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MRI脈沖序列及其臨床應(yīng)用,武警遼寧省總隊醫(yī)院腦系科 馬明,第一節(jié) 脈沖序列的基本概念和分類,一、脈沖序列的基本概念 在第一章第十節(jié)已經(jīng)介紹過，影響磁共振信號強(qiáng)度的因素是多種多樣的，如組織的質(zhì)子密度、T1值、T2值、化學(xué)位移、液體流動、水分子擴(kuò)散運動等都將影響其信號強(qiáng)度，如果所有的影響因素?fù)诫s在一起，我們通過圖像的信號強(qiáng)度分析很難確定到底是何種因素造成的信號強(qiáng)度改變，這顯然對于診斷非常不利。我們可以調(diào)整成像參數(shù)，來確定何種因素對于組織的信號強(qiáng)度及圖像的對比起決定性作用。,實際上我們可以調(diào)整的成像參數(shù)主要是射頻脈沖、梯度場及信號采集時刻。射頻脈沖的調(diào)整包括帶寬（頻率范圍）、幅度（強(qiáng)度）、何時施加及持續(xù)時間等；梯度場的調(diào)整包括梯度場施加方向、梯度場場強(qiáng)、何時施加及持續(xù)時間等。我們把射頻脈沖、梯度場和信號采集時刻等相關(guān)各參數(shù)的設(shè)置及其在時序上的排列稱為MRI的脈沖序列（pulse sequence）。由于MR成像可調(diào)整的參數(shù)很多，對某一參數(shù)進(jìn)行不同的調(diào)整將得到不同成像效果，這就使得MR成像脈沖序列變得非常復(fù)雜，同時也設(shè)計出種類繁多的各種成像脈沖序列，可供用戶根據(jù)不同的需要進(jìn)行選擇。而對于用戶來說，也需要深刻理解各種成像序列，特別是常用脈沖序列，才能在臨床應(yīng)用中合理選擇脈沖序列，并正確調(diào)整成像參數(shù)。,二、脈沖序列的基本構(gòu)建 一般的脈沖序列由五個部分構(gòu)成，即射頻脈沖、層面選擇梯度場、相位編碼梯度場、頻率編碼梯度場及MR信號。在MRI射頻脈沖結(jié)構(gòu)示意圖中，這五部分一般以從上往下的順序排列，每一部分在時序上的先后和作用時間一般是從左到右排列的。我們以SE序列為例來介紹脈沖序列的基本構(gòu)建（圖27）。 圖27所示為SE序列的基本構(gòu)建。其他脈沖序列的基本構(gòu)建也有上述五個部分組成，只是所給的參數(shù)及其在時序上的排列有所變化而已。在本章后面各節(jié)講述MRI脈沖序列時，為了簡便起見，在序列結(jié)構(gòu)示意圖中并不一定把上述五個基本構(gòu)建全部標(biāo)出。,上述脈沖序列的基本構(gòu)建還可以簡化成兩個部分，即自旋準(zhǔn)備和信號產(chǎn)生（圖28）。所謂的自旋準(zhǔn)備就是利用梯度場匹配進(jìn)行的射頻脈沖激發(fā)，在需要成像的區(qū)域產(chǎn)生宏觀橫向磁化矢量的過程，也可在這個階段對某些組織信號進(jìn)行選擇性抑制。而信號產(chǎn)生是指生成MR信號（可以是FID、自旋回波或梯度回波）并對信號進(jìn)行空間編碼的過程。信號產(chǎn)生后由接受線圈采集，經(jīng)過傅里葉轉(zhuǎn)換即可重建出MR圖像。,圖27 SE脈沖序列的基本構(gòu)建示意圖 第一行是射頻脈沖，SE序列的射頻脈沖由多次重復(fù)的90脈沖和后隨的180脈沖構(gòu)成。第二行是層面選擇梯度場，在90脈沖和180脈沖時施加。第三行是相位編碼梯度場，在90脈沖后180脈沖前施加。第四行是頻率編碼梯度場，必須在回波產(chǎn)生的過程中施加。第五行是MR信號，SE序列中90脈沖后將產(chǎn)生一個最大的宏觀橫向磁化矢量，由于主磁場的不均勻和組織的T2弛豫的雙重作用，宏觀橫向磁化矢量呈指數(shù)式衰減，表現(xiàn)為MR信號很快減弱，這種信號變化方式即自由感應(yīng)衰減（FID）。由于180脈沖的聚相位作用，在TE時刻將產(chǎn)生一個自旋回波，回波是從無到有，從小到大，到最大強(qiáng)度后又逐漸變小直到零的MR信號。,圖28 MRI脈沖序列結(jié)構(gòu)示意圖 一般的MRI脈沖序列都由自旋準(zhǔn)備和回波產(chǎn)生兩個部分組成,三、MRI脈沖序列的分類 MRI脈沖序列的分類方法有多種，可按脈沖序列的用途分為通用序列和專用序列。按成像的速度可把脈沖序列分為普通序列和快速成像序列。目前最常用的是按采集信號類型進(jìn)行的分類方法：（1）FID類序列，指采集的MR信號是FID信號，如部分飽和序列等；（2）自旋回波類序列，指采集到的MR信號是利用180復(fù)相脈沖產(chǎn)生的自旋回波，包括常規(guī)的自旋回波序列，快速自旋回波序列等；（3）梯度回波類序列，指采集到的MRI信號是利用讀出梯度場切換產(chǎn)生的梯度回波。包括常規(guī)梯度回波序列、擾相梯度回波序列、穩(wěn)態(tài)進(jìn)動成像序列等；（4）雜合序列，指采集到的MRI信號有兩種以上的回波，通常是自旋回波和梯度回波，如快速自旋梯度回波序列和平面回波成像序列等。,第二節(jié) MRI脈沖序列相關(guān)的概念,在介紹MRI脈沖序列之前，有必要先了解一些與MRI脈沖序列相關(guān)的基本概念。這里介紹的僅為MRI常用脈沖序列中共有的一些相關(guān)概念，某些特殊序列的相關(guān)概念我們將在各自序列中介紹。,一、時間相關(guān)的概念 前面已經(jīng)介紹過，MRI脈沖序列實際上是射頻脈沖和梯度場的變化在時序的排列，因此每個脈沖序列都將會有時間相關(guān)的概念，主要包括重復(fù)時間、回波時間、有效回波時間、回波鏈長度、回波間隙、反轉(zhuǎn)時間、激勵次數(shù)、采集時間等。 1. 重復(fù)時間 重復(fù)時間（repetition time，TR）是指脈沖序列執(zhí)行一次所需要的時間。在SE序列中TR即指相鄰兩個90脈沖中點間的時間間隔；在梯度回波TR是指相鄰兩個小角度脈沖中點之間的時間間隔；在反轉(zhuǎn)恢復(fù)序列和快速反轉(zhuǎn)恢復(fù)序列中，TR是指相鄰兩個180反轉(zhuǎn)預(yù)脈沖中點間的時間間隔；在單次激發(fā)序列（包括單次激發(fā)快速自旋回波和單次激發(fā)EPI）中，由于只有一個90脈沖激發(fā)，TR等于無窮大。,2. 回波時間 回波時間（echo time，TE）是指產(chǎn)生宏觀橫向磁化矢量的脈沖中點到回波中點的時間間隔。在SE序列中TE指90脈沖中點到自旋回波中點的時間間隔。在梯度回波中指小角度脈沖中點到梯度回波中點的時間間隔。 3. 有效回波時間 有效回波時間（effective TE）在快速自旋回波（fast spin echo, FSE）序列或平面回波（echo planerimaging，EPI）序列中，一次90脈沖激發(fā)后有多個回波產(chǎn)生，分別填充在K空間的不同位置，而每個回波的TE是不同的。在這些序列中，我們把90脈沖中點到填充K空間中央的那個回波中點的時間間隔稱為有效TE。,4. 回波鏈長度 回波鏈長度（echo train length，ETL）的概念出現(xiàn)在FSE序列或EPI序列中。ETL是指一次90脈沖激發(fā)后所產(chǎn)生和采集的回波數(shù)目?；夭ㄦ湹拇嬖趯⒊杀壤郎p少TR的重復(fù)次數(shù)。在其他成像參數(shù)保持不變的情況下，與相應(yīng)的單個回波序列相比，具有回波鏈的快速成像序列的采集時間縮短為原來的1/ETL，因此ETL也被稱快速成像序列的時間因子。 5. 回波間隙 回波間隙（echo spacing，ES）是指回波鏈中相鄰兩個回波中點間的時間間隙。ES越小，整個回波鏈采集所需時間越少，可間接加快采集速度，提高圖像的信噪比。,6. 反轉(zhuǎn)時間 反轉(zhuǎn)時間（inversion time，TI）僅出現(xiàn)在具有180反轉(zhuǎn)預(yù)脈沖的脈沖序列中，這類序列有反轉(zhuǎn)恢復(fù)序列、快速反轉(zhuǎn)恢復(fù)序列、反轉(zhuǎn)恢復(fù)EPI序列等。一般把180反轉(zhuǎn)預(yù)脈沖中點到90脈沖中點的時間間隔稱為TI。 7. 激勵次數(shù) 激勵次數(shù)（number of excitation，NEX）也稱信號平均次數(shù)（number of signal averaged，NSA）或信號采集次數(shù)（number of acquistions，NA），是指脈沖序列中每一個相位編碼步級的重復(fù)次數(shù)。NEX增加有利于減少偽影并增加圖像信噪比，但同時也增加了信號采集時間。一般的序列需要兩次以上的NEX，而快速MRI脈沖序列特別是屏氣序列的NEX往往是1，甚至小于1。,8. 采集時間 采集時間（acquisition time，TA）也稱掃描時間，是指整個脈沖序列完成信號采集所需要時間。在不同序列中TA的差別很大，一幅圖像的TA可以在數(shù)十毫秒（如單次激發(fā)EPI序列），也可以是數(shù)十分鐘（如SE T2WI序列）。 二維MRI的采集時間可以按下式計算： TA = TR n NEX 式中TA表示采集時間；TR為重復(fù)時間；n為NEX=1時TR需要重復(fù)的次數(shù)；NEX為激勵次數(shù)，NEX越大，TR需要重復(fù)的總次數(shù)越多。對于沒有回波鏈的序列如SE序列或GRE序列，n就是相位編碼的步級數(shù)，對于具有回波鏈的序列如FSE或EPI等序列，n等于相位編碼步級數(shù)除以ETL。,三維MRI由于是容積采集，需要增加層面方向的相位編碼，容積內(nèi)需要分為幾層則需要進(jìn)行同樣步級的相位編碼，因此其采集時間可以按下式計算： TA TR n NEX S 式中S為容積范圍的分層數(shù)，其他同二維采集。S越大，TR需要重復(fù)的總次數(shù)越多。 從上述兩個TA的計算公式可以得知，實際上影響TA的因素主要是TR的長短和TR需要重復(fù)的總次數(shù)。,二、空間分辨力相關(guān)的概念 任何脈沖序列在實際應(yīng)用中都會涉及到空間分辨力的問題，實際上空間分辨力就是指圖像像素所代表體素的實際大小，體素越小空間分辨力越高?？臻g分辨力受層厚、層間距、掃描矩陣、視野等因素影響。 1. 層厚 MRI的層厚（slice thickness）是由層面選擇梯度場強(qiáng)和射頻脈沖的帶寬來決定的，在二維圖像中，層厚即被激發(fā)層面的厚度。層厚越薄，圖像在層面選擇方向的空間分辨力越高，但由于體素體積變小，圖像的信噪比降低。因此在選擇層厚的時候既要考慮到空間分辨力，也要考慮到圖像信噪比。,2. 層間距 層間距（slice gap）是指相鄰兩個層面之間的距離。MRI的層間距與CT的層間距（slice interval）概念不同。CT的層間距是指相鄰的兩個層面厚度中心的間距，如層厚和層間距均為1cm，實際上是一層接著一層，兩層之間沒有間隔。而MR成像時，如果層厚為1cm，層間距為0.5cm，則兩層之間有厚度為0.5cm的組織沒有成像。MR的層面成像是通過選擇性的射頻脈沖來實現(xiàn)的，由于受梯度場線性、射頻脈沖的頻率特性等影響，實際上掃描層面附近的質(zhì)子也會受到激勵，這樣就會造成層面之間的信號相互影響（圖29）,我們把這種效應(yīng)稱為層間干擾（cross talk）或?qū)娱g污染（cross contamination）。為了減少層間污染，二維MR成像時往往需要一定的層間距。,圖29 層間干擾示意圖 由于梯度線性和射頻脈沖選擇性的限制，層面臨近的質(zhì)子將同時受到激發(fā)。當(dāng)層間距較小時（圖a），臨近層面內(nèi)的質(zhì)子受到激發(fā)因而出現(xiàn)層間干擾。增加了層間距后（圖b），層間干擾減少或基本消失。,3. 矩陣 矩陣（matrix）是指MR圖像層面內(nèi)行和列的數(shù)目，也就是頻率編碼和相位編碼方向上的像素數(shù)目。頻率編碼方向上的像素多少不直接影響圖像采集時間；而相位編碼方向的像素數(shù)目決定于相位編碼的步級數(shù)，因而數(shù)目越大，圖像采集時間越長。MR圖像的像素與成像體素是一一對應(yīng)的。在其他成像參數(shù)不變的前提下，矩陣越大，成像體素越小，圖像層面內(nèi)的空間分辨力越高。 4. 視野 視野（field of view，F(xiàn)OV）是指MR成像的實際范圍，即圖像區(qū)域在頻率編碼方向和相位編碼方向的實際尺寸，如30 cm30 cm，因而是個面積概念。在矩陣不變的情況下，F(xiàn)OV越大，成像體素越大，圖像層面內(nèi)的空間分辨力降低。,5. 矩形FOV 一般的FOV是正方形的，但有些解剖部位各方向徑線是不同的，如腹部橫斷面的前后徑明顯短于左右徑，如果采用正方形FOV，前后方向有較大的區(qū)域空間編碼是浪費的，如果采用前后徑短左右徑長的矩形FOV，如30 cm40 cm，則可充分利用FOV。矩形FOV的短徑只能選擇在相位編碼方向上，采用矩形FOV后，在空間分辨力保持不變的情況下，需要進(jìn)行的相位編碼步級數(shù)減少，因而采集時間成比例縮短。,三、偏轉(zhuǎn)角度 在射頻脈沖的作用下，組織的宏觀磁化矢量將偏離平衡狀態(tài)（即B0方向），其偏離的角度稱為偏轉(zhuǎn)角度（flip angle）或稱激發(fā)角度。宏觀磁化矢量偏轉(zhuǎn)的角度取決于射頻脈沖的能量，能量越大偏轉(zhuǎn)角度越大。而射頻脈沖的能量取決于脈沖的強(qiáng)度和持續(xù)時間，增加能量可通過增加脈沖的強(qiáng)度或/和持續(xù)時間來實現(xiàn)。MRI常用的偏轉(zhuǎn)角為90、180和梯度回波序列常用的小角度（90）。偏轉(zhuǎn)角度越小，所需要的能量越小，激發(fā)后組織縱向弛豫（釋放能量）所需要的時間越短。,第三節(jié) 自由感應(yīng)衰減類序列,我們把采集到的MRI信號為自由感應(yīng)衰減（FID）信號的脈沖序列統(tǒng)稱為FID類序列。MRI發(fā)展的早期，F(xiàn)ID序列曾經(jīng)在低場強(qiáng)的MRI儀上有較多的應(yīng)用，目前這類序列已經(jīng)很少使用。本節(jié)中僅簡單介紹飽和恢復(fù)序列和采集FID信號的反轉(zhuǎn)恢復(fù)序列。,一、飽和恢復(fù)序列 飽和恢復(fù)（saturation recovery，SR）序列也稱部分飽和（partial saturation）序列。我們在前面一節(jié)已經(jīng)介紹過，90射頻脈沖將產(chǎn)生一個最大的宏觀橫向磁化矢量，90脈沖結(jié)束后宏觀橫向磁化矢量將以指數(shù)式衰減，即產(chǎn)生FID信號。SR序列是結(jié)構(gòu)最為簡單的序列，利用連續(xù)的90脈沖進(jìn)行激發(fā)，在每個90脈沖后采集FID信號（圖30a）。由于FID信號衰減很快，一般難以利用該序列來反映組織的T2對比。如果TR很短，則幾乎所有組織將被飽和，難以接受下一個90脈沖，因而組織信號很弱。如果TR很長，則每一次90激發(fā)前所有組織的縱向弛豫已經(jīng)完成，圖像失去了T1對比，可以得到質(zhì)子密度對比。如果選擇一個合適的TR，每一個90脈沖前，組織的縱向弛豫部分完成，因而存在的T1對比，得到的將是T1WI，這時組織只有部分被飽和，這也是該序列稱為部分飽和序列的原因。目前在臨床上幾乎不再采用SR序列。,圖30 飽和恢復(fù)（SR）序列結(jié)構(gòu)示意圖 SR序列由連續(xù)的90脈沖構(gòu)成，每個90脈沖后采集FID信號。選擇合適的TR，利用SR序列可得到T1WI，選用長TR則可得到質(zhì)子密度加權(quán)圖。,二、采集FID信號的反轉(zhuǎn)恢復(fù)序列 反轉(zhuǎn)恢復(fù)（inversion recovery，IR）序列的特點是利用180射頻脈沖把組織的宏觀縱向磁化矢量偏轉(zhuǎn)180，即反轉(zhuǎn)到與主磁場相反的方向上，在組織發(fā)生縱向弛豫的過程中施加90脈沖，來記錄不同組織間縱向弛豫的差別。90脈沖后可以采集FID信號，也可以利用180復(fù)相脈沖采集自旋回波信號。早期的IR序列多采集FID信號，目前臨床上常規(guī)應(yīng)用的IR序列則一般采集的是自旋回波信號（詳見IR序列一節(jié)）。,第四節(jié) 自旋回波和快速自旋回波序列,凡是成像時采集的是自旋回波信號的序列都屬于自旋回波類序列，包括常規(guī)自旋回波、快速自旋回波、單次激發(fā)快速自旋回波等。反轉(zhuǎn)恢復(fù)序列及快速反轉(zhuǎn)恢復(fù)序列采集的信號也可以是自旋回波，但其序列結(jié)構(gòu)有一定的特殊性，我們將在本章第五節(jié)中介紹。,一、自旋回波序列 SE序列的結(jié)構(gòu)在第一章第十節(jié)已經(jīng)有詳細(xì)介紹，不再重復(fù)，這里僅介紹其特點及臨床應(yīng)用情況。 SE序列是MRI的經(jīng)典序列，在臨床上得到廣泛應(yīng)用，具有以下優(yōu)點：（1）序列結(jié)構(gòu)比較簡單，信號變化容易解釋；（2）圖像具有良好的信噪比；（3）圖像的組織對比良好；（4）對磁場的不均勻敏感性低，因而磁化率偽影很輕微；（5）利用SE序列進(jìn)行T1WI，采集時間一般僅需要25min。,SE序列也存在著一些缺點：（1）90脈沖能量較大，縱向弛豫需要的時間較長，需采用較長的TR（特別是T2WI），且一次激發(fā)僅采集一個回波，因而序列采集時間較長，T2WI常需要十幾分鐘以上；（2）由于采集時間長，體部MR成像時容易產(chǎn)生偽影；（3）采集時間長，因而難以進(jìn)行動態(tài)增強(qiáng)掃描；（4）為減少偽影，NEX常需要2以上，進(jìn)一步增加了采集時間。 鑒于上述特點，目前即便是低場機(jī)，也很少利用SE序列進(jìn)行T2WI和PD。SE序列目前多用于獲取T1WI，是顱腦、骨關(guān)節(jié)、軟組織、脊柱脊髓等部位的常規(guī)T1WI序列。對于體部特別是腹部來說，許多醫(yī)院還把SE序列作為常規(guī)T1WI序列，配合呼吸補(bǔ)償技術(shù)，可獲得質(zhì)量較高的T1WI。但對于呼吸不均勻的病人，圖像容易產(chǎn)生運動偽影，同時由于采集時間長，不能利用SE序列進(jìn)行動態(tài)增強(qiáng)掃描，因而不少專家提出用梯度回波序列替代SE序列作為腹部常規(guī)T1WI序列。,二、快速自旋回波序列 快速自旋回波序列在不同產(chǎn)家生產(chǎn)的MRI儀上有不同的名稱，安科公司和GE公司稱之為FSE（ fast spin echo，F(xiàn)SE），西門子公司和飛利浦公司稱之為TSE（turbo spin echo），本講義中將采用FSE的名稱。FSE以前也稱為弛豫增強(qiáng)快速采集（rapid acquisition with relaxation enhancement，RARE）。 （一）FSE序列的原理 我們都知道SE序列在一次90射頻脈沖后利用一次180復(fù)相脈沖，僅產(chǎn)生一個自旋回波信號，那么一幅矩陣為256256的圖像需要256次90脈沖激發(fā)（NEX=1時），即需要256次TR，每次激發(fā)采用不同的相位編碼，才能完成K空間的填充。與之不同的是，F(xiàn)SE序列在一次90射頻脈沖激發(fā)后利用多個（2個以上）180復(fù)相脈沖產(chǎn)生多自旋回波，每個回波的相位編碼不同，填充K空間的不同位置上（圖31）。,圖31 FSE序列基本結(jié)構(gòu)和K空間填充示意圖 圖a示在一次90射頻脈沖后用5個180復(fù)相脈沖產(chǎn)生5個自旋回波（即ETL=5），相鄰兩個回波中點的時間間隔為回波間隙（ES），兩個相鄰的90脈沖中點的時間間隔為TR。上述的5個回波的相位編碼不同，填充在K空間相位編碼方向的不同位置上，實際上5個回波的回波時間是不同的，由于填充的K空間中央的回波決定圖像的對比，因此如果把第三個回波填充在K空間中央（圖b），則有效TE為90脈沖中點到第三個回波中點的時間間隔（圖a）。,由于一次90脈沖后利用多個180脈沖，因而產(chǎn)生的不是單個回波，而是一個回波鏈，一次90脈沖后利用了多少個180脈沖就會有多少個自旋回波產(chǎn)生，把一次90脈沖后所產(chǎn)生的自旋回波數(shù)目定義為FSE序列的回波鏈長度。在其他成像參數(shù)不變的情況下，ETL越長，90脈沖所需要的重復(fù)次數(shù)越少（即TR次數(shù)越少），采集時間將成比例縮短，如果ETLn，則該FSE序列的采集時間為相應(yīng)SE序列的1/n，所以ETL也稱為時間因子。舉例說明：設(shè)TR=3000 ms，掃描矩陣256256，NEX=2，（即需要512次TR），則利用SE序列成像的采集時間TA=3s25621536s（25min36s）；如果保持上述成像參數(shù)不變，利用ETL=8的FSE序列來成像，則TR的次數(shù)為512/8，即64次，則采集時間TA3s（256/8）2192s（3min12s），僅為相應(yīng)SE序列TA的1/8。,（二）FSE序列的特點 FSE序列目前在臨床上得到廣泛應(yīng)用，F(xiàn)SE一些參數(shù)的選擇將會影響圖像的質(zhì)量，因此有必要介紹一下FSE序列的特點。 1. 快速成像 前面在FSE原理中已經(jīng)提到，由于回波鏈的存在，在其他成像參數(shù)不變的前提下，與相應(yīng)SE序列相比，F(xiàn)SE序列的采集時間隨ETL的延長而成比例縮短，即FSE序列的TA為相應(yīng)SE序列TA的1/ETL。但實際上，采用了FSE序列后，為了提高圖像質(zhì)量并增加掃描層數(shù)，F(xiàn)SE T2WI序列的TR往往比SE序列要長，因此TA的縮短并不象理論上那么明顯。,2. 回波鏈中每個回波信號的TE不同 FSE序列中在一次90脈沖后利用多個180復(fù)相脈沖來產(chǎn)生多個自旋回波信號，實際上每個回波信號的TE是不同的，第一個回波信號的TE最短，最后一個回波信號的TE最長，因此FSE的圖像實際上是由TE不同的回波構(gòu)成的。大家都知道填充K空間中心的回波將主要決定圖像的對比，通過相位編碼的調(diào)整，我們可以把回波鏈中的任何一個回波填充在K空間中心（圖32），我們把90脈沖中點到填充K空間中心的回波中點的時間間隔定義為有效TE（effective TE）。如果把第一個回波填充在K空間中心（即選擇很短有效TE），將基本剔除組織的T2弛豫對圖像對比的影響，得到的將是T1WI或PDWI；如果把一個長回波鏈中的最后一個回波填充在K空間中心（選擇很長的有效TE），得到的將是權(quán)重很重的T2WI；如果在回波鏈中選擇一個合適的回波信號填充在K空間中心（選擇合適長的有效TE），將得到權(quán)重合適的T2WI。實際上填充K空間各個位置的回波信號對圖像對比都有不同程度貢獻(xiàn)，而回波鏈中各回波的TE不同，因此與相應(yīng)SE序列相比，F(xiàn)SE序列的T2對比將有不同程度降低，ETL越長，對圖像對比的影響越大。,3. FSE序列圖像的模糊效應(yīng) 大家都知道在90脈沖后，由于T2弛豫，宏觀橫向磁化矢量將隨時間推移逐漸衰減，即隨著TE的延長，任何組織的信號強(qiáng)度都在衰減。如果不考慮相位編碼梯度場對組織信號的影響，則FSE序列的回波鏈中第一個回波信號最強(qiáng)，往后信號強(qiáng)度逐漸減弱，最后一個回波信號最弱（圖32b）。這種強(qiáng)度具有差別的回波信號填充在K空間中，在傅里葉轉(zhuǎn)換中將發(fā)生定位上的錯誤，從而導(dǎo)致圖像模糊。ETL越長，填充K空間的回波信號強(qiáng)度差別越大，圖像越模糊。因此，ETL延長盡管可以縮短采集時間，但將增加圖像模糊，并影響圖像對比。減少圖像模糊的辦法除了在采集時間能夠接受的前提下縮短ETL外，回波間隙縮小也可以減少圖像模糊。ES為回波鏈中兩個相鄰回波中點的時間間隔（圖32a），ES的縮小將減少回波之間的信號強(qiáng)度差別，從而減少圖像模糊。,圖32 FSE序列回波鏈中各回波的TE和信號強(qiáng)度示意圖 FSE序列利用5個180脈沖，產(chǎn)生5個自旋回波（圖a），各回波的TE是不同的，回波1的TE最短，回波5的TE最長（圖b），我們可以通過對相位編碼的調(diào)整，把回波鏈中任何一個回波填充在K空間中心，決定圖像的權(quán)重和對比。同時由于T2弛豫，各回波的信號強(qiáng)度也不相同，回波1的信號強(qiáng)度最大，回波5的信號強(qiáng)度最弱（圖b）。,4. 脂肪組織信號強(qiáng)度增高 脂肪組織的信號強(qiáng)度增加是FSE序列的又一特點。在SE T2WI上脂肪組織呈現(xiàn)中等偏高信號（灰白），而在FSE T2WI上，脂肪組織呈現(xiàn)高信號（白）。這主要由于兩個方面的原因：（1）脂肪組織內(nèi)的質(zhì)子之間存在著J-耦連，這種耦連結(jié)構(gòu)可增加磁場的波動，加快了質(zhì)子失相位，因此脂肪組織的T2值并不長。FSE序列連續(xù)的180脈沖可打斷J-耦連，因而脂肪組織的質(zhì)子失相位減慢，延長脂肪組織的T2值，因而增加脂肪組織的信號強(qiáng)度；（2）180脈沖引起的磁化轉(zhuǎn)移效應(yīng)也是增加脂肪組織信號強(qiáng)度的一個原因。FSE序列中，ETL越長，ES越小，脂肪組織信號強(qiáng)度的增加將越明顯。,5. 對磁場不均勻性不敏感 與SE序列相同，F(xiàn)SE序列也是利用180復(fù)相脈沖產(chǎn)生回波，180脈沖可以剔除主磁場恒定不均勻，因而對磁場不均勻性不敏感。這一特點的優(yōu)點在于磁化率敏感偽影不明顯；缺點在于不利于一些能夠增加磁場不均勻的病變?nèi)绯鲅鹊臋z出。 6. 能量沉積增加 FSE的序列結(jié)構(gòu)為90脈沖激發(fā)后利用連續(xù)的180復(fù)相脈沖激發(fā)產(chǎn)生回波。180脈沖能量很大，如此大的能量連續(xù)激發(fā)，傳遞到人體組織的能量將在短時間內(nèi)很快積聚，特殊吸收率（specific absorption ratio，SAR）將明顯升高，可引起體溫升高等不良反映，這在高場強(qiáng)的MRI儀中將表現(xiàn)的更為突出。ETL越長，ES越小，SAR值增加的越明顯。,（三）FSE序列的臨床應(yīng)用 FSE序列在臨床上已經(jīng)得以廣泛應(yīng)用，在本講義中我們根據(jù)文獻(xiàn)及在臨床上的應(yīng)用體會，人為地把FSE序列分為FSE T1WI序列、短ETL FSE T2WI序列、中等ETL FSE T2WI序列、長ETL FSE T2WI序列等四種，下面我們逐一介紹其臨床應(yīng)用。 1. FSE T1WI序列 FSE T1WI序列通常選擇較短的ETL，因為ETL越長，填充K空間的回波中TE長的回波信號越多，因而將增加T2弛豫對圖像的污染，降低T1對比。對于FSE T1WI序列來說，應(yīng)該把回波鏈中第一回波信號填充在K空間中心（選擇最短的有效TE），以盡量減少T2弛豫對圖像對比的影響。FSE T1WI序列的TR通常為300 500 ms，有效TE常為8 15ms，ETL常為2 4。根據(jù)需要可調(diào)節(jié)上述參數(shù)。,FSE T1WI序列的優(yōu)點主要是相對SE T1WI序列來說，采集時間縮短，甚至可以進(jìn)行屏氣掃描。如ETL=4，TR=300 ms，相位編碼步級160，NEX=2，則TA0.3s（160/4）224s，屏氣掃描完全是可行的。 FSE T1WI的缺點有：（1）由于受T2弛豫的污染，圖像的T1對比不如SE T1WI序列；（2）FSE的模糊效應(yīng)；（3）掃描速度還是比梯度回波序列慢，需要屏氣掃描時，一次屏氣能夠掃描的層數(shù)有限。 FSE T1WI序列的主要用途有：（1）對T1對比要求相對較低的部位，如脊柱、大關(guān)節(jié)、骨與軟組織等；（2）病人耐受能力較差，要求加快掃描速度時；（3）體部屏氣掃描。當(dāng)對T1對比要求較高時，如進(jìn)行腦組織及腹部臟器T1WI，一般不采用FSE T1WI序列。,2. 短ETL的FSE T2WI序列 ETL為2 10，實際應(yīng)用中ETL 通常為5 10。 短ETL的FSE T2WI序列具有以下優(yōu)點：（1）與SE序列相比，成像速度明顯加快，根據(jù)選擇的掃描參數(shù)不同，TA一般為2 7min；（2）由于回波鏈較短，其T2對比較好，接近于SE T2WI；（3）對磁場不均勻性不敏感，沒有明顯的磁敏感性偽影。 短ETL的FSE T2WI序列的主要缺點是掃描速度還不夠快，用于體部成像時容易產(chǎn)生運動偽影。 短ETL的FSE T2WI序列在臨床上最常用的T2WI序列之一，主要用于對T2對比要求較高的部位：（1）顱腦T2WI常規(guī)序列：（2）配用呼吸觸發(fā)和脂肪抑制技術(shù)后作為腹部臟器T2WI常規(guī)序列。,3. 中等ETL FSE T2WI序列 ETL為10 20。與短ETL FSE T2WI序列相比，中等ETL的FSE T2WI序列的特點表現(xiàn)為：（1）掃描速度更快，根據(jù)成像參數(shù)的不同，TA一般為1 4min；（2）由于ETL比較長，圖像的T2對比不及短ETL FSE T2WI序列。 中等ETL的FSE T2WI序列主要臨床用途：（1）對T2對比要求相對較低，主要顯示解剖結(jié)構(gòu)的部位，如脊柱、骨關(guān)節(jié)等；（2）臟器內(nèi)在的T2對比好，并要求T2權(quán)重較重的部位，如前列腺等。,4. 長ETL的FSE T2WI序列 ETL大于20，實際應(yīng)用中通常為20 32。長ETL的FSE T2WI序列的特點有：（1）成像速度快，根據(jù)所選用的參數(shù)不同，TA可為20s到3min，因此可以進(jìn)行屏氣掃描；（2）由于ETL較長，圖像模糊更明顯，且T2對比降低；（3）屏氣掃描時，屏氣不好仍有明顯運動偽影。 長ETL的FSE T2WI序列主要用于：（1）體部屏氣T2WI，主要用于呼吸節(jié)律不能很好控制導(dǎo)致呼吸觸發(fā)短ETL FSE T2WI失敗的病例；（2）水成像，配用呼吸觸發(fā)技術(shù)可進(jìn)行腹部水成像如MR胰膽管成像（MRCP）、MR尿路成像（MRU）等。,5. 關(guān)于FSE序列上述分類方法的幾點說明 上述關(guān)于FSE序列臨床應(yīng)用的分類并非一個標(biāo)準(zhǔn)的分類方法。不同產(chǎn)家生產(chǎn)的MR儀或即便是同一產(chǎn)家生產(chǎn)的不同場強(qiáng)、不同型號和配置的MR儀，由于采用的其他成像參數(shù)不同，ETL的選擇也可作相應(yīng)的調(diào)整，具體應(yīng)用時還要根據(jù)病人的情況作靈活調(diào)整。如以前生產(chǎn)的1.5 T掃描機(jī)，由于射頻放大器功率和梯度線圈性能的限制，回波間隙（ES）常在15 20 ms，假設(shè)ES = 20 ms，ETL = 10，則回波鏈中最后一個回波的TE為200 ms；而近年產(chǎn)生的1.5 T掃描機(jī)，由于射頻放大器功率和梯度線圈性能提高，ES可在10 ms以下，如果ES = 10 ms，ETL10，則回波鏈中最后一個回波的TE為100 ms，如果選擇ETL20，則最后一個回波的TE為200 ms，相當(dāng)于原來ES=10ms，ETL10的最后一個回波的TE。因此當(dāng)掃描機(jī)性能提高后，適當(dāng)延長ETL仍可以保證較高的圖像質(zhì)量。,第五節(jié) 反轉(zhuǎn)恢復(fù)及快速反轉(zhuǎn)恢復(fù)序列,在前面第3節(jié)自由感應(yīng)衰減類序列中，我們曾簡要介紹了反轉(zhuǎn)恢復(fù)序列，但實際上，目前無論是反轉(zhuǎn)恢復(fù)（inversion recovery，IR）還是快速反轉(zhuǎn)恢復(fù)序列（fast inversion recovery，F(xiàn)IR）一般采集的是自旋回波。在本節(jié)中我們將重點介紹反轉(zhuǎn)恢復(fù)的原理、IR和FIR序列的結(jié)構(gòu)和臨床應(yīng)用。,一、反轉(zhuǎn)恢復(fù)的原理 我們都知道，給主磁場中進(jìn)動的質(zhì)子施加一個射頻脈沖，只要射頻脈沖的頻率與質(zhì)子的進(jìn)動頻率相同，質(zhì)子將發(fā)生共振，即低能級的質(zhì)子獲得能量越遷到高能級狀態(tài)，在宏觀上則表現(xiàn)為磁化矢量的偏轉(zhuǎn)。宏觀磁化矢量偏轉(zhuǎn)的角度與射頻脈沖的能量有關(guān)，能量越大偏轉(zhuǎn)角度越大，我們把能夠使宏觀磁化矢量偏轉(zhuǎn)某個角度的射頻脈沖稱為某角度脈沖，如90脈沖、小角度脈沖（偏轉(zhuǎn)角度小于90）、180脈沖等。反之，宏觀磁化矢量偏轉(zhuǎn)角度越大則表示質(zhì)子獲得的能量越大，射頻脈沖關(guān)閉后質(zhì)子所需要釋放的能量也越大，被激發(fā)的組織的縱向弛豫所需要的時間就越長。,如果用180射頻脈沖對組織進(jìn)行激發(fā)，將使組織的宏觀縱向弛豫矢量偏轉(zhuǎn)180，即偏轉(zhuǎn)到與主磁場相反的方向上，因此該180脈沖也稱為反轉(zhuǎn)脈沖。180脈沖的能量相當(dāng)于90脈沖的2倍，因此縱向磁化矢量完全恢復(fù)所需時間也明顯延長（圖36）。我們把具有180反轉(zhuǎn)預(yù)脈沖的序列統(tǒng)稱為反轉(zhuǎn)恢復(fù)類序列。 具有180反轉(zhuǎn)預(yù)脈沖的序列具有以下共同特點：（1）由于180脈沖后組織縱向弛豫過程延長，組織間的縱向弛豫差別加大，即T1對比增加，相當(dāng)于90脈沖的2倍左右（圖36）；,（2）180脈沖后，組織的縱向弛豫過程中，其縱向磁化矢量從反向（主磁場相反方向）最大逐漸變小到零，而后從零開始到正向（主磁場相同方向）逐漸增大到最大，如果當(dāng)某組織的縱向磁化矢量到零的時刻給予90脈沖激發(fā)，則該組織由于沒有宏觀縱向磁化矢量因此沒有橫向磁化矢量產(chǎn)生，該組織就不產(chǎn)生信號，利用這一特點可以選擇性抑制一定T1值的組織信號（圖36b）；（3）反轉(zhuǎn)恢復(fù)類序列中，我們把180反轉(zhuǎn)脈沖中點與90脈沖中點的時間間隔定義為反轉(zhuǎn)時間（inversion time，TI），選擇不同的TI可以制造出不同的對比，也可選擇性抑制不同T1值的組織信號。,圖36 180反轉(zhuǎn)預(yù)脈沖后與90脈沖后組織縱向弛豫的比較 圖中縱坐標(biāo)為縱向磁化矢量（Mz）的大小（以表示），橫坐標(biāo)為時間（以ms表示）；細(xì)曲線為甲組織的縱向弛豫曲線，粗曲線為乙組織的縱向弛豫曲線，甲組織的縱向弛豫速度快于乙組織。圖a示90脈沖后兩種組織開始縱向弛豫，經(jīng)過TR后兩種組織的縱向磁化矢量的差別即T1對比。圖b示180脈沖使縱向磁化矢量偏轉(zhuǎn)到反方向，180脈沖結(jié)束后，兩種組織開始縱向弛豫，縱向磁化矢量從反向最大逐漸縮小到零，又從零逐漸增大到正向最大，同時由于縱向弛豫過程延長，甲組織和乙組織的T1對比加大，約為90脈沖激發(fā)后的2倍。,二、反轉(zhuǎn)恢復(fù)（inversion recovery，IR）序列 IR序列是個T1WI序列，該序列先施加一個180反轉(zhuǎn)預(yù)脈沖，在適當(dāng)?shù)臅r刻施加一個90脈沖，90脈沖后馬上施加一個180復(fù)相脈沖，采集一個自旋回波，實際上就是在SE序列前施加一個180反轉(zhuǎn)預(yù)脈沖（圖37）。IR序列中，把180反轉(zhuǎn)脈沖中點到90脈沖中點的時間間隔定義為反轉(zhuǎn)時間（TI），把90脈沖中點到回波中點的時間間隔定義為TE，把相鄰的兩個180反轉(zhuǎn)預(yù)脈沖中點的時間間隔定義為TR。為了保證每次180反轉(zhuǎn)脈沖前各組織的縱向磁化矢量都能基本回到平衡狀態(tài)，要求TR足夠長，至少相當(dāng)于SE T2WI或FSE T2WI序列的TR長度。因此IR序列中T1對比和權(quán)重不是由TR決定的，而是由TI來決定的。,IR序列具有以下特點：（1）T1對比最佳，其T1對比相當(dāng)于SE T1WI的2倍；（2）一次反轉(zhuǎn)僅采集一個回波，且TR很長，因此掃描時間很長，TA相當(dāng)于SE T2WI序列。 鑒于上述特點，IR序列一般作為T1WI序列，在臨床上應(yīng)用并不廣泛，主要用于增加腦灰白質(zhì)之間的T1對比，對兒童髓鞘發(fā)育研究有較高價值。IR序列也可用作脂肪抑制（STIR）或水抑制（FLAIR），但由于掃描時間太長，現(xiàn)在STIR或FLAIR一般采用快速反轉(zhuǎn)恢復(fù)序列來完成。,圖37 IR序列結(jié)構(gòu)示意圖 IR序列由一個180反轉(zhuǎn)預(yù)脈沖后隨SE序列構(gòu)成。把180反轉(zhuǎn)預(yù)脈沖中點到90脈沖中點的時間間隔定義為反轉(zhuǎn)時間（TI），TI是決定圖像的T1對比和權(quán)重。把90脈沖中點到回波中點的時間間隔定義為回波時間（TE），IR T1WI序列應(yīng)該選擇很短的TE，以盡量剔除T2弛豫對圖像的污染。把兩個相鄰的180反轉(zhuǎn)預(yù)脈沖中點的時間間隔定義為TR，IR序列中應(yīng)該選擇很長的TR（至少相當(dāng)于SE T2WI或FSE T2WI的TR）。,圖38 FIR序列結(jié)構(gòu)及STIR、FLAIR序列原理示意圖 圖a為FIR序列結(jié)構(gòu)圖。FIR序列先施加一個180反轉(zhuǎn)脈沖，在適當(dāng)時刻（TI）再施加一個90脈沖，90脈沖后利用多個180復(fù)相脈沖（圖中為3個）采集多個自旋回波，因此存在回波鏈（圖中ETL3）?？梢园鸦夭ㄦ溨械娜魏我粋€回波填充在K空間中央，我們把90脈沖中點與填充K空間那個回波中點的時間間隔定義為有效TE。兩個相鄰的180反轉(zhuǎn)脈沖中點的時間間隔定義為TR。圖b為STIR和FLAIR序列原理示意圖。圖中縱坐標(biāo)為縱向磁化矢量（Mz）的大?。ㄒ员硎荆?，橫坐標(biāo)為時間（以ms表示）；細(xì)曲線為脂肪組織的縱向弛豫曲線，粗曲線為腦脊液的縱向弛豫曲線。180反轉(zhuǎn)脈沖后，兩種組織將發(fā)生縱向弛豫，即縱向磁化矢量發(fā)生從100到零到100%的變化。由于兩種組織縱向弛豫速度不同，縱向磁化矢量從100到零所需時間不同，脂肪組織需要很短的時間（即圖中t0到t/），如果選擇TI等于t/，則90脈沖施加時，脂肪組織的縱向磁化矢量等于零，因而也沒有橫向磁化矢量的產(chǎn)生，脂肪組織的信號被抑制（即STIR）；腦脊液的縱向磁化矢量從100到零所需的時間很長（即圖中t0到t/），如果選擇TI等于t/，同樣的道理，腦脊液的信號被抑制（即FLAIR）。,三、快速反轉(zhuǎn)恢復(fù)序列 快速反轉(zhuǎn)恢復(fù)（fast inversion recovery，F(xiàn)IR）序列也稱TIR（turbo inversion recovery）序列或反轉(zhuǎn)恢復(fù)快速自旋回波（IR-FSE）序列，在本教材中我們統(tǒng)一稱為FIR序列。 了解反轉(zhuǎn)脈沖的原理和IR序列后，F(xiàn)IR序列的理解就非常簡單了，IR序列是由一個180反轉(zhuǎn)預(yù)脈沖后隨一個SE序列構(gòu)成的，而FIR序列則是一個180反轉(zhuǎn)預(yù)脈沖后隨一個FSE序列構(gòu)成的（圖37a）。由于FIR序列中有回波鏈的存在，與IR相比，成像速度大大加快了，相當(dāng)于FSE與SE序列的成像速度差別。,FIR序列具有以下特點：（1）與IR序列相比，F(xiàn)IR序列成像速度明顯加快，在其他成像參數(shù)不變的情況下，TA縮短的倍數(shù)等于ETL；（2）由于回波鏈的存在，F(xiàn)IR T1WI序列的T1對比因受T2的污染而降低，不如IR序列；（3）由于回波鏈的存在，可出現(xiàn)與FSE序列相同模糊效應(yīng)；（4）與FSE T1WI序列相比，由于施加了180反轉(zhuǎn)預(yù)脈沖，F(xiàn)IR T1WI序列的T1對比有了提高；（5）選擇不同的TI可選擇性抑制不同T1值組織的信號（圖37b），抑制某種組織信號的TI等于該組織T1值的69%（一般用70計算）。,鑒于上述特點，F(xiàn)IR序列在臨床上主要用于： 1FIR T1WI FIR T1WI在臨床的應(yīng)用近年來逐漸增多，根據(jù)所選的成像參數(shù)不同F(xiàn)IR T1WI序列的TA一般與SE序列相近或略短于SE T1WI序列。該序列在臨床上主要用于腦實質(zhì)的T1WI，灰白質(zhì)的T1對比優(yōu)于SE T1WI序列或FSE T1WI序列，但不及IR T1WI序列。以1.5 T的掃描機(jī)為例，一般TR2000 2500 ms，TI750 ms，ETL=4 8，把回波鏈中的第一個回波填充在K空間中央（即選擇最短的有效TE）。由于組織的T1值隨主磁場場強(qiáng)不同而變化，因此不同場強(qiáng)的掃描機(jī)應(yīng)該對成像參數(shù)作相應(yīng)調(diào)整。,2STIR序列 短反轉(zhuǎn)時間的反轉(zhuǎn)恢復(fù)（short TI inversion recovery，STIR）序列最初采用的是IR序列，目前一般采用FIR序列來完成。主要用于T2WI的脂肪抑制，因為脂肪組織的縱向弛豫速度很快，即T1值很短，在1.5 T的掃描機(jī)中，脂肪組織的T1值約為200 250 ms，180脈沖后，脂肪組織的宏觀縱向磁化矢量從反向最大到零所需要的時間為其T1值的70，即140 175 ms，這時如果施加90脈沖（即TI=140 175 ms），由于沒有宏觀縱向磁化矢量，就沒有宏觀橫向磁化矢量的產(chǎn)生，脂肪組織的信號被抑制（圖37b）。采用很短的TI是該序列名稱的來由。 在1.5 T的掃描機(jī)中，STIR序列一般TI選擇在150 ms左右，TR大于2000 ms，ETL和有效TE根據(jù)不同的需要進(jìn)行調(diào)整。利用STIR技術(shù)進(jìn)行脂肪抑制比較適用于低場強(qiáng)MRI儀。,3. FLAIR序列 在進(jìn)行腦部或脊髓T2WI時，當(dāng)病變相對較小且靠近腦脊液時（如大腦皮層病變、腦室旁病變），呈現(xiàn)略高信號或高信號的病灶常常被高信號的腦脊液掩蓋而不能清楚顯示，如果在T2WI上能把腦脊液的信號抑制下來，病灶就能得到充分暴露。 液體抑制反轉(zhuǎn)恢復(fù)（fliud attenuated inversion recovery，F(xiàn)LAIR）即黑水序列可以有效地抑制腦脊液的信號。FLAIR序列實際上就是長TI的FIR序列，因為腦脊液的T1值很長，在1.5 T掃描機(jī)中約為3000 4000 ms，選擇TI（3000 4000 ms）70% 2100 2800 ms，這時腦脊液的宏觀縱向磁化矢量剛好接近于零，即可有效抑制腦脊液的信號（圖37b）。 在臨床實際應(yīng)用中，1.5 T掃描機(jī)一般TI選為2100 2500 ms，TR常需要大于TI的3-4倍以上，ETL及有效TE與FSE T2WI相仿。,4. 反轉(zhuǎn)恢復(fù)單次激發(fā)FSE 利用180脈沖反轉(zhuǎn)預(yù)脈沖與單次激發(fā)FSE相結(jié)合可得到反轉(zhuǎn)恢復(fù)單次激發(fā)FSE（IR-SS-FSE）序列。IR-SS-FSE序列也可采用STIR技術(shù)進(jìn)行脂肪抑制或采用FLAIR技術(shù)抑制腦脊液信號。,第六節(jié) 梯度回波的原理、特點,前面我們重點介紹的是自旋回波類序列，從本節(jié)開始將介紹MR成像脈沖序列的另一重要分支，即梯度回波類序列。本節(jié)重點介紹梯度回波的原理和特點。 一、梯度回波的原理 和自旋回波一樣，梯度回波也是一種MR成像的回波信號，即其強(qiáng)度是從小變大，到峰值后又逐漸變小的。自旋回波的產(chǎn)生是利用了180復(fù)相脈沖，而梯度回波的產(chǎn)生則與之不同（圖39）。,梯度回波是在射頻脈沖激發(fā)后，在讀出方向即頻率編碼方向上先施加一個梯度場，這個梯度場與主磁場疊加后將造成頻率編碼方向上的磁場強(qiáng)度差異，該方向上質(zhì)子的進(jìn)動頻率也隨之出現(xiàn)差異，從而加快了質(zhì)子的失相位，組織的宏觀橫向磁化矢量很快衰減到零，我們把這一梯度場稱為離相位梯度場（圖39a、b）。這時立刻在頻率編碼方向施加一個強(qiáng)度相同方向相反的梯度場，原來在離相位梯度場作用下進(jìn)動頻率慢的質(zhì)子進(jìn)動頻率加快，原進(jìn)動頻率快的質(zhì)子進(jìn)動頻率減慢，這樣由于離相位梯度場造成的質(zhì)子失相位將逐漸得到糾正，組織的宏觀橫向磁化矢量逐漸恢復(fù)，經(jīng)過與離相位梯度場作用相同的時間后，,因離相位梯度場引起的質(zhì)子失相位得到糾正，組織的宏觀橫向磁化矢量逐漸恢復(fù)直到信號幅度的峰值，我們把這一梯度場稱為聚相位梯度場（圖38a、c）；從此時間點后，在聚相位梯度場的繼續(xù)作用下，質(zhì)子又發(fā)生反方向的離相位，組織的宏觀橫向磁化矢量又開始衰減直至到零。這樣產(chǎn)生一個信號幅度從零到大又從大到零的完整回波（圖38a）。由于這種回波的產(chǎn)生是利用了梯度場的方向切換產(chǎn)生的，因此稱為梯度回波（gradient recalled echo，GRE）。梯度回波也稱場回波（field echo，F(xiàn)E）。,圖39 梯度回波原理示意圖 以頭顱橫斷面且頻率編碼方向為左右為例。在射頻脈沖激發(fā)后（角），在頻率編碼方向上先施加一個右高左低的離相位梯度場（圖a、b），這樣就造成右邊的質(zhì)子進(jìn)動頻率明顯高于左邊的質(zhì)子，加快了質(zhì)子的失相位，因而組織的橫向磁化矢量很快消失。這時依然在頻率編碼方向上施加強(qiáng)度相同，方向相反即右低左高的聚相位梯度場（圖a、c），原來進(jìn)動頻率高的右邊質(zhì)子進(jìn)動變慢，而原來進(jìn)動頻率低的左邊質(zhì)子進(jìn)動變快，由于離相位梯度場造成的失相位逐漸得以糾正，組織宏觀橫向磁化矢量逐漸恢復(fù)（圖a上升箭頭），當(dāng)聚相位梯度場作用時間達(dá)到與離相位梯度場一樣時，離相位梯度場造成的失相位得以完全糾正，信號強(qiáng)度得到峰值，從此時刻后，在聚相位梯度場的繼續(xù)作用下，質(zhì)子又發(fā)生了失相位，組織宏觀橫向磁化矢量又開始出現(xiàn)衰減直至到零（圖a下降箭頭），從而形成一個完整的梯度回波。,二、梯度回波序列的特點 SE序列得到的圖像質(zhì)量穩(wěn)定，并有很好的信噪比和對比，但成像速度慢是其明顯缺點。梯度回波序列的出現(xiàn)使MR成像速度大大加快，所謂梯度回波序列即采集到MR信號是梯度回波信號的脈沖序列。梯度回波序列具有以下特點： 1. 采用小角度激發(fā)，加快成像速度 我們都知道SE序列采用90射頻脈沖對組織進(jìn)行激發(fā)，90脈沖能夠產(chǎn)生最大的橫向磁化矢量，因而獲得的MR信號最強(qiáng)。但90脈沖能量較大，因此受激發(fā)的組織需要化很長時間來完成縱向弛豫，因此一個90脈沖后需要等待很長時間才能施加下一個90脈沖，即必須選用很長的TR，特別是PDWI和T2WI時，因此SE序列的TA很長。,在梯度回波中我們一般采用小于90射頻脈沖對成像組織進(jìn)行激發(fā)即采用小角度激發(fā)。我們都知道射頻脈沖施加后組織的宏觀磁化矢量偏轉(zhuǎn)的角度取決于射頻脈沖的能量（由射頻的強(qiáng)度和持續(xù)時間決定），小角度激發(fā)就是給組織施加的射頻脈沖能量較小，造成組織的宏觀磁化矢量偏轉(zhuǎn)角度小于90。在實際應(yīng)用中，我們通常稱小角度脈沖為脈沖，角常介于10和90之間。,小角度激發(fā)有以下優(yōu)點：（1）脈沖的能量較小，SAR值降低；（2）產(chǎn)生宏觀橫向磁化矢量的效率較高，與90脈沖相比，30脈沖的能量僅為90脈沖的1/3左右，但產(chǎn)生的宏觀橫向磁化矢量達(dá)到90脈沖的1/2左右（圖40）；（3）小角度激發(fā)后，組織可以殘留較大的縱向磁化矢量（圖40），縱向弛豫所需要的時間明顯縮短，因而可選用較短的TR，從而明顯縮短TA，這就是梯度回波序列相對SE序列能夠加快成像速度的原因。,圖40 平衡狀態(tài)、90激發(fā)后、小角度激發(fā)后的宏觀磁化矢量變化 圖a示平衡狀態(tài)下，組織的宏觀縱向磁化矢量為100，沒有宏觀橫向磁化矢量；圖b示90脈沖激發(fā)后，宏觀磁化矢量偏轉(zhuǎn)90，即產(chǎn)生了一個最大的宏觀橫向磁化矢量（100%），縱向磁化矢量變?yōu)榱悖粓Dc示30脈沖激發(fā)后，宏觀磁化矢量偏轉(zhuǎn)30，產(chǎn)生的橫向磁化矢量為90脈沖的50%，而縱向磁化矢量保留了平衡狀態(tài)下的86.6%。,圖41 T2弛豫、T2*弛豫及施加離相位梯度場引起橫向磁化矢量衰減示意圖 圖示同一種組織的三種橫向磁化矢量的衰減，粗曲線為T2弛豫曲線；細(xì)曲線為T2*弛豫曲線；虛曲線為施加離相位梯度場后的組織橫向磁化矢量的衰減曲線。T2*弛豫受T2弛豫和主磁場不均勻兩種因素影響，SE序列的180復(fù)相脈沖可以剔除主磁場不均勻造成的質(zhì)子失相位，因而將得到的組織真正的T2弛豫信息（SE回波）。GRE序列施加的離相位梯度場將加快質(zhì)子的失相位，圖示虛曲線（T2*(GRE)）下降明顯快于細(xì)曲線（T2*），而聚相位梯度場只能剔除離相位梯度場造成的質(zhì)子失相位，因而得到的只能是T2*弛豫信息（GRE回波）。由于T2*弛豫明顯快于T2弛豫，如圖所示即便GRE序列選用的TE比SE序列的TE短，其回波幅度也常常不如SE序列，因此總的來說，GR