04.磁共振成像基本脉冲序列
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【基础理论】不容错过的磁共振成像脉冲序列
磁共振与其他影像学检查手段最大的区别在于其多对比度成像,这既取决于不同组织固有的生物物理特性,比如氢质子密度,T1值,T2值,运动情况等,又依赖于不同的脉冲序列和扫描参数来控制这些特性在MR图像上的表现。
脉冲序列主要由射频脉冲、xyz三轴梯度场在不同施加时间的有机组合而成。
以最简单的自旋回波为例,我们来学习脉冲序列图,90°激发射频RF与选层梯度G SS同时施加,实现选层激发;在TI时刻施加180°回聚脉冲,使散相的横向磁化矢量重聚,经过同样TI时间,产生自旋回波echo,读出梯度G RO在TE时刻采集到回波最大幅度。
当然,在实际采集中,还需要在180°回聚脉冲以前施加相位编码梯度G PC来实现层面内的空间定位。
在扫描参数控制方面,可以参见《史上最全成像选项》一文。
MRI脉冲序列GRE序列与SE序列的共同之处在于每次射频脉冲激发都只产生一个回波。
不同之处:①SE是90度脉冲激发,而GRE小角度脉冲②SE 是180度聚焦脉冲产生回波,GRE采用读出梯度场(即频率编码梯度场)切换产生回波。
(自旋回波除了采用读出梯度----频率编码梯度读出回波外,还采用180度聚焦脉冲来抵消主磁场恒定不均匀造成的质子失相位;梯度回波仅采用读出梯度----频率编码梯度场来读出梯度)(频率编码梯度必须在回波产生的过程中同时施加,所以叫读出梯度)GRE序列的共同特点:1、采用小角度激发,加快成像速度,①小角度脉冲能量低,SAR 值降低。
②产生宏观横向磁化矢量的效率较高,与90度脉冲相比,30度脉冲的能量仅为90度脉冲的1/3左右,但产生的宏观横向磁化矢量达到90度脉冲的1/2左右(三角形)。
③小角度脉冲后,残存的纵向磁化矢量较大,纵向弛豫所需要的时间就缩短,因而可以选用较短的TR,从而明显缩短TA,这就是GRE相对于SE成像速度快的原因。
2、采用梯度场切换采集回波信号进一步加快了采集速度。
SE序列180度射频脉冲能量较高,射频本身需要持续的时间较长,在90度与180度脉冲之间又需要一定的时间间隔,180度脉冲施加后又需要同样的时间间隔,因此采集一个完整的自旋回波所需的时间较长,一般SE最短的TE需要10~15ms。
梯度回波序列仅需要利用读出梯度的切换来读出回波,目前1.5T的TE可以缩短到1~2ms以下。
3、反映的是T2*弛豫信息而不是T2弛豫信息。
因为没有180脉冲剔除主磁场不均匀造成的质子失相位。
4、GRE的固有信噪比较低。
①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得到的回波幅度将明显低于SE序列,即便有时SE序列的TE长于GRE,其回波的幅度也常大于后者。
磁共振系列说明一、磁共振成像(MRI)原理。
1. 原子核的特性。
- 在磁共振成像中,我们主要利用氢原子核(质子)的特性。
氢原子核具有自旋的特性,就像地球绕着自身的轴旋转一样。
由于质子带正电荷,其自旋会产生一个小的磁场,称为磁矩。
- 在正常情况下,人体组织中的氢原子核磁矩方向是随机分布的,整体上没有净磁矩。
当把人体置于一个强大的外磁场(主磁场,通常用B0表示)中时,氢原子核的磁矩会趋向于与外磁场方向平行或反平行排列。
由于平行排列的能量稍低,所以略多于半数的氢原子核磁矩会沿外磁场方向排列,这样就会在宏观上产生一个与外磁场方向相同的净磁矩。
2. 射频脉冲的作用。
- 为了产生磁共振信号,我们需要施加射频脉冲(RF脉冲)。
射频脉冲是一种频率与氢原子核在主磁场中的进动频率相同的电磁波。
当射频脉冲作用于处于主磁场中的氢原子核时,它会将能量传递给氢原子核,使氢原子核从低能态跃迁到高能态,从而使氢原子核的磁矩偏离主磁场方向。
- 射频脉冲停止后,氢原子核会从高能态回到低能态,这个过程中会释放出吸收的能量,以射频信号的形式发射出来。
这个射频信号就是我们用来构建磁共振图像的原始信号。
3. 梯度磁场的应用。
- 梯度磁场是磁共振成像中的另一个关键要素。
它可以在主磁场的基础上产生一个线性变化的磁场。
通过在x、y、z三个方向上施加梯度磁场,可以对不同空间位置的氢原子核进行定位。
- 例如,在z方向施加梯度磁场时,不同层面的氢原子核会因为所处磁场强度不同而具有不同的进动频率。
这样就可以通过调整射频脉冲的频率来选择性地激发特定层面的氢原子核,从而实现对人体不同层面的成像。
二、磁共振设备的基本组成部分。
1. 磁体系统。
- 主磁体:主磁体是产生强大主磁场(B0)的部件。
目前常见的主磁体类型有永磁型、常导型和超导型。
永磁型磁体不需要外部电源,磁场稳定性较好,但磁场强度相对较低,一般在0.3 - 0.5T之间。
常导型磁体通过电流产生磁场,其磁场强度也不高,并且在运行过程中会产生大量热量。
MRI常用扫描序列时间:2009-08-16 来源:影像园作者:med999 【复制分享】【讨论-纠错】【举报】扫描序列是指射频脉冲、梯度场和信号采集时刻等相关参数的设置及其在时序上的排列。
MR成像主要依赖于四个因素:即质子密度、T1、T2、流空效应,应用不同的磁共振扫描序列可以得到反映这些因素不同侧重点的图像。
目前最基本、最常用的脉冲序列为SE序列,其它还包括GRE序列、IR序列等。
1)自旋回波(spin echo,SE)首先发射一个90。
的射频脉冲后,间隔数至数十毫秒,发射1个180。
的射频脉冲,再过数十毫秒后,测量回波信号。
是MR成像的经典序列,特点是在90。
脉冲激发后,利用180。
复相脉冲,以剔除主磁场不均匀造成的横向磁化矢量衰减。
SE序列的加权成像有三种:A、质子密度N(H)加权像:参数选择:长TR(1500ms~2500ms)短TE(15ms~30ms)。
采集的回波信号幅度与主要质子密度有关,因而这种图像称为质子密度加权像。
B、T2加权像:参数选择:长TR(1500ms~2500ms)长TE(90ms~120ms)。
采集的回波信号幅度主要反映各组织的T2弛豫差别,因而这种图像称为T2加权像。
C、T1加权像:参数选择:短TR(500ms左右)短TE(15ms~30ms)。
采集的回波信号幅度主要反映各组织的T1驰豫差别,因而这种图像称为T1加权像。
特点:1、图像信噪比高,组织对比良好;2、序列结构简单,信号变化容易解释;3、对磁场不均匀敏感性低,没有明显磁化率伪影;4、采集时间长,容易产生运动伪影,难以进行动态增强。
2)快速自旋回波序列在一次90。
RF激发后利用多个(2个以上)180。
复相脉冲产生多个自旋回波,每个回波的相位编码不同,填充K空间的不同位置。
不同厂家的MRI仪上有不同的名称,安科公司和GE公司称之为FSE(fast spin echo,FSE),西门子公司和飞利浦公司称之为TSE(turbo spin echo)。
磁共振基础序列
磁共振基础序列包括自旋回波(SE)序列、快速自旋回波(FSE)序列、梯度回波(GRE)序列和反转恢复(IR)序列等。
这些序列在磁共振成像中扮演着重要角色,它们可以通过不同的参数调节来获取不同的图像信息,从而为临床诊断和治疗提供重要的影像学依据。
自旋回波(SE)序列是最常用的磁共振序列之一,它利用射频脉冲激发组织中的氢原子核,然后使用不同的回波时间(TE)和重复时间(TR)来获取不同的图像信息。
SE序列可以产生高分辨率和高对比度的图像,适用于多种疾病的诊断。
快速自旋回波(FSE)序列是一种改进的SE序列,它通过减少扫描时间提高了成像效率。
FSE序列适用于快速动态成像和实时成像,例如在心血管和腹部成像中广泛应用。
梯度回波(GRE)序列利用磁场梯度来产生图像对比,因此不需要等待自旋回波的形成。
GRE序列可以产生快速的图像,适用于血流成像和功能成像。
反转恢复(IR)序列是一种特殊类型的IR序列,它通过在射频脉冲之前和之后施加反向磁场来增加组织对比度。
IR 序列常用于脑部、脊柱和肝脏等器官的成像。
除了以上基础序列外,还有一些更复杂的磁共振序列,如弥散加权成像(DWI)、灌注加权成像(PWI)和波谱成像(MRS)等。
这些序列可以提供更多的组织生理信息和代谢信息,对于疾病的早期诊断和治疗具有重要意义。