磁共振成像序列及应用-杨正汉(ppt)

MRI序列及其临床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•磁共振成像的物理学原理•磁共振信号快速采集技术•磁共振成像序列及其临床应用什么是序列（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、信号采集时刻的设置参数的组合称为脉冲序列（PulseSequence）激发脉冲预脉冲组织饱和信号产生SignalProductionFIDSpinEchoGradientEcho自旋准备SpinPreparation图像付立叶转换脉冲序列的两个基本组成部分MRI序列的分类用射频脉冲（180度）产生回波的序列用读出（频率编码）梯度切换产生回波的序列同时有自旋回波和梯度回波的序列自旋回波序列SpinEcho,SE梯度回波序列GradientRecalledEcho,GRE杂合序列HybridSequence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FreeInductionDecay，FID自由感应衰减序列自旋回波类序列梯度回波类序列杂合序列MRIsequencetree一、自由感应衰减序列90度脉冲产生最大的横行磁化矢量，此时采集的MR信号最强，由于T2*衰减，FID信号衰减很快，大约只有20ms时间对FID进行空间编码，因而临床上很少采用。饱和恢复（部分饱和）序列SaturationRecoveryPartialSaturation饱和恢复（SR）序列结构示意图SR序列一般用于T1WI，TR决定SR序列的T1对比，选择两种组织T1值之间的TR能产生较好的T1对比。在1.0T~1.5T的MR机上，SR-T1WI一般TR为400ms~600ms400高斯场强部分饱和T1WITR=125ms；TE=20ms二、自旋回波类序列自旋回波类MRI序列SpinEcho，SE（自旋回波）RARE（弛豫增强快速采集）SS-RARE（单次激发RARE）HF-SS-RARE（半傅立叶采集单次激发RARE）IR（反转恢复）TIR（快速翻转恢复）1、自旋回波序列自旋回波（spinecho，SE）序列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•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•T2WI少用SE序列（太慢、伪影重）•扫描时间2-5分钟SE序列的临床应用图片腕关节高分辨SE－T1WI颈椎间盘突出左枕叶脑脓肿SE－T1WISE-T1WI增强扫描自旋回波类MRI序列SpinEcho，SE（自旋回波）RARE（弛豫增强快速采集）SS-RARE（单次激发RARE）HF-SS-RARE（半傅立叶采集单次激发RARE）IR（反转恢复）TIR（快速翻转恢复）2、RARE序列RARE序列在临床上常称为快速自旋回波–TSE（turbospinecho）(西门子，飞利浦）–FSE（fastspinecho）（GE公司）SEFSE回波1回波2回波5回波4K频率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TETRFSE序列的结构和K空间填充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TETRFSE序列回波链中各回波的强度及TE不同100%时间（ms）MxyTE1TE2TE3TE4TE5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FSE序列的特点快速成像回波链中每个回波信号的TE不同，从而减低了组织对比FSE序列图像的模糊效应脂肪组织信号强度增高对磁场不均匀性不敏感能量沉积增加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回波间隙越小回波间幅度差别越小，图像对比增加图像模糊效应越轻脂肪信号越高在保持对比和模糊效应的前提下，允许的ETL越长SAR值越高FSE序列重要参数改变产生的效果•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（ETL20）•FSE的改进序列•FSE-LX•TailoredRF•快速恢复FSE（FastRecoveryFSE，FRFSE）（1）、TSE-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。TSE-T1WI在临床上相对较少使用。TSE-T1WI的ETL常为2-4临床应用：–脊柱脊髓–四肢关节–心脏成像–腹部成像（少用）TSE-T1WI的优缺点•优点：比SE-T1WI快速，甚至可以屏气扫描•缺点；•TE时间较长，图像受T2污染，T1对比降低•与GRE－T1WI相比速度还不够快正常心脏TSE-T1WI屏气扫描23秒ETL=3脊柱TSE-T1WI（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：–颅脑常规T2WI–呼吸门控T2WI序列用于胸腹部成像，是目前最普遍采用的肝脏快速T2WI序列，其他序列的评价以此序列为参照。（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•运动伪影•临床应用：•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）。FSE-T2WIETL＝15Matrix＝512×256TA＝2分48秒FSE－T2WIETL＝15,16ETL=15,TA=3分49秒膝关节后交叉韧带断裂ETL=15,TA=3分49秒ETL20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（4）、长ETL的TSE-T2WI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呼吸触发MRCPTSE-T2WI,ETL=29，屏气23秒ETL=23屏气扫描25秒鉴别囊性病变与实性病变ETL=29屏气扫描21秒鉴别囊性病变与实性病变呼吸触发FSE－MRCP（MIP）ETL=24，TR＝4-5呼吸周期，TE=250msTA＝3分44秒FSE的改进序列在每一次90°脉冲的最后一个回波采集后，施加一个负90°脉冲将残留的横向磁化矢量打到纵向主要使FSET2WI上长T2的结构（如脑脊液）信号强度增高，增加对比主要用于短回波链的FSET2WI在采集层面足够的情况下可缩短TR（5）、快速恢复FSET2WI180度脉冲8个，ETL＝7FSET2WIFRFSET2WITR=2000ms，TE=100ms，Matrix＝448×256，ETL=9NEX=2，TA=1′32″，FOV=24cm×18cm（6）射频放大器功率增大后对FSE的影响90180180180180180909018090180180180180ES:12-20ms7-15ms90°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%时间（ms）MxyTE1TE2TE3TE4TE5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（7）、TailoredRF90°回波1回波2回波5回波4回波3180°180°180°180°180°90°TailoredRF:减少模糊效应90°回波1回波2回波5回波4回波3145°160°170°175°180°90°TailoredRF:减少模糊效应（特别是FSET1WI和PD）PDwithoutTRFPDwithTRF自旋回波类MRI序列SpinEcho，SE（自旋回波）RARE（弛豫增强快速采集）SS-RARE（单次激发RARE）HF-SS-RARE（半傅立叶采集单次激发RARE）IR（反转恢复）TIR（快速翻转恢复）3、单次激发RARE序列SIEMENS－－－SS-TSEPHILIPS－－－SS-TSEGE－－－－－SS-FSEFSESS-FSE一次激发后利用连续的180度脉冲采集全部信号优点：快速（单层图像采集1秒以内）缺点：T2加权太重，T2对比差，除较纯的水外，其他组织的信号几乎完全衰减用途：水成像，尤其是MRCP、MRMSS-RARE，一次投射成像MRCPTR无穷大，TE＝1100ms扫描时间＝1秒SS-RARE，一次投射成像MRCPTR无穷大，TE＝1100ms扫描时间＝4秒SS-RARE，一次投射成像MRCPTR无穷大，TE＝1100ms扫描时间＝4秒SS-RARE，一次投射成像MRCPTR无穷大，TE＝1100ms扫描时间＝4秒SS-TSEMRCPSS-RARE，一次投射成像MRCPTR无穷大，TE＝1100ms扫描时间＝4秒急性胰腺炎神经源性膀胱SS-RARE，一次投射成像MRMTR无穷大，TE＝1100ms扫描时间＝5秒4、半傅立叶采集单次激发RARESIEMENS－－HASTEPHILIPS－－HF-SS-TSEGE－－－－HF-SS-FSEHASTE的K空间填充NXNY半傅立叶技术+单次激发技术+快速自旋回波优点：–快速（1秒以内）–有效TE较短（70ms），有利于肝脏成像–几乎无伪影缺点：T2对比不及SE及呼吸门控TSE用途：–腹部屏气T2WI（加脂肪抑制可增加对比）–MRCP、MRU–颅脑、脊柱超快速T2WI（躁动病人）HASTE-T2WI，有效TE＝60ms，扫描时间0.8秒HASTE-T2WI，单层扫描时间0.8秒HASTE-T2WI，单层扫描时间0.8秒呼吸触发FSE-T2WI与HASTE-T2WI序列的比较呼吸触发FSET2WIHF-SS-FSET2WIHASTE-T2WI（单层0.8秒）HASTE－MRCP（19层13秒）HASTE－MRCP21层17秒MIP重建SS-RARE，一次投射成像MRCPTR无穷大，TE＝1100ms扫描时间＝4秒胆总管下端结石SS-TSEProjectionMRCPHASTET2WIMRCPRawImageHASTEMRCPRawImage胆总管癌HASTE-T2WI（单层0.8秒）HASTE－MRCP（15层11秒）HASTE用于颅脑T2WITSE-T2WIHASTE-T2WIIR-HASTET1WI超快速T1WI单层采集时间小于1秒用于不能合作的病人T1对比较差空间分辨低IR-HASTE的K空间填充NXNYIR-HASTET1WITI=800msTE=20msTA=600ms自旋回波类MRI序列SpinEcho，SE（自旋回波）RARE（弛豫增强快速采集）SS-RARE（单次激发RARE）HF-SS-RARE（半傅立叶采集单次激发RARE）IR（反转恢复）TIR（快速翻转恢复）5、翻转恢复序列SIEMENS－－IRPHILIPS－－IRGE－－－－IRIR＝InversionRecovery•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Time（ms）纵向磁化矢量90度脉冲后的纵向弛豫与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Time（ms）180度脉冲后的纵向弛豫纵向磁化矢量40km/h50km/h1小时后2小时后180°180°180°90°翻转恢复序列结构图FIDEchoTITETRIR=180°预脉冲＋SE•SE序列的T1对比决定于TR，选用的TR接近于组织的T1值可获得较好的T1对比。•IR序列的T1对比决定于TI，选用的TI接近于组织的T1值可获得更好的T1对比。•与SE序列一样，