MRI脈沖序列及其臨床應(yīng)用課件

MRI脈衝序列及其臨床應(yīng)用第一節(jié)脈衝序列的基本概念和分類

一、脈衝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、化學位移、液體流動、水分子擴散運動等都將影響其信號強度，如果所有的影響因素摻雜在一起，我們通過圖像的信號強度分析很難確定到底是何種因素造成的信號強度改變，這顯然對於診斷非常不利。我們可以調(diào)整成像參數(shù)，來確定何種因素對於組織的信號強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)主要是射頻脈衝、梯度場及信號採集時刻。射頻脈衝的調(diào)整包括帶寬（頻率範圍）、幅度（強度）、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、何時施加及持續(xù)時間等。我們把射頻脈衝、梯度場和信號採集時刻等相關(guān)各參數(shù)的設(shè)置及其在時序上的排列稱為MRI的脈衝序列（pulsesequence）。由於MR成像可調(diào)整的參數(shù)很多，對某一參數(shù)進行不同的調(diào)整將得到不同成像效果，這就使得MR成像脈衝序列變得非常複雜，同時也設(shè)計出種類繁多的各種成像脈衝序列，可供用戶根據(jù)不同的需要進行選擇。而對於用戶來說，也需要深刻理解各種成像序列，特別是常用脈衝序列，才能在臨床應(yīng)用中合理選擇脈衝序列，並正確調(diào)整成像參數(shù)。

二、脈衝序列的基本構(gòu)建一般的脈衝序列由五個部分構(gòu)成，即射頻脈衝、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射頻脈衝結(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後和作用時間一般是從左到右排列的。我們以SE序列為例來介紹脈衝序列的基本構(gòu)建（圖27）。圖27所示為SE序列的基本構(gòu)建。其他脈衝序列的基本構(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。在本章後面各節(jié)講述MRI脈衝序列時，為了簡便起見，在序列結(jié)構(gòu)示意圖中並不一定把上述五個基本構(gòu)建全部標出。

上述脈衝序列的基本構(gòu)建還可以簡化成兩個部分，即自旋準備和信號產(chǎn)生（圖28）。所謂的自旋準備就是利用梯度場匹配進行的射頻脈衝激發(fā)，在需要成像的區(qū)域產(chǎn)生宏觀橫向磁化向量的過程，也可在這個階段對某些組織信號進行選擇性抑制。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）並對信號進行空間編碼的過程。信號產(chǎn)生後由接受線圈採集，經(jīng)過傅裏葉轉(zhuǎn)換即可重建出MR圖像。

圖27SE脈衝序列的基本構(gòu)建示意圖第一行是射頻脈衝，SE序列的射頻脈衝由多次重複的90

脈衝和後隨的180

脈衝構(gòu)成。第二行是層面選擇梯度場，在90

脈衝和180

脈衝時施加。第三行是相位編碼梯度場，在90

脈衝後180

脈衝前施加。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

脈衝後將產(chǎn)生一個最大的宏觀橫向磁化向量，由於主磁場的不均勻和組織的T2弛豫的雙重作用，宏觀橫向磁化向量呈指數(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）。由於180

脈衝的聚相位作用，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，到最大強度後又逐漸變小直到零的MR信號。射頻脈衝層面選擇梯度相位編碼梯度頻率編碼梯度MR信號TETR90°180°90°FID回波

圖28MRI脈衝序列結(jié)構(gòu)示意圖一般的MRI脈衝序列都由自旋準備和回波產(chǎn)生兩個部分組成組織預(yù)飽和激發(fā)脈衝FID自旋回波梯度回波MR圖像傅裏葉轉(zhuǎn)換自旋準備回波產(chǎn)生脈衝序列數(shù)據(jù)處理三、MRI脈衝序列的分類

MRI脈衝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。目前最常用的是按採集信號類型進行的分類方法：（1）FID類序列，指採集的MR信號是FID信號，如部分飽和序列等；（2）自旋回波類序列，指採集到的MR信號是利用180

複相脈衝產(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，指採集到的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)進動成像序列等；（4）雜合序列，指採集到的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脈衝序列相關(guān)的概念

在介紹MRI脈衝序列之前，有必要先瞭解一些與MRI脈衝序列相關(guān)的基本概念。這裏介紹的僅為MRI常用脈衝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仲介紹。

一、時間相關(guān)的概念前面已經(jīng)介紹過，MRI脈衝序列實際上是射頻脈衝和梯度場的變化在時序的排列，因此每個脈衝序列都將會有時間相關(guān)的概念，主要包括重複時間、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)、採集時間等。1.重複時間重複時間（repetitiontime，TR）是指脈衝序列執(zhí)行一次所需要的時間。在SE序列中TR即指相鄰兩個90

脈衝中點間的時間間隔；在梯度回波TR是指相鄰兩個小角度脈衝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)脈衝中點間的時間間隔；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，由於只有一個90

脈衝激發(fā)，TR等於無窮大。

2.回波時間回波時間（echotime，TE）是指產(chǎn)生宏觀橫向磁化向量的脈衝中點到回波中點的時間間隔。在SE序列中TE指90

脈衝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衝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（effectiveTE）在快速自旋回波（fastspinecho,FSE）序列或平面回波（echoplanerimaging，EPI）序列中，一次90

脈衝激發(fā)後有多個回波產(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

脈衝中點到填充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（echotrainlength，ETL）的概念出現(xiàn)在FSE序列或EPI序列中。ETL是指一次90

脈衝激發(fā)後所產(chǎn)生和採集的回波數(shù)目。回波鏈的存在將成比例減少TR的重複次數(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採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數(shù)。5.回波間隙回波間隙（echospacing，ES）是指回波鏈中相鄰兩個回波中點間的時間間隙。ES越小，整個回波鏈採集所需時間越少，可間接加快採集速度，提高圖像的信噪比。6.反轉(zhuǎn)時間反轉(zhuǎn)時間（inversiontime，TI）僅出現(xiàn)在具有180

反轉(zhuǎn)預(yù)脈衝的脈衝序列中，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)脈衝中點到90

脈衝中點的時間間隔稱為TI。7.激勵次數(shù)激勵次數(shù)（numberofexcitation，NEX）也稱信號平均次數(shù)（numberofsignalaveraged，NSA）或信號採集次數(shù)（numberofacquistions，NA），是指脈衝序列中每一個相位編碼步級的重複次數(shù)。NEX增加有利於減少偽影並增加圖像信噪比，但同時也增加了信號採集時間。一般的序列需要兩次以上的NEX，而快速MRI脈衝序列特別是屏氣序列的NEX往往是1，甚至小於1。8.採集時間採集時間（acquisitiontime，TA）也稱掃描時間，是指整個脈衝序列完成信號採集所需要時間。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SET2WI序列）。二維MRI的採集時間可以按下式計算：

TA=TR×n×NEX

式中TA表示採集時間；TR為重複時間；n為NEX=1時TR需要重複的次數(shù)；NEX為激勵次數(shù)，NEX越大，TR需要重複的總次數(shù)越多。對於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)，對於具有回波鏈的序列如FSE或EPI等序列，n等於相位編碼步級數(shù)除以ETL。

三維MRI由於是容積採集，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行同樣步級的相位編碼，因此其採集時間可以按下式計算：

TA＝TR×n×NEX×S

式中S為容積範圍的分層數(shù)，其他同二維採集。S越大，TR需要重複的總次數(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需要重複的總次數(shù)。二、空間分辨力相關(guān)的概念任何脈衝序列在實際應(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。空間分辨力受層厚、層間距、掃描矩陣、視野等因素影響。1.層厚MRI的層厚（slicethickness）是由層面選擇梯度場強和射頻脈衝的帶寬來決定的，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，但由於體素體積變小，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（slicegap）是指相鄰兩個層面之間的距離。MRI的層間距與CT的層間距（sliceinterval）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衝來實現(xiàn)的，由於受梯度場線性、射頻脈衝的頻率特性等影響，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（crosstalk）或?qū)娱g污染（crosscontamination）。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層間干擾示意圖由於梯度線性和射頻脈衝選擇性的限制，層面臨近的質(zhì)子將同時受到激發(fā)。當層間距較小時（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。增加了層間距後（圖b），層間干擾減少或基本消失。

層厚層厚層厚層厚層間距層間距層間干擾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採集時間；而相位編碼方向的像素數(shù)目決定於相位編碼的步級數(shù)，因而數(shù)目越大，圖像採集時間越長。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（fieldofview，F(xiàn)OV）是指MR成像的實際範圍，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30cm×30cm，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，如腹部橫斷面的前後徑明顯短於左右徑，如果採用正方形FOV，前後方向有較大的區(qū)域空間編碼是浪費的，如果採用前後徑短左右徑長的矩形FOV，如30cm×40cm，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，採用矩形FOV後，在空間分辨力保持不變的情況下，需要進行的相位編碼步級數(shù)減少，因而採集時間成比例縮短。

三、偏轉(zhuǎn)角度在射頻脈衝的作用下，組織的宏觀磁化向量將偏離平衡狀態(tài)（即B0方向），其偏離的角度稱為偏轉(zhuǎn)角度（flipangle）或稱激發(fā)角度。宏觀磁化向量偏轉(zhuǎn)的角度取決於射頻脈衝的能量，能量越大偏轉(zhuǎn)角度越大。而射頻脈衝的能量取決於脈衝的強度和持續(xù)時間，增加能量可通過增加脈衝的強度或/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)後組織縱向弛豫（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

我們把採集到的MRI信號為自由感應(yīng)衰減（FID）信號的脈衝序列統(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)序列和採集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)（saturationrecovery，SR）序列也稱部分飽和（partialsaturation）序列。我們在前面一節(jié)已經(jīng)介紹過，90

射頻脈衝將產(chǎn)生一個最大的宏觀橫向磁化向量，90

脈衝結(jié)束後宏觀橫向磁化向量將以指數(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

脈衝進行激發(fā)，在每個90

脈衝後採集FID信號（圖30a）。由於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

脈衝，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

脈衝前，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採用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

脈衝構(gòu)成，每個90

脈衝後採集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。

90

90

90

FIDFIDFIDTR二、採集FID信號的反轉(zhuǎn)恢復(fù)序列反轉(zhuǎn)恢復(fù)（inversionrecovery，IR）序列的特點是利用180

射頻脈衝把組織的宏觀縱向磁化向量偏轉(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

脈衝，來記錄不同組織間縱向弛豫的差別。90

脈衝後可以採集FID信號，也可以利用180

複相脈衝採集自旋回波信號。早期的IR序列多採集FID信號，目前臨床上常規(guī)應(yīng)用的IR序列則一般採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

凡是成像時採集的是自旋回波信號的序列都屬於自旋回波類序列，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)序列採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)仲介紹。

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)有詳細介紹，不再重複，這裏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序列進行T1WI，採集時間一般僅需要2~5min。SE序列也存在著一些缺點：（1）90

脈衝能量較大，縱向弛豫需要的時間較長，需採用較長的TR（特別是T2WI），且一次激發(fā)僅採集一個回波，因而序列採集時間較長，T2WI常需要十幾分鐘以上；（2）由於採集時間長，體部MR成像時容易產(chǎn)生偽影；（3）採集時間長，因而難以進行動態(tài)增強掃描；（4）為減少偽影，NEX常需要2以上，進一步增加了採集時間。鑒於上述特點，目前即便是低場機，也很少利用SE序列進行T2WI和PD。SE序列目前多用於獲取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。對於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，配合呼吸補償技術(shù)，可獲得品質(zhì)較高的T1WI。但對於呼吸不均勻的病人，圖像容易產(chǎn)生運動偽影，同時由於採集時間長，不能利用SE序列進行動態(tài)增強掃描，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（fastspinecho，F(xiàn)SE），西門子公司和飛利浦公司稱之為TSE（turbospinecho），本講義中將採用FSE的名稱。FSE以前也稱為弛豫增強快速採集（rapidacquisitionwithrelaxationenhancement，RARE）。（一）FSE序列的原理我們都知道SE序列在一次90

射頻脈衝後利用一次180

複相脈衝，僅產(chǎn)生一個自旋回波信號，那麼一幅矩陣為256×256的圖像需要256次90

脈衝激發(fā)（NEX=1時），即需要256次TR，每次激發(fā)採用不同的相位編碼，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

射頻脈衝激發(fā)後利用多個（2個以上）180

複相脈衝產(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31FSE序列基本結(jié)構(gòu)和K空間填充示意圖圖a示在一次90

射頻脈衝後用5個180

複相脈衝產(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

脈衝中點的時間間隔為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，由於填充的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

脈衝中點到第三個回波中點的時間間隔（圖a）。

回波1回波2回波5回波4K頻率K相位回波390°回波1回波2回波5回波4回波3180°180°180°180°180°90°ESETL＝5有效TETR

由於一次90

脈衝後利用多個180

脈衝，因而產(chǎn)生的不是單個回波，而是一個回波鏈，一次90

脈衝後利用了多少個180

脈衝就會有多少個自旋回波產(chǎn)生，把一次90

脈衝後所產(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

脈衝所需要的重複次數(shù)越少（即TR次數(shù)越少），採集時間將成比例縮短，如果ETL＝n，則該FSE序列的採集時間為相應(yīng)SE序列的1/n，所以ETL也稱為時間因數(shù)。舉例說明：設(shè)TR=3000ms，掃描矩陣256×256，NEX=2，（即需要512次TR），則利用SE序列成像的採集時間TA=3s×256×2＝1536s（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，則採集時間TA＝3s×（256/8）×2＝192s（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品質(zhì)，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，由於回波鏈的存在，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序列的採集時間隨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，採用了FSE序列後，為了提高圖像品質(zhì)並增加掃描層數(shù)，F(xiàn)SET2WI序列的TR往往比SE序列要長，因此TA的縮短並不象理論上那麼明顯。2.回波鏈中每個回波信號的TE不同F(xiàn)SE序列中在一次90

脈衝後利用多個180

複相脈衝來產(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，最後一個回波信號的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

脈衝中點到填充K空間中心的回波中點的時間間隔定義為有效TE（effectiveTE）。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後一個回波填充在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，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

脈衝後，由於T2弛豫，宏觀橫向磁化向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，往後信號強度逐漸減弱，最後一個回波信號最弱（圖32b）。這種強度具有差別的回波信號填充在K空間中，在傅裏葉轉(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空間的回波信號強度差別越大，圖像越模糊。因此，ETL延長儘管可以縮短採集時間，但將增加圖像模糊，並影響圖像對比。減少圖像模糊的辦法除了在採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度差別，從而減少圖像模糊。圖32FSE序列回波鏈中各回波的TE和信號強度示意圖FSE序列利用5個180

脈衝，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。同時由於T2弛豫，各回波的信號強度也不相同，回波1的信號強度最大，回波5的信號強度最弱（圖b）。

90°回波1回波2回波5回波4回波3180°180°180°180°180°90°ESETL＝5有效TETR100%時間（ms）MxyTE1TE2TE3TE4TE5回波1強度回波2強度回波3強度回波4強度回波5強度4.脂肪組織信號強度增高脂肪組織的信號強度增加是FSE序列的又一特點。在SET2WI上脂肪組織呈現(xiàn)中等偏高信號（灰白），而在FSET2WI上，脂肪組織呈現(xiàn)高信號（白）。這主要由於兩個方面的原因：（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值並不長。FSE序列連續(xù)的180

脈衝可打斷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度；（2）180

脈衝引起的磁化轉(zhuǎn)移效應(yīng)也是增加脂肪組織信號強度的一個原因。FSE序列中，ETL越長，ES越小，脂肪組織信號強度的增加將越明顯。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

複相脈衝產(chǎn)生回波，180

脈衝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)點在於磁化率敏感偽影不明顯；缺點在於不利於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

脈衝激發(fā)後利用連續(xù)的180

複相脈衝激發(fā)產(chǎn)生回波。180

脈衝能量很大，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（specificabsorptionratio，SAR）將明顯升高，可引起體溫升高等不良反映，這在高場強的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)文獻及在臨床上的應(yīng)用體會，人為地把FSE序列分為FSET1WI序列、短ETLFSET2WI序列、中等ETLFSET2WI序列、長ETLFSET2WI序列等四種，下麵我們逐一介紹其臨床應(yīng)用。1.FSET1WI序列FSET1WI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。對於FSET1WI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），以儘量減少T2弛豫對圖像對比的影響。FSET1WI序列的TR通常為300~500ms，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)。FSET1WI序列的優(yōu)點主要是相對SET1WI序列來說，採集時間縮短，甚至可以進行屏氣掃描。如ETL=4，TR=300ms，相位編碼步級＝160，NEX=2，則TA＝0.3s×（160/4）×2＝24s，屏氣掃描完全是可行的。FSET1WI的缺點有：（1）由於受T2弛豫的污染，圖像的T1對比不如SET1WI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。FSET1WI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。當對T1對比要求較高時，如進行腦組織及腹部臟器T1WI，一般不採用FSET1WI序列。2.短ETL的FSET2WI序列ETL為2~10，實際應(yīng)用中ETL通常為5~10。短ETL的FSET2WI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）由於回波鏈較短，其T2對比較好，接近於SET2WI；（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FSET2WI序列的主要缺點是掃描速度還不夠快，用於體部成像時容易產(chǎn)生運動偽影。短ETL的FSET2WI序列在臨床上最常用的T2WI序列之一，主要用於對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)後作為腹部臟器T2WI常規(guī)序列。3.中等ETLFSET2WI序列ETL為10~20。與短ETLFSET2WI序列相比，中等ETL的FSET2WI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）由於ETL比較長，圖像的T2對比不及短ETLFSET2WI序列。中等ETL的FSET2WI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，並要求T2權(quán)重較重的部位，如前列腺等。4.長ETL的FSET2WI序列ETL大於20，實際應(yīng)用中通常為20~32。長ETL的FSET2WI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，因此可以進行屏氣掃描；（2）由於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FSET2WI序列主要用於：（1）體部屏氣T2WI，主要用於呼吸節(jié)律不能很好控制導(dǎo)致呼吸觸發(fā)短ETLFSET2WI失敗的病例；（2）水成像，配用呼吸觸發(fā)技術(shù)可進行腹部水成像如MR胰膽管成像（MRCP）、MR尿路成像（MRU）等。5.關(guān)於FSE序列上述分類方法的幾點說明上述關(guān)於FSE序列臨床應(yīng)用的分類並非一個標準的分類方法。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、不同型號和配置的MR儀，由於採用的其他成像參數(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1.5T掃描機，由於射頻放大器功率和梯度線圈性能的限制，回波間隙（ES）常在15~20ms，假設(shè)ES=20ms，ETL=10，則回波鏈中最後一個回波的TE為200ms；而近年產(chǎn)生的1.5T掃描機，由於射頻放大器功率和梯度線圈性能提高，ES可在10ms以下，如果ES=10ms，ETL＝10，則回波鏈中最後一個回波的TE為100ms，如果選擇ETL＝20，則最後一個回波的TE為200ms，相當於原來ES=10ms，ETL＝10的最後一個回波的TE。因此當掃描機性能提高後，適當延長ETL仍可以保證較高的圖像品質(zhì)。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)（inversionrecovery，IR）還是快速反轉(zhuǎn)恢復(fù)序列（fastinversionrecovery，F(xiàn)IR）一般採集的是自旋回波。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，給主磁場中進動的質(zhì)子施加一個射頻脈衝，只要射頻脈衝的頻率與質(zhì)子的進動頻率相同，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)為磁化向量的偏轉(zhuǎn)。宏觀磁化向量偏轉(zhuǎn)的角度與射頻脈衝的能量有關(guān)，能量越大偏轉(zhuǎn)角度越大，我們把能夠使宏觀磁化向量偏轉(zhuǎn)某個角度的射頻脈衝稱為某角度脈衝，如90

脈衝、小角度脈衝（偏轉(zhuǎn)角度小於90

）、180

脈衝等。反之，宏觀磁化向量偏轉(zhuǎn)角度越大則表示質(zhì)子獲得的能量越大，射頻脈衝關(guān)閉後質(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

射頻脈衝對組織進行激發(fā)，將使組織的宏觀縱向弛豫向量偏轉(zhuǎn)180

，即偏轉(zhuǎn)到與主磁場相反的方向上，因此該180

脈衝也稱為反轉(zhuǎn)脈衝。180

脈衝的能量相當於90

脈衝的2倍，因此縱向磁化向量完全恢復(fù)所需時間也明顯延長（圖36）。我們把具有180

反轉(zhuǎn)預(yù)脈衝的序列統(tǒng)稱為反轉(zhuǎn)恢復(fù)類序列。具有180

反轉(zhuǎn)預(yù)脈衝的序列具有以下共同特點：（1）由於180

脈衝後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，相當於90

脈衝的2倍左右（圖36）；（2）180

脈衝後，組織的縱向弛豫過程中，其縱向磁化向量從反向（主磁場相反方向）最大逐漸變小到零，而後從零開始到正向（主磁場相同方向）逐漸增大到最大，如果當某組織的縱向磁化向量到零的時刻給予90

脈衝激發(fā)，則該組織由於沒有宏觀縱向磁化向量因此沒有橫向磁化向量產(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)脈衝中點與90

脈衝中點的時間間隔定義為反轉(zhuǎn)時間（inversiontime，TI），選擇不同的TI可以製造出不同的對比，也可選擇性抑制不同T1值的組織信號。圖36180

反轉(zhuǎn)預(yù)脈衝後與90

脈衝後組織縱向弛豫的比較圖中縱坐標為縱向磁化向量（Mz）的大?。ㄒ裕ケ硎荆?，橫坐標為時間（以ms表示）；細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於乙組織。圖a示90

脈衝後兩種組織開始縱向弛豫，經(jīng)過TR後兩種組織的縱向磁化向量的差別即T1對比。圖b示180

脈衝使縱向磁化向量偏轉(zhuǎn)到反方向，180

脈衝結(jié)束後，兩種組織開始縱向弛豫，縱向磁化向量從反向最大逐漸縮小到零，又從零逐漸增大到正向最大，同時由於縱向弛豫過程延長，甲組織和乙組織的T1對比加大，約為90

脈衝激發(fā)後的2倍。TIMz100%時間（ms）TRT1對比Mz時間（ms）100%－100%T1對比

二、反轉(zhuǎn)恢復(fù)（inversionrecovery，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)脈衝，在適當?shù)臅r刻施加一個90

脈衝，90

脈衝後馬上施加一個180

複相脈衝，採集一個自旋回波，實際上就是在SE序列前施加一個180

反轉(zhuǎn)預(yù)脈衝（圖37）。IR序列中，把180

反轉(zhuǎn)脈衝中點到90

脈衝中點的時間間隔定義為反轉(zhuǎn)時間（TI），把90

脈衝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)脈衝中點的時間間隔定義為TR。為了保證每次180

反轉(zhuǎn)脈衝前各組織的縱向磁化向量都能基本回到平衡狀態(tài)，要求TR足夠長，至少相當於SET2WI或FSET2WI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對比相當於SET1WI的2倍；（2）一次反轉(zhuǎn)僅採集一個回波，且TR很長，因此掃描時間很長，TA相當於SET2WI序列。鑒於上述特點，IR序列一般作為T1WI序列，在臨床上應(yīng)用並不廣泛，主要用於增加腦灰白質(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），但由於掃描時間太長，現(xiàn)在STIR或FLAIR一般採用快速反轉(zhuǎn)恢復(fù)序列來完成。

圖37IR序列結(jié)構(gòu)示意圖IR序列由一個180

反轉(zhuǎn)預(yù)脈衝後隨SE序列構(gòu)成。把180

反轉(zhuǎn)預(yù)脈衝中點到90

脈衝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

脈衝中點到回波中點的時間間隔定義為回波時間（TE），IRT1WI序列應(yīng)該選擇很短的TE，以儘量剔除T2弛豫對圖像的污染。把兩個相鄰的180

反轉(zhuǎn)預(yù)脈衝中點的時間間隔定義為TR，IR序列中應(yīng)該選擇很長的TR（至少相當於SET2WI或FSET2WI的TR）。180

反轉(zhuǎn)脈衝180

反轉(zhuǎn)脈衝180

複相脈衝90度脈衝TITETR180

複相180

反轉(zhuǎn)180

反轉(zhuǎn)90

TI有效TETR180

複相180

複相t0Mz時間（ms）100%－100%t/t//

圖38FIR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)脈衝，在適當時刻（TI）再施加一個90

脈衝，90

脈衝後利用多個180

複相脈衝（圖中為3個）採集多個自旋回波，因此存在回波鏈（圖中ETL＝3）?？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

脈衝中點與填充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)脈衝中點的時間間隔定義為TR。圖b為STIR和FLAIR序列原理示意圖。圖中縱坐標為縱向磁化向量（Mz）的大小（以％表示），橫坐標為時間（以ms表示）；細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)脈衝後，兩種組織將發(fā)生縱向弛豫，即縱向磁化向量發(fā)生從－100％到零到100%的變化。由於兩種組織縱向弛豫速度不同，縱向磁化向量從－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等於t/，則90

脈衝施加時，脂肪組織的縱向磁化向量等於零，因而也沒有橫向磁化向量的產(chǎn)生，脂肪組織的信號被抑制（即STIR）；腦脊液的縱向磁化向量從－100％到零所需的時間很長（即圖中t0到t//），如果選擇TI等於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)（fastinversionrecovery，F(xiàn)IR）序列也稱TIR（turboinversionrecovery）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。瞭解反轉(zhuǎn)脈衝的原理和IR序列後，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)脈衝後隨一個SE序列構(gòu)成的，而FIR序列則是一個180

反轉(zhuǎn)預(yù)脈衝後隨一個FSE序列構(gòu)成的（圖37a）。由於FIR序列中有回波鏈的存在，與IR相比，成像速度大大加快了，相當於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)等於ETL；（2）由於回波鏈的存在，F(xiàn)IRT1WI序列的T1對比因受T2的污染而降低，不如IR序列；（3）由於回波鏈的存在，可出現(xiàn)與FSE序列相同模糊效應(yīng)；（4）與FSET1WI序列相比，由於施加了180

反轉(zhuǎn)預(yù)脈衝，F(xiàn)IRT1WI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等於該組織T1值的69%（一般用70％計算）。鑒於上述特點，F(xiàn)IR序列在臨床上主要用於：1．FIRT1WIFIRT1WI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)IRT1WI序列的TA一般與SE序列相近或略短於SET1WI序列。該序列在臨床上主要用於腦實質(zhì)的T1WI，灰白質(zhì)的T1對比優(yōu)於SET1WI序列或FSET1WI序列，但不及IRT1WI序列。以1.5T的掃描機為例，一般TR＝2000~2500ms，TI＝750ms，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）。由於組織的T1值隨主磁場場強不同而變化，因此不同場強的掃描機應(yīng)該對成像參數(shù)作相應(yīng)調(diào)整。2．STIR序列短反轉(zhuǎn)時間的反轉(zhuǎn)恢復(fù)（shortTIinversionrecovery，STIR）序列最初採用的是IR序列，目前一般採用FIR序列來完成。主要用於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1.5T的掃描機中，脂肪組織的T1值約為200~250ms，180

脈衝後，脂肪組織的宏觀縱向磁化向量從反向最大到零所需要的時間為其T1值的70％，即140~175ms，這時如果施加90

脈衝（即TI=140~175ms），由於沒有宏觀縱向磁化向量，就沒有宏觀橫向磁化向量的產(chǎn)生，脂肪組織的信號被抑制（圖37b）。採用很短的TI是該序列名稱的來由。在1.5T的掃描機中，STIR序列一般TI選擇在150ms左右，TR大於2000ms，ETL和有效TE根據(jù)不同的需要進行調(diào)整。利用STIR技術(shù)進行脂肪抑制比較適用於低場強MRI儀。3.FLAIR序列在進行腦部或脊髓T2WI時，當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)（fliudattenuatedinversionrecovery，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1.5T掃描機中約為3000~4000ms，選擇TI＝（3000~4000ms）×70%＝2100~2800ms，這時腦脊液的宏觀縱向磁化向量剛好接近於零，即可有效抑制腦脊液的信號（圖37b）。在臨床實際應(yīng)用中，1.5T掃描機一般TI選為2100~2500ms，TR常需要大於TI的3-4倍以上，ETL及有效TE與FSET2WI相仿。4.反轉(zhuǎn)恢復(fù)單次激發(fā)FSE利用180

脈衝反轉(zhuǎn)預(yù)脈衝與單次激發(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序列也可採用STIR技術(shù)進行脂肪抑制或採用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成像脈衝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，即其強度是從小變大，到峰值後又逐漸變小的。自旋回波的產(chǎn)生是利用了180

複相脈衝，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衝激發(fā)後，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後將造成頻率編碼方向上的磁場強度差異，該方向上質(zhì)子的進動頻率也隨之出現(xiàn)差異，從而加快了質(zhì)子的失相位，組織的宏觀橫向磁化向量很快衰減到零，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度相同方向相反的梯度場，原來在離相位梯度場作用下進動頻率慢的質(zhì)子進動頻率加快，原進動頻率快的質(zhì)子進動頻率減慢，這樣由於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向量逐漸恢復(fù)，經(jīng)過與離相位梯度場作用相同的時間後，

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向量逐漸恢復(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）；從此時間點後，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向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）。由於這種回波的產(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（gradientrecalledecho，GRE）。梯度回波也稱場回波（fieldecho，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。在射頻脈衝激發(fā)後（

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)子進動頻率明顯高於左邊的質(zhì)子，加快了質(zhì)子的失相位，因而組織的橫向磁化向量很快消失。這時依然在頻率編碼方向上施加強度相同，方向相反即右低左高的聚相位梯度場（圖a、c），原來進動頻率高的右邊質(zhì)子進動變慢，而原來進動頻率低的左邊質(zhì)子進動變快，由於離相位梯度場造成的失相位逐漸得以糾正，組織宏觀橫向磁化向量逐漸恢復(fù)（圖a上升箭頭），當聚相位梯度場作用時間達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，信號強度得到峰值，從此時刻後，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，組織宏觀橫向磁化向量又開始出現(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。離相位梯度聚相位梯度離相位梯度聚相位梯度右右左左

二、梯度回波序列的特點

SE序列得到的圖像品質(zhì)穩(wěn)定，並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採集到MR信號是梯度回波信號的脈衝序列。梯度回波序列具有以下特點：1.採用小角度激發(fā)，加快成像速度我們都知道SE序列採用90

射頻脈衝對組織進行激發(fā)，90

脈衝能夠產(chǎn)生最大的橫向磁化向量，因而獲得的MR信號最強。但90

脈衝能量較大，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

脈衝後需要等待很長時間才能施加下一個90

脈衝，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採用小於90

射頻脈衝對成像組織進行激發(fā)即採用小角度激發(fā)。我們都知道射頻脈衝施加後組織的宏觀磁化向量偏轉(zhuǎn)的角度取決於射頻脈衝的能量（由射頻的強度和持續(xù)時間決定），小角度激發(fā)就是給組織施加的射頻脈衝能量較小，造成組織的宏觀磁化向量偏轉(zhuǎn)角度小於90

。在實際應(yīng)用中，我們通常稱小角度脈衝為

脈衝，

角常介於10

和90

之間。

小角度激發(fā)有以下優(yōu)點：（1）脈衝的能量較小，SAR值降低；（2）產(chǎn)生宏觀橫向磁化向量的效率較高，與90

脈衝相比，30

脈衝的能量僅為90

脈衝的1/3左右，但產(chǎn)生的宏觀橫向磁化向量達到90

脈衝的1/2左右（圖40）；（3）小角度激發(fā)後，組織可以殘留較大的縱向磁化向量（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)後、小角度激發(fā)後的宏觀磁化向量變化圖a示平衡狀態(tài)下，組織的宏觀縱向磁化向量為100％，沒有宏觀橫向磁化向量；圖b示90

脈衝激發(fā)後，宏觀磁化向量偏轉(zhuǎn)90

，即產(chǎn)生了一個最大的宏觀橫向磁化向量（100%），縱向磁化向量變?yōu)榱悖粓Dc示30

脈衝激發(fā)後，宏觀磁化向量偏轉(zhuǎn)30

，產(chǎn)生的橫向磁化向量為90

脈衝的50%，而縱向磁化向量保留了平衡狀態(tài)下的86.6%。ZXY100%ZXY100%100%90°ZXY100%100%50%86.6%30°

圖41T2弛豫、T2*弛豫及施加離相位梯度場引起橫向磁化向量衰減示意圖圖示同一種組織的三種橫向磁化向量的衰減，粗曲線為T2弛豫曲線；細曲線為T2*弛豫曲線；虛曲線為施加離相位梯度場後的組織橫向磁化向量的衰減曲線。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

複相脈衝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弛豫資訊（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)）下降明顯快於細曲線（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*弛豫資訊（GRE回波）。由於T2*弛豫明顯快於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，GRE序列圖像的固有信噪比低於SE序列。100%50%37%20%時間（ms）MxyT2*T2T2*(GRE)GRE回波SE回波2.反映的是T2*弛豫資訊而非T2弛豫資訊在橫向弛豫和SE序列中，我們曾介紹過射頻脈衝激發(fā)將使組織產(chǎn)生宏觀橫向磁化向量，射頻脈衝結(jié)束後，組織的宏觀橫向磁化向量逐漸衰減，衰減的原因是同相位進動的質(zhì)子失相