用
胸腹部的屏气T2WI 在肝脏用于囊性、实性病变的鉴别诊断 3D 水成像 其他需要重T2加权的部位
TSE-T2WI, ETL=29 ，屏气23秒
常规选择中短ETL中等T2权重（TE=70-90ms） 必要时加扫长ETL长TE屏气序列（TE=120-150ms）
呼吸触发 TE=84ms
屏气 TE=152ms
TE最短 TR接近组织T1值 T2WI TR>2000ms TE 目标组织T2+30%
FSE序列重要参数改变产生的效果
ETL越长
成像越快 图像SNR越低 图像T2对比越差 图像的模糊效应越重 脂肪信号越亮 SAR值越高
ES越小
图像对比增加 图像模糊效应减轻 允许的更长的ETL 磁化转移效应增加 脂肪信号越高 SAR值越高
同时有自旋回波和梯度回波的序列
杂合序列 Hybrid Sequence
一、自由感应衰减序列
二、自旋回波类序列
1、自旋回波序列
•自旋回波（spin echo，SE）序列结构图
激发脉冲
层面选择梯度 频率编码梯度 相位编码梯度
MR信号
•90度脉冲激发组织产生横向磁化矢量
SE序列图
•180度脉冲的作用？？？
T2WI
T2WI 180
90 回波
180
90 回波
脑 水
选择合适长的TE获得最好的T2对比
Mxy 100%
合适长的TE
一般TE选择两种组织生物 T2值附近可获得最好的T2对比
T2对比
时间（ms）
短TR（200-500ms） 短TE（<20ms）
T1WI
平
T1WI
衡
状
态
90
纵 向
脂
弛
豫
90
水
T1WI
IR ＝ Inversion Recovery
•激发角度越大，纵向弛豫所需时间越长 •激发角度越大，T1成分越大，T1对比越大 •90度脉冲能产生最大的横向磁化矢量 •180度脉冲产生反向的纵向磁化矢量
纵
纵
向 磁 化
向 磁 化 矢
矢
量
量
Time （ms）
90度脉冲后的纵向弛豫
Time （ms） 180度脉冲后的纵向弛豫
•缺点：
•由于回波链的存在，图像受T2污染，T1对比降低 •与GRE－T1WI相比速度还不够快
FSE-T1WI的应用
屏气扫描23秒，ETL=3
FSE-T1WI的应用
（2）短ETL的FSE-T2WI
ETL=5-10 优点：快速(2-7分）、T2对比与SE序列相近 缺点：运动伪影（胸腹部） 临床应用（当ES较长时，ES>15ms）：