磁共振序列原理.pdf

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1、Jane Zhuang March 17, 2015 磁共振序列原理 飞利浦磁共振临床应用培训 2 March 17, 2015 Internal use only 1.什么是磁共振序列？ 射频脉冲 、 梯度场 和 信号采集时间 等相关各参数的设置及其在时序上的排列组合 。 3 March 17, 2015 Internal use only 2.磁共振脉冲序列的构成是怎样的？ 射频脉冲 、 层面选择梯度场 、 相位编码梯度场 、 频率编码梯度场 及 MR信号 。 RF pulses MR response Gphase encoding Gfrequency encoding Gslice

2、selection TE TR 横向磁化矢量 4 March 17, 2015 Internal use only 3.TR、 TE是怎样影响图像的对比的？ 纵向弛豫 /T1弛 豫（恢复） 横向 弛豫 /T2弛豫（衰减） T2对比 T (ms) Mz T (ms) Mxy R E 长 TR、长 TE： T2加权成像 5 March 17, 2015 Internal use only 3.TR、 TE是怎样影响图像的对比的？ 纵向弛豫 /T1弛 豫（恢复） 横向 弛豫 /T2弛豫（衰减） 短 TR、短 TE： T1加权成像 Mz TR(ms) TE(ms) T1对比 Mxy 6 March 1

3、7, 2015 Internal use only 3.TR、 TE是怎样影响图像的对比的？ 长 TR、短 TE： PD加权成像 纵向弛豫 /T1弛 豫（恢复） 横向 弛豫 /T2弛豫（衰减）Mz TR(ms) TE(ms) Mxy 7 March 17, 2015 Internal use only 4.TR和 TE在 脉冲序列中是怎么样控制的？ RF pulses MR response Gphase encoding Gfrequency encoding Gslice selection TE TR ？ 8 March 17, 2015 Internal use only 一、自 旋回

4、波序列（ SE） 二、 快速自旋回波序列（ TSE） 三、 反转恢复及快速反转恢复序列（ IR 一次激发仅采集一个回波，序列采集时间较长； 体部 MRI时 容易产生伪影； 难以进行动态增强扫描。 90 180 Spin Echo TE TR RF MR Slice Meas Phase 14 March 17, 2015 Internal use only 3.SE的临床应用 临床应用：头颅、关节、脊柱， T1 SE 15 March 17, 2015 Internal use only 二、快速自旋回波序列（ TSE） 16 March 17, 2015 Internal use only

5、RF MR Slice Meas Phase K-SPACE 90 180 180 180 180 1.TSE的原理 17 March 17, 2015 Internal use only 2.TSE的 特点 RF MR Slice Meas Phase K-SPACE 90 180 180 180 180 1)快 速成 像 2)回 波链中每个回波信号的 TE不 同 3)模 糊效应 4)脂 肪组织信号强度增 高 5)对 磁场不均匀性不敏 感 6)能 量沉积增加 18 March 17, 2015 Internal use only 3.TSE的临床应用 1) T1 TSE 大关节、脊柱、盆腔

6、短 TR、短 TE： T1加权成像 Mz TR(ms) TE(ms) T1对比 Mxy 19 March 17, 2015 Internal use only 3.TSE的临床应用 2) T2 TSE（短 TSE factor ） 颅脑、腹部压脂、盆腔、关节 T2对比 T (ms) Mz T (ms) Mxy 长 TR、长 TE： T2加权成像 20 March 17, 2015 Internal use only 3.TSE的临床应用 3)T2 TSE（中等 TSE factor ） 颅脑、腹盆腔、脊柱、骨关节软组织 T2对比 T (ms) Mz T (ms) Mxy 21 March 17

7、, 2015 Internal use only 3.TSE的临床应用 4)T2 TSE（长 TSE factor ） 体部屏气扫描（ BH）、水成像（ MRCP、 MRU） T2对比 T (ms) Mz T (ms) Mxy 22 March 17, 2015 Internal use only 4.TSE的改进 1）提高射频功率，缩短回波间隙（ echo space） 提高回波利用效率 RF MR Slice Meas Phase K-SPACE 90 180 180 180 180 23 March 17, 2015 Internal use only 4.TSE的改进 2）快速恢复 T

8、SE（ DRIVE） 促使组织加快纵向弛豫 TR： 2500 DRIVE： no TR： 700 DRIVE： no TR： 700 DRIVE： yes 24 March 17, 2015 Internal use only 4.TSE的改进 3）单次激发 TSE（ SSh TSE） 腹部屏气、 2D MRCP SE TSE-MSh TSE-SSh 25 March 17, 2015 Internal use only 4.TSE的改进 4）半傅里叶采集单次激发 TSE（ SSh TSE + half scan） Kmax Kmin K0 RFecho TimeTE eff Linear p

9、rofile order Halfscan factor = 0.6 T1 weighted Kmax Kmin K0 RFecho TimeTE eff Reversed linear profile order Halfscan factor = 0.6 (Heavily) T2 weighted 26 March 17, 2015 Internal use only 三、反转恢 复序 列（ IR） & 快速反转恢复序列（ IR-TSE） 27 March 17, 2015 Internal use only Time (ms) 0 Mz +100% -100% 200 400 600M

10、AG NE TI SA TI ON al on g Z -A XI S Fat (T 1= 200ms) Tissue (T1= 500ms) 1.IR的原理 STIR T1 FLAIR FLAIR 28 March 17, 2015 Internal use only 2.IR & IR-TSE 90 180 RF TR TEeffTI 90 180180 180 Inversion (pre-)pulse Inversion (pre-)pulse180 IR-TSE 90 180 RF TR TE TI Inversion (pre-)pulse 90 180 IR Inversion

11、(pre-)pulse 30 March 17, 2015 Internal use only 四、场回波序列家族（ FFE、 TFE） 30 March 17, 2015 Internal use only 1.场回波序列与自旋回波序列的共性和差异 Short TE (8-15 ms) Long TE (30-60 ms) Small flip angle (5-20o) PDW T2*W Large flip angle (45-90o) T1W Ti TR TE 90 180 90 180 频率编 码梯度 频率编 码梯度 自旋回波 SE TE TR 读出梯度（频率编码） 场 回波 FFE

12、 31 March 17, 2015 Internal use only 2.FFE的基本特点：小角度激发， 梯度场切换 Ti TR TE 90 180 90 180 频率编 码梯度 频率编 码梯度 自旋回波 SE TE TR 读出梯度（频率编码） 场 回波 FFE Z Y X 100% 100% 90 Z Y X 100% 100% 30 86.6% 50% 33 March 17, 2015 Internal use only 2.FFE的基本特点： T2*弛豫， SNR低 T2 T2* T2* 自旋回波场 回波 Mxy 时间 (ms) 100% 50% 37% 没有 180度聚焦脉冲，不

13、能抵消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。 33 March 17, 2015 Internal use only 2.FFE的基本特点：对磁场不均匀性敏感 Ti TR TE 90 180 90 180 频率编 码梯度 频率编 码梯度 自旋回波 SE TE TR 读出梯度（频率编码） 场 回波 FFE 35 March 17, 2015 Internal use only 2.FFE的基本特点 ：血 流常呈高信号 a. 聚相 位梯度没有层面选择性 b. TE非常 短，减小了由于失相位所致的信号丢失 m-FFE 35 March 17, 2015 Intern

14、al use only 3.FFE中的稳态和稳态自由进动 纵向 Signal TR Mz M 0 time M0.cos RF Long TR, or small :Complete Mz recovery TE M0.cos Repetition time TR 2TR 7TR6TR5TR3TR 4TR M0 Steady state Time0 B0 Mz can not recover completely Steady state is reached when the reduction of magnetization along the B0-axis due to the ex

15、citation of each RF pulse equals the relaxation, due to T1, during each TR period 36 March 17, 2015 Internal use only 3.FFE中的稳态和稳态自由进动 横 向 TR 1 2 3 8 9 2对 1的 Mxy 重聚焦 FID signal FID signal FID signal FID+SESE signal 37 March 17, 2015 Internal use only 4.场 回波序列中的回波信号类型 1）稳 态进动快速成像序列（ Conventional FFE）

16、：在 FID信号产生过程中利用 读出梯度场的切换采集回波信号，但不去除 SE； 2）扰相 梯度 回波序列（ T1 FFE）：去除 SE，在 FID信号产生过程中利用 读出 梯 度场的切换采集回波信号； 3）刺 激 回波序列（ T2 FFE）：去除 FID，而在 SE信号形成过程中，产生刺激回 波（ stimulated echo），利用读出梯度场切换采集回波信号； 4）平衡式 场回 波序 列 （ Balance FFE）： FID与 SE达到真正的稳态平衡，这两部 分回波信号相互接合，并在此过程中利用读出梯度场切换采集回波。 通 过参数卡中的“ contrast enhancement”实现

17、38 March 17, 2015 Internal use only 1) Conventional FFE TR 1 2 3 8 9 FID FID FID FID+SE 聚相位 梯度 离相 位 梯度 TE TR 射频脉冲 层面选择梯度 相 位编码梯度 频 率编码梯度 MR信号 SE 39 March 17, 2015 Internal use only 2) T1 FFE 聚相位 梯度 离相 位 梯度 TE TR 射频脉冲 层面选择梯度 相 位编码梯度 频 率编码梯度 MR信号 扰相梯度 SE TR 1 2 3 8 9 FID FID FID FID 40 March 17, 2015

18、Internal use only 3) T2 FFE TETR 射频脉冲 层面选择梯度 相 位编码梯度 频 率编码梯度 MR信号 TR 1 2 3 8 9 FID FID FID FID+STESTE 41 March 17, 2015 Internal use only 4) Balance FFE 射频脉冲 层面选择梯度 相 位编码梯度 频 率编码梯度 MR信号 TE TR TR 1 2 3 8 9 FID FID FID+STESTE 42 March 17, 2015 Internal use only 5.快速场回波序列 （ Turbo Field Echo） 1） TFE的原理

19、2） TFE的 特点 3） TFE的对比度调节 4） TFE的 Startup Echo 44 March 17, 2015 Internal use only 1） TFE的原 理 Excitations Fli p a ng le Pre-specified angle Flip angle is dynamically changed with every RF pulse in order to approach the steady state smoothly and eliminate artefacts. Steady state approaching Steady stat

20、e FFE TFE 45 March 17, 2015 Internal use only 2） TFE的特 点 a. 超短的 TR、 TE，激发角度较小的射频脉冲 b. 图像权重和对比主要取决于磁化准备脉冲 c. 可以单次激发或多次激发 d. 为超快速成像序列 B-TFE B-TFE T1-TFE 45 March 17, 2015 Internal use only 3） TFE的对比度调 节： pre-pulse Shot of excitations Inversion pre-pulse (180o) TI Mz More T1 contrast Shot of excitation

21、s Saturation pre-pulse (120o) TS Mz Less T1 contrast Improved S/N ratio 47 March 17, 2015 Internal use only 3） TFE的对比度调节： profile-order +Mz -Mz +Mz -Mz k=0 k=0 Pre-pulse Pre-pulse Tdelay is short Tdelay is long High T1 contrast Low T1 contrast Profile-order Low-High More T1 contrast Profile-order Li

22、near Better S/N ratio 46 March 17, 2015 Internal use only 3） TFE的对比度调节： shot ExcitationsPP Single shot Multi shot Shot time interval shot 1PP shot 2PP shot 3PP shot 4PP 48 March 17, 2015 Internal use only 4） TFE的 Startup Echo TFE Startup Echo Default: The number of startup echoes is calculated inter

23、nally, depending on TFE shot length, profile order, cardiac triggering, number of heart phases, etc User defined More startup echoes Less startup echoes Blurring Noise 49 March 17, 2015 Internal use only 五、平面回波序列（ EPI） 50 March 17, 2015 Internal use only 1.平面回波技术 回 波 1 回 波 2 回 波 3 回 波 4 回 波 5 回 波 6

24、回 波 7 Kx Ky 射频脉冲 层面选择梯度 相 位编码梯度 频 率编码梯度 MR信号 GRE-EPI 51 March 17, 2015 Internal use only 2.平面回波技术的分类 按 准备脉冲分类 ： GRE-EPI、 SE-EPI、 IR-EPI SE-EPI 射频脉冲 层面选择梯度 相 位编码梯度 频 率编码梯度 MR信号 自旋回波 90 180 90 IR- EPI 90 180 180 52 March 17, 2015 Internal use only 3.平面回波序列的临床应用： DWI 颅脑 b=0， 1000， ADC 腹部 b=0， 50， 100， 400， 800， 1500， 2500 53 March 17, 2015 Internal use only 还 有哪些与脉冲序列相关的概念？ 1.时间相关的概念： TR、 TE、 Effective TE、 TSE factor、 Echo Space、 TI、 NSA、 Scan Duration 2.空间分辨力相关的概念： Slice Thickness、 Gap、 Matrix、 FOV、 Voxel Size 3.脉冲激发角度： 小角度， 90度， 180度 54 March 17, 2015 Internal use only