mr脈沖序列基礎(chǔ)知識及臨床應(yīng)用講座

1、,清遠(yuǎn)市人民醫(yī)院影像科 唐姍姍,MR脈沖序列基礎(chǔ)知識及臨床應(yīng)用,GE 脈沖序列,,,SE,FSE,提高掃描速度,FSE-XL,減小圖像模糊,FRFSE-XL,保持T2對比，加快掃描速度,SSFSE,提高采集速度,FSE-IR,改變圖像對比,T1Flair,T2Flair,GRE,SPGR,消除T2殘留,FIESTA,保持穩(wěn)定T2殘留,EPI,提高掃描速度,提高掃描速度,加入彌散測量梯度,DW-EPI,Fast SPGR,,加快掃描速

2、度,LAVA,增加空間和時間分辨率應(yīng)用均勻的壓脂提高病變檢出率,1,SE家族,,SE、FSE、FSE-XL、SSFSE、FSE-IR、STIR、T1FLAIR、T2FLAIR,自旋回波序列 （Echo Spin, SE）,自旋回波（SE）,實際信號衰減曲線,time,,,,,,,900,1800,,,T2 衰減曲線,T2* 衰減曲線,回波,,,,TE,,,,900,TR：重復(fù)時間 TE：回波時間,,,,,,,,,TR,,SE

3、臨床應(yīng)用,SE序列結(jié)構(gòu)簡單，圖像信噪比好，組織對比度好，對磁場不均勻敏感性低，磁化率偽影少，是MRI檢查經(jīng)典序列。用于采集T1,T2, PD加權(quán)對比度圖像，所有解剖區(qū)域。短TR（ ＜ 600 ms）、短TE（ ＜30 ms ）：T1加權(quán)像 長TR（＞1500ms）、長TE（ ＞60ms ）：T2加權(quán)像 長TR、短TE——PD加權(quán)像,SE序列掃描時間,Scan Time＝TR*Phase*NEX,如果我們要采集一個256X256,

4、NEX=2的圖像T1圖：0.4*256*2 = 3分24秒T2或PD圖：4*256*2 = 30分鐘!!!,主要缺點：采集時間長，體部成像易產(chǎn)生偽影目前，SE序列為獲取T1WI的標(biāo)準(zhǔn)序列，較少用于T2WI和質(zhì)子密度成像。,SE,FSE,提高掃描速度,快速自旋回波序列FSE(TSE),快速自旋回波（FSE）,,概念：有效TE：90°脈沖到填充K空間中心區(qū)域的時間間隔,,,,,,,900,,,T2 衰減曲線,T2*

5、衰減曲線,,,,,,,快速自旋回波（FSE）,如果我們要采集一個256X256,NEX=2的圖像Scan Time＝TR*Phase*NEX / ETLT1圖：0.4*256*2 / 3 = 1分8秒T2或PD圖：4*256*2 / 16 = 2分鐘,FSE序列在90°脈沖重復(fù)發(fā)射的時間間隔（ TR ）期間使用多個180°脈沖，分別與不同的相位編碼對應(yīng)，并產(chǎn)生圖像，明顯縮短了數(shù)據(jù)采集時間。,FSE-T2WI

6、,,快速自旋回波（FSE）,缺點：多個180°脈沖所采集的回波各不相同。在重建圖像的時，會出現(xiàn)圖像的模糊。ETL越長，這種情況越嚴(yán)重。,SE,FSE,提高掃描速度,FSE-XL,減小圖像模糊,快速自旋回波序列加強(qiáng)FSE-XL,快速自旋回波加強(qiáng)（FSE-XL）,縮短回波間隔(echo spacing, ESP)，縮短回波時間，因而增加了T2圖像清晰度。,ESP,,快速自旋回波加強(qiáng)（FSE-XL）,FSE-XL圖像比FSE清晰

7、，掃描層數(shù)更多?，F(xiàn)在臨床上采集T1、T2或PD的圖像常規(guī)都使用FSE-XL序列，而不再使用FSE序列。,FSE－XL的圖像特點及臨床應(yīng)用,所有部位的T2,T1和PD采集都適用。,,,FSE－XL的圖像特點及臨床應(yīng)用,所有部位的T2,T1和PD采集都適用。,FSE－XL圖像特點及臨床應(yīng)用,所有部位的T2,T1和PD采集都適用。,SE,FSE,提高掃描速度,FSE-XL,減小圖像模糊,FRFSE-XL,保持T2對比，加快掃描速度,快速翻

8、轉(zhuǎn)恢復(fù)自旋回波序列Fast Recovery FSE(FRFSE),快速翻轉(zhuǎn)恢復(fù)快速自旋回波序列,,快速翻轉(zhuǎn)恢復(fù)快速自旋回波加強(qiáng)（FRFSE-XL）,最后一個重聚焦脈沖將橫向磁化相位重聚后，被其后的-90°脈沖翻轉(zhuǎn)到Z軸上，用來參與產(chǎn)生下一組回波。與FSE比較FRSE增加了長T2組織的信號，增加了SNR及T2權(quán)重，可以采用較長的ETL。一般常規(guī)的T2圖像都可以使用FRFSE-XL來采集。不能用來采集T1圖像。,F

9、RFSE用于脊柱的PD及T2加權(quán)采集,T2WI清晰顯示椎體內(nèi)血管瘤，T2WI壓脂進(jìn)一步突出病變，顯示細(xì)節(jié)。,,,,SE,FSE,提高掃描速度,FSE-XL,減小圖像模糊,FRFSE-XL,保持T2對比，加快掃描速度,SSFSE,提高采集速度,單次激發(fā)自旋回波序列Single-shot FSE，SSFSEHalf-Fourier acquired single shot turbo spin echo，HASTE,,SSFSE,,,,

10、…………,單次RF內(nèi)完成一層掃描所有數(shù)據(jù)的采集——每幅圖像 成像不到1秒，圖像較常規(guī)圖像模糊。 0.5NEX——相位編碼數(shù)為正常的一半，利用K 空間的共軛對稱性推算出另一半，但SNR會降低。,,SSFSE的圖像特點及臨床應(yīng)用,成像速度快，可用于屏氣掃描和不能配合的患者及兒童，還可用于定位像?；夭ㄦ滈L，可獲得重T2加權(quán)，用于水成像：MRCP、MRU。SNR低，邊緣模糊偽影嚴(yán)重，圖像不清晰。與EPI相比幾何變形不敏感。

11、只能用于T2WI，不能采集T1WI,SSFSE的圖像特點及臨床應(yīng)用,SSFSE用于腹部掃描，對運動不敏感。但圖像模糊。適用于呼吸不規(guī)律的病人。,,,SSFSE的圖像特點及臨床應(yīng)用,SSFSE用于腹部掃描時，病變檢出率小于FSE-XL+呼吸門控,,SE,FSE,提高掃描速度,FSE-XL,減小圖像模糊,FRFSE-XL,保持T2對比，加快掃描速度,SSFSE,提高采集速度,FSE-IR,改變圖像對比,T1Flair,T2Flair,翻轉(zhuǎn)

12、恢復(fù)自旋回波序列FSE-IR,反轉(zhuǎn)恢復(fù)快速自旋回波（FSE-IR）,IR=180°預(yù)脈沖+SE適用于TI較小的情況，如STIR（TI=150ms）， TI增大時最大采集層數(shù)迅速減少,,翻轉(zhuǎn)恢復(fù)序列的圖像特點,TI 時間控制組織抑制和對比，可采用不同的TI選擇性 抑制一定T1值的組織信號TE 時間控制T2 權(quán)重,STIR序列的圖像特點及臨床應(yīng)用,1.該技術(shù)主要用于抑脂，由于對磁場的不均勻較不敏感，因而比化學(xué)飽和

13、壓脂（FS）更均勻2.因含有T1加權(quán)而對T2對比顯示不好，僅用于偏中心（肩、頸椎、骶椎）及低場強(qiáng)下的T2壓脂。3.因抑制短T1信號而不能用于造影增強(qiáng)。,Multi-IR序列的圖像特點及臨床應(yīng)用,“黑血”序列(Double IR)(dark-blood prepared TSE)使心腔中的血液信號被飽和而消失，有利于觀察心肌壁的病變.Triple IR(TRIM):在Double IR的基礎(chǔ)上添加翻轉(zhuǎn)恢復(fù)脈沖，抑制心包中脂肪的信號，

14、對心肌病變的顯示更為敏感。,SE,FSE,提高掃描速度,FSE-XL,減小圖像模糊,FRFSE-XL,保持T2對比，加快掃描速度,SSFSE,提高采集速度,FSE-IR,改變圖像對比,T1Flair,T2Flair,提高采集層數(shù),T1FLAIR,采用插值方法使增加腦灰白質(zhì)對比(TI=750)的FSE-IR序列在一個TR內(nèi)可以采集的層數(shù)大大增加。,T1FLAIR序列的圖像特點及臨床應(yīng)用,,T1 Spin Echo,T1 Flair,獲得更

15、好的組織對比度-噪音比及信噪比高，灰白質(zhì)對比強(qiáng)，對解剖結(jié)構(gòu)的顯示是其它序列無法代替的。,T2FLAIR,同樣采用插值方法使壓水(TI=2100)的FSE-IR序列在一個TR內(nèi)可以采集的層數(shù)大大增加。,T2FLAIR序列的圖像特點及臨床應(yīng)用,保持T2對比度的同時抑制自由水信號，突出結(jié)合水信號，便于鑒別腦室內(nèi)/周圍高信號病灶（如多發(fā)性硬化、腦室旁梗塞灶）以及與腦脊液信號難于鑒別的蛛網(wǎng)膜下腔出血，腫瘤及腫瘤周圍水腫等,,SE,FSE,提高掃描

16、速度,FSE-XL,減小圖像模糊,FRFSE-XL,保持T2對比，加快掃描速度,SSFSE,提高采集速度,FSE-IR,改變圖像對比,T1Flair,T2Flair,GRE,提高采集層數(shù),提高掃描速度,梯度回波序列Gradient recalled echo，GRE,,GRE序列特點,由于90°激勵脈沖改為小角度激勵，縱向馳豫所需時間明顯縮短，從而明顯提高成像速度由于采用反向梯度場代替180°相位重聚脈沖，故不

17、能剔除主磁場不均勻造成的質(zhì)子失相位，因而獲得的是組織的T2* 馳豫信息而不是T2馳豫信息，同時使用GRE序列對磁場不均勻性敏感，故容易檢出造成磁場不均勻的病變，如出血等，但因此易產(chǎn)生磁化率偽影血流在GRE序列上常呈高信號，不需對比劑即可顯示血管結(jié)構(gòu)GRE序列SNR低于SE序列,梯度回波（GRE）序列,time,,,,,,?,,,T2 衰減曲線,T2* 衰減曲線,回波,,,,,Gx,,,實際信號衰減曲線,,梯度回波（GRE）序列

18、,,,,,M0,由于TR時間縮短，為了防止圖像出現(xiàn)飽和，所以使用小角度射頻脈沖。去掉180°翻轉(zhuǎn)脈沖，以加快掃描速度。所以對磁場不均勻很敏感。由于TR縮短，長T2的物質(zhì)的橫向磁化矢量無法完全衰減，所以往往存在T2殘留。,?,?,,GRE序列的圖像特點及臨床應(yīng)用,GRE序列組織對比不如FSE序列，但對于脊髓中灰白質(zhì)顯示優(yōu)于FSE,GRE,FSE,GRE序列的圖像特點及臨床應(yīng)用,GRE對顯示關(guān)節(jié)囊形態(tài)、 觀察關(guān)節(jié)軟骨和含鐵

19、病變意義重大。但對于骨的水腫信號不如SE-T2和PD壓脂敏感。,,,FSE-XL,GRE,SE,提高掃描速度,GRE,SPGR,消除T2殘留,擾相梯度回波序列Spoid Gradient Echo,SPGR(FLASH),擾相梯度回波序列（SPGR）,,,,,,?,,,T2 衰減曲線,T2* 衰減曲線,回波,,,,實際信號衰減曲線,,Gx,,,,,Gz,,,,,施加擾相梯度場，去除殘留Mxy,,SPGR序列圖像特點及臨床應(yīng)用,一般

20、用來采集T1圖像。SPGR-T1WI廣泛用于中上腹部臟器檢查、化學(xué)位移（同/反相位）成像、TOF/PC MRA、對比增強(qiáng)MRA、關(guān)節(jié)軟骨成像及所有的快速T1WI及動態(tài)增強(qiáng)掃描。T2WI用于出血病變和大關(guān)節(jié)病變（特別是半月板損傷，常作為首選序列）、顱腦T2*WI、SWI。較SE家族的序列，采集速度快，常用在對時間要求比較高的解剖部位。如：腹部。較SE家族，對磁敏感偽影較大，SNR低。,SPGR序列的圖像特點及臨床應(yīng)用,DUAL SP

21、GR(雙回波）診斷脂肪肝,,SE,提高掃描速度,GRE,SPGR,消除T2殘留,Fast SPGR,,加快掃描速度,Fast SPGR,Fast SPGR序列使用持續(xù)時間更短的激勵RF脈沖以及更寬的接受帶寬（能夠縮短讀出時間）。這樣可以規(guī)定更短的TR及TE，最終縮短了總掃描時間。與SPGR比較，SNR降低,FSPGR序列的圖像特點及臨床應(yīng)用,T1W BH Dual Echo FSPGR手術(shù)前影像診斷：肝臟含脂肪多血供良性腫瘤，以血

22、管平滑肌脂肪瘤或肝腺瘤的可能性大術(shù)后病理診斷：肝腺瘤,In phase,Out phase,,,FSPGR序列的圖像特點及臨床應(yīng)用,2D FSPGR 用于屏氣采集腹部T1圖像或是進(jìn)行腹部多期動態(tài)增強(qiáng)。,FSPGR序列的圖像特點及臨床應(yīng)用,3D FSPGR(FAME)掃描肝臟3期3D 多時相肝臟動態(tài)增強(qiáng)快速掃描，進(jìn)一步提高分辨率，可多角度重建，有助于小病變的檢出與鑒別。,SE,提高掃描速度,GRE,SPGR,消除T2殘留,Fast

23、SPGR,,加快掃描速度,LAVA,增加空間和時間分辨率應(yīng)用均勻的壓脂提高病變檢出率,LAVALiver Acquisition with Volume Acceleration（肝臟三維容積快速多期動態(tài)增強(qiáng)成像技術(shù) ）,采用超短TR、TE和小角度脈沖，高場MR的TR為3~8ms，TE通常為1~3ms，射頻脈沖激發(fā)角度通常為10~15度。 集中了多種快速采集技術(shù)，如部分K空間技術(shù)、半回波技術(shù)、并行采集技術(shù)、匙孔技術(shù)等 層厚一

24、般較薄，高場一般為2~5mm。多采用容積內(nèi)插重建技術(shù)，層間可有重疊，有利于三維重建（MPR）。 掃描速度快，根據(jù)參數(shù)不同，整個三維采集需要十幾秒到數(shù)十秒，甚至僅需要數(shù)秒，如用于肝臟動態(tài)增強(qiáng)掃描，一次屏氣可以進(jìn)行多個時相的掃描，從而獲得多動脈期的動態(tài)圖像。 對硬件要求較高，多1.0T以上，高密度線圈。,LAVA的臨床應(yīng)用,用于對動態(tài)增強(qiáng)掃描時間分辨力要求不高的部位，如乳腺、體部或四肢軟組織。 存在呼吸運動或?qū)討B(tài)增強(qiáng)掃描的時間分辨

25、力要求高的臟器，如胸部、肝膽脾胰、腎臟、胃腸道等。在1.5T或3.0T，每個時相的三維容積采集時間可以縮短至3~10s，一次屏氣20s可進(jìn)行雙動脈期或多動脈期的掃描。,LAVA的圖像特點及臨床應(yīng)用,動脈早期,動脈晚期,門脈早期,平衡期,SE,提高掃描速度,GRE,SPGR,消除T2殘留,Fast SPGR,,加快掃描速度,LAVA,增加空間和時間分辨率應(yīng)用均勻的壓脂提高病變檢出率,FIESTA,保持穩(wěn)定T2殘留,SE,提高掃描速度,

26、GRE,SPGR,消除T2殘留,Fast SPGR,,加快掃描速度,LAVA,增加空間和時間分辨率應(yīng)用均勻的壓脂提高病變檢出率,平衡式穩(wěn)態(tài)自由進(jìn)動(Balance SSFP)Fast Imaging Employing Steady state AcquisitionFIESTA(TrueFISP),FIESTA脈沖序列,,,,,a,,a,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,G Slice,G Phase,G Fr

27、eq.,Echo,RF,在每個TR間隔的末尾對橫向磁化進(jìn)行重新定相，所產(chǎn)生的信號獨立于TR。,FIESTA序列的圖像特點及臨床應(yīng)用,具有高的T2/T1比率的自旋造影（如腦脊液、水及脂肪），同時抑制來自具有低T2/T1比率的組織（例如肌肉和心?。┑男盘朤R縮短時信號強(qiáng)度不受影響，因此可在很短的時間內(nèi)運行且不產(chǎn)生對SNR的影響。成像速度快，對運動不敏感。對水性物質(zhì)顯示較好，軟組織對比較差。診斷軟組織病變時，容易漏診。,FIEST

28、A序列的圖像特點及臨床應(yīng)用,心臟電影成像：心臟功能評估、定量分析、瓣膜形態(tài)及大血管評估,FIESTA序列的圖像特點及臨床應(yīng)用,FIESTA顯示神經(jīng),耳蝸－前庭神經(jīng),GRE,消除T2殘留,FIESTA,保持穩(wěn)定T2殘留,EPI,提高掃描速度,SPGR,Fast SPGR,,加快掃描速度,LAVA,增加空間和時間分辨率應(yīng)用均勻的壓脂提高病變檢出率,平面回波序列Echo Planar Imaging, EPI,EPI序列設(shè)計,在層面選擇

29、激勵后，通過快速切換的梯度脈沖代替射頻脈沖產(chǎn)生更多的回波，在較短的時間內(nèi)完成所有K空間信息的采集。只要梯度切換的速率和幅度足夠，在組織MR信號完成散相位前完成信號采集。傳統(tǒng)脈沖序列都可以與EPI的采集部相結(jié)合,平面回波（EPI）脈沖序列,,,EPI序列的圖像特點及臨床應(yīng)用,EPI序列成像速度快，時間分辨率高，目前最快的MRI信號采集方式，單層圖像采集時間可縮短到100毫秒。對磁場不均勻非常敏感。 圖像信噪比比常規(guī)圖像差。,EPI

30、序列的圖像特點及臨床應(yīng)用,灌注加權(quán)成像（PWI）－－通過顯示組織毛細(xì)血管水平的血流灌注情況，評價局部組織的活動及功能狀況。對于腦梗死后的再灌注和側(cè)枝循環(huán)的建立和開放很敏感，并用于鑒別腫瘤復(fù)發(fā)和放療后組織壞死的早期改變，推斷腫瘤的分化程度。,EPI序列的圖像特點及臨床應(yīng)用,血氧水平依賴（BOLD）對比增強(qiáng)技術(shù)，被廣泛用于視覺、運動、感覺、聽覺以及語言中樞的研究。為術(shù)中保護(hù)腦功能區(qū)及偏癱患者的功能恢復(fù)提供參考證據(jù)。,右手運動,彌散平面回波序

31、列DW-EPI,GRE,提高掃描速度,EPI,加入彌散測量梯度,DW-EPI,彌散現(xiàn)象,,,,,自由水（腦脊液、尿液）,受限水（人體一般組織水分子）,自由擴(kuò)散,限制性擴(kuò)散,彌散加權(quán)原理----SE-EPI,靜止水分子,RF,slice,,信號強(qiáng)度,,彌散水分子,,,彌散梯度（擴(kuò)散敏感梯度）,,,180°,90°,彌散的病理基礎(chǔ),,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,

32、,,,,,,,,正常組織隨機(jī)運動的水分子---低信號,細(xì)胞毒性水腫的組織運動受限的水分子---高信號,細(xì)胞壞死崩解組織水分子運動不受限---低信號,DW-EPI序列的圖像特點及臨床應(yīng)用,對于急性腦梗，DWI比T2W更為靈敏。上圖示左側(cè)顳葉的梗塞灶（病變2小時）。目前臨床上最為常用的單次激發(fā)SE-EPI DWI序列和SE線掃描DWI序列。,彌散成像在腫瘤中的應(yīng)用,腫瘤細(xì)胞由于失去了“接觸抑制”,細(xì)胞間的空間減小，位于細(xì)胞和細(xì)胞間的

33、組織液彌散比正常細(xì)胞更加受限。,T2WI,T1WI,DWI,ADC,Apparent Diffusion Coefficient, ADC(表觀擴(kuò)散系數(shù)),反映水分子擴(kuò)散運動的快慢運動越快，ADC值越高，ADC圖像越亮與DWI圖圖像信號相反要計算組織的ADC值至少需要利用2個以上不同的b值。,Diffusion Tensor Imaging， DTI,DWI只能反映擴(kuò)散敏感梯度場方向上的擴(kuò)散運動，其他方向上的擴(kuò)散運動則不能檢

34、測出來。 如果我們在多個方向（6個以上方向）分別施加擴(kuò)散敏感梯度場，則可對每個體素水分子擴(kuò)散的各向異性作出較為準(zhǔn)確的檢測，這種MRI技術(shù)稱為擴(kuò)散張量成像（DTI）,DW-EPI序列的圖像特點及臨床應(yīng)用,DTI顯示雙側(cè)放射冠及胼胝體的纖維走行,孤立病灶DTI顯示局部纖維中斷,SE,FSE,提高掃描速度,FSE-XL,減小圖像模糊,FRFSE-XL,保持T2對比，加快掃描速度,SSFSE,提高采集速度,FSE-IR,改變圖像對比,T1Fl