磁共振成像序列及應用

1、MRI常用序列及其應用,楊正漢衛(wèi)生部北京醫(yī)院放射科北京大學第五臨床醫(yī)學院,什么是序列（Sequence）?,MR信號與下列因素有關：質子密度T1、T2值化學位移相位運動上述每個因素對MR信號的貢獻受RF脈沖的調節(jié)、所用的梯度以及信號采集時刻的控制。,MR成像過程中，RF脈沖、梯度、信號采集時刻的設置參數(shù)的組合稱為脈沖序列（Pulse Sequence）,MRI序列的分類,用射頻脈沖（180度）產(chǎn)生回波的序列,用讀出（頻率

2、編碼）梯度切換產(chǎn)生回波的序列,同時有自旋回波和梯度回波的序列,,自旋回波序列Spin Echo, SE,,,梯度回波序列Gradient Recalled Echo, GRE,雜合序列 Hybrid Sequence,脈沖激發(fā)后直接采集自由感應衰減信號,自由感應衰減序列Free Induction Decay，F(xiàn)ID,,一、自由感應衰減序列,二、自旋回波類序列,1、自旋回波序列,自旋回波（spin echo，SE）序列結構圖,90度脈

3、沖激發(fā)組織產(chǎn)生橫向磁化矢量,SE序列圖,180度脈沖的作用？？？,90度激發(fā)脈沖關閉后，所產(chǎn)生的橫向磁化矢量很快衰減－－自由感應衰減（FID）,橫向磁化矢量的衰減是由于質子失相位,質子失相位的原因質子小磁場的相互作用造成磁場不均勻（隨機）－－真正的T2弛豫主磁場的不均勻（恒定），后者是造成質子失相位的主要原因,1+2產(chǎn)生的橫向磁化矢量衰減實際上為T2*弛豫,180度復相脈沖可以抵消主磁場恒定不均勻造成的信號衰減，從而獲得真正的T2弛

4、豫圖像,,,180度脈沖可使因主磁場恒定不均勻造成失相質子的相位重聚，產(chǎn)生自旋回波。,復相脈沖的作用模擬,T2*與T2的差別,用180度復相脈沖采集回波（MR信號）的序列稱為自旋回波序列（SE序列）,,,,,90,180,回波,TE,TR,TE：回波時間TR：重復時間,SE序列結構,TR決定圖像的T1成分TE決定圖像的T2成分,很長的TR－－所有的組織T1完全弛豫－剔除圖像的T1弛豫差別,很短的TE可基本剔除圖像的T2成分,長TR（&

5、gt;2000ms）長TE（>50ms）,T2WI,,,,T2WI,,,,,Mxy,100%,時間（ms）,,,選擇合適長的TE獲得最好的T2對比,,,T2對比,一般TE選擇兩種組織生物T2值附近可獲得最好的T2對比,短TR（200-500ms）短TE（<20ms）,T1WI,,,,T1WI,,,,,T1WI,,T1WI,,,,,,,T1對比,,選擇合適短的TR獲得最好的T1對比,,一般TR選擇兩種組織生物T1值附近

6、可獲得最好的T1對比,長TR （>2000ms） 短TE（<20ms）,PD,,,,PDWI,,,短TR（200-500ms）、短TE（<20ms）,長TR（>2000ms）、長TE（>50ms）,長TR （>2000ms） 、短TE（<20ms）,T1WI,T2WI,PD,T1WI,T2WI,PD,,,,SE序列的特點,目前最常用的T1WI序列組織對比良好，SNR較高，偽影少信號變化容易

7、解釋T2WI少用SE序列（太慢、偽影重）掃描時間2-5分鐘臨床應用最常用于顱腦、骨關節(jié)軟組織、脊柱腹部已經(jīng)逐漸被GRE序列取代,,SE序列對比參數(shù)調整,TR越長，SNR越高TE越長，SNR越低T1WI最短TETR 300-800ms，盡量接近組織的T1值T2WI（很少用）TR>2000msTE接近或略長于組織的T2值,,左枕葉腦膿腫,SE－T1WI,SE-T1WI增強掃描,2、快速自旋回波序列,,GE：FS

8、E（fast spin echo）西門子：TSE（turbo spin echo）飛利浦： TSE（turbo spin echo）其他名稱：弛豫增強快速采集 RARE：Rapid Acquisition Relaxation Enhancement,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,SE,FSE,SE

9、與FSE序列主要不同點,SE序列一次90度射頻脈沖激發(fā)后只采集一個自旋回波FSE序列一次90度射頻脈沖激發(fā)后采集多個自旋回波,,,回波1,回波2,回波5,回波4,,,,,,,,K頻率,,K相位,回波3,90°,,,,,,,,,,,,,回波1,回波2,回波5,回波4,回波3,180°,180°,180°,180°,180°,90°,,,,,,,ES,,,ETL＝5,

10、,,,有效TE,,TR,FSE序列的結構和K空間填充,,FSE序列特殊參數(shù),回波鏈長Echo Train Length，ETL90度脈沖后用180度脈沖所采集回波的數(shù)目也稱時間因子回波間隙echo space, ES回波鏈中，兩個回波中點的時間間隔稱為回波間隙,,,90°,,,,,,,,,,,,,回波1,回波2,回波5,回波4,回波3,180°,180°,180°,180°,

11、180°,90°,,,,,,,ES,,,ETL＝5,,,,有效TE,,TR,FSE序列回波鏈中各回波的強度及TE不同,,,100%,時間（ms）,Mxy,,,,,,,,,,TE1,TE2,TE3,TE4,TE5,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,,FSE序列的特點,快速成像其他參數(shù)不變的前提下，速度增高的倍數(shù)等于ETL對磁場不均勻性不敏感 不易產(chǎn)生磁敏感偽影組織對比降低回波鏈中每個

12、回波信號的TE不同 圖像的模糊（Blurring）回波鏈中每個回波的幅度不同，圖像重建時會出現(xiàn)相位錯誤脂肪組織信號強度增高J-偶聯(lián)效應磁化轉移效應造成其他組織部分飽和而信號降低組織的T2值所有延長延長30%左右能量沉積（SAR值）增加,,FSE序列圖像上脂肪組織信號增高,,SE T2WI，TR=2500毫秒TE=80毫秒,FSE T2WI，TR=2500毫秒TE=80毫秒，ETL=10,可進行T1WI、T2WI、PDWI

13、加權成像的原理與SE序列基本相同T1WITE最短TR接近組織T1值T2WITR>2000msTE?? 目標組織T2+30%,FSE序列 的加權成像及基本對比參數(shù),,ETL越長 成像越快 圖像SNR越低 圖像T2對比越差 圖像的模糊效應越重 脂肪信號越亮 SAR值越高,ES越小 圖像對比增加 圖像模糊效應減輕允許的更長的ETL磁化轉移效應增加脂肪信號越高 SAR值越高,FSE序列重要參數(shù)改變產(chǎn)生

14、的效果,,ETL改變對圖像對比的影響,,ETL=15,ETL=32,ETL=128,擾相GRE T1WI,根據(jù)回波鏈長度（ETL） FSE－T1WI（ETL＝2-4） 短回波鏈FSE－T2WI （ETL＝5-10） 中等長度回波鏈FSE－T2WI （ETL＝10-20） 長回波鏈FSE－T2WI （ETL>20）,,FSE序列的分類,（1）FSE-T1WI序列,由于SE-T1WI圖像質量好，對比佳，時間不太長，因而仍是臨床

15、上最常用的T1WI序列。FSE-T1WI在臨床上相對較少使用。FSE-T1WI的ETL常為2-4臨床應用：脊柱脊髓四肢關節(jié)心臟成像盆腔成像,,FSE-T1WI的優(yōu)缺點,優(yōu)點： 比SE-T1WI快速，甚至可以屏氣掃描,缺點：由于回波鏈的存在，圖像受T2污染，T1對比降低與GRE－T1WI相比速度還不夠快,,屏氣掃描23秒，ETL=3,FSE-T1WI的應用,FSE-T1WI的應用,（2）短ETL的FSE-T2W

16、I,ETL=5-10優(yōu)點：快速(2-7分）、T2對比與SE序列相近缺點：運動偽影（胸腹部）臨床應用（當ES較長時，ES>15ms）：顱腦常規(guī)T2WI呼吸觸發(fā)或導航回波T2WI序列用于腹部成像盆腔骨關節(jié),,（3）中ETL的FSE-T2WI,ETL＝10-20優(yōu)點：掃描速度快（1-5分鐘）缺點：T2對比不及SE或短回波鏈的FSE-T2WI但當ES較小時其T2對比仍可滿足臨床需求運動偽影,,臨床應用老機型或低

17、場機，ES較大時重點顯示解剖結構的部位（如脊柱、骨關節(jié)）本身T2對比較好的器官（如前列腺）新機型，ES較短時，是全身最常用的T2WI顱腦腹部及盆腔脊柱脊髓骨關節(jié)軟組織,FSE－T2WI,ETL>20有效TE常大于100ms優(yōu)點：成像快(20-30S)，可屏氣掃描缺點：T2對比較差；屏氣不好者仍有偽影,（4）長ETL的FSE-T2WI,,臨床應用胸腹部的屏氣T2WI在肝臟用于囊性、實性病變的鑒別診斷3D 水

18、成像其他需要重T2加權的部位,TSE-T2WI, ETL=29 ，屏氣23秒,常規(guī)選擇中短ETL中等T2權重（TE=70-90ms）必要時加掃長ETL長TE屏氣序列（TE=120-150ms）,呼吸觸發(fā)TE=84ms,屏氣TE=152ms,Single Shot FSE（SS-FSE）不同公司的名稱SIEMENS－－－SS-TSEPHILIPS－－－ SSh-TSEGE－－－－－ SS-FSE,3、單次激發(fā)FSE,,

19、,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,FSE,SS-FSE,一次90度脈沖激發(fā)后利用連續(xù)的聚焦脈沖采集填充K空間所需的全部回波信號只能用于T2WI，不能進行T1WI成像參數(shù)TR：無窮大；部分設備上設置的TR多為時間順序上相鄰兩層采集開始點的時間間隔TE：通常采用很長的TE為降低SAR值，聚焦脈沖角度常縮小

20、到120-160度,單次激發(fā)FSE,,單次激發(fā)FSE聚焦脈沖角度需降低,,單次激發(fā)FSE所謂 “TR”,,優(yōu)點：快速（單層圖像采集1秒以內）缺點：軟組織T2對比差，T2加權太重，除較純的水外，其他組織的信號幾乎完全衰減用途：水成像，尤其是MRCP、MRM,單次激發(fā)FSE的特點和應用,,SS-FSE，一次投射成像MRCPTR無窮大，TE＝1100ms掃描時間＝1秒,神經(jīng)源性膀胱,,SS-FSE，一次投射成像MRMTR無窮大

21、，TE＝1100ms掃描時間＝5秒,半傅立葉技術+單次激發(fā)技術+快速自旋回波優(yōu)點：快速（1秒以內）有效TE較短（<70ms）有利于軟組織成像（與SS-FSE相比）幾乎無運動偽影和磁敏感偽影缺點：T2對比不及SE及呼吸激發(fā)FSE,半傅里葉采集SS-FSE,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,HASTE的K空間填充,,,NX,NY,,,,,,,,,,,,,,,,,,,不同公司的名稱SIEMENS－－－ HASTE

22、PHILIPS－－－ SSh-TSE + half scanGE－－－－－ SS-FSE + 0.5NEX,半傅里葉采集SS-FSE,,用途：腹部屏氣T2WI（加脂肪抑制可增加對比）MRCP、MRU心臟快速成像顱腦、脊柱超快速T2WI（躁動病人）,半傅里葉采集SS-FSE,,HASTE用于顱腦T2WI,TSE-T2WI,HASTE-T2WI,,HASTE-T2WI，單層掃描時間0.8秒,呼吸觸發(fā)FSE-T2WI與HA

23、STE-T2WI序列的比較,,呼吸觸發(fā)FSE T2WI,HF-SS-FSE T2WI,膽總管下端結石,SS-TSE Projection MRCP,HASTE T2WIMRCP Raw Image,,HASTE MRCP,原始薄層圖像,膽總管癌,,,,HF-SS-FSE序列用于小腸成像,,SIEMENS－－IRPHILIPS－－ IRGE－－－－ IR,IR ＝ Inversion Recovery,4、反轉恢復序列,,激

24、發(fā)角度越大，縱向弛豫所需時間越長激發(fā)角度越大，T1成分越大，T1對比越大90度脈沖能產(chǎn)生最大的橫向磁化矢量180度脈沖產(chǎn)生反向的縱向磁化矢量,Time （ms）,縱向磁化矢量,,,,90度脈沖后的縱向弛豫,與90度脈沖相比，180度脈沖能將組織的縱向弛豫差別增加1倍，也就是說T1對比增加1倍,,,,,,,,反轉恢復序列結構圖,,,TI,,,TE,,,TR,IR = 180°預脈沖＋SE,,自旋回波,,SE序列的T1對比決

25、定于TR，選用的TR接近于組織的T1值可獲得較好的T1對比。IR序列的T1對比決定于TI，選用的TI接近于組織的T1值可獲得更好的T1對比。與SE序列一樣，IR序列應選用盡量短的TE盡量剔除T2弛豫對圖像對比的影響。IR序列中，TR應盡量長（TR－TI > 5T1），至少與T2WI的TR一樣長。,IR序列的優(yōu)點：T1對比很好IR序列的缺點：掃描時間很長（長TR）臨床應用增加T1對比，特別是腦灰白質對比STIR脂肪抑制

26、 T1WI，不宜用于增強掃描,IR T1WITE選擇最短（全回波）TR大于2000ms0.5T以下的設備，TI應設置在400-600ms1.5T的設備上，TI應該設置在700?900ms3.0T的設備上，TI應該設置在800?1000msSTIR脂肪抑制 T1WITE選擇最短（全回波）TR大于2000ms0.5T以下的設備，TI設置在90-140ms1.5T的設備上，TI設置在150?170ms3.0T的設備上，

27、TI設置在170?190ms,,IR序列的對比參數(shù),IR-T1WI, 冠狀面Philips公司,IR-T1WI，橫斷面Siemens公司,SE-T1WI橫斷面Siemens公司,SIEMENS－－TIRPHILIPS－－ IR-TSEGE－－－－ IR-FSE,TIR ＝ Turbo Inversion Recovery,5、快速翻轉恢復序列,,SIEMENS－－TIR / TIRMPHILIPS－－ IR-TSE

28、 / TIRGE－－－－ IR-FSE / FIR,TIR ＝ Turbo Inversion Recovery,,2、快速反轉恢復序列,,,,TI,有效TE,TR,,,,,,,,,,,,,快速反轉恢復序列結構,,,快速自旋回波,IR-FSE=180度反轉脈沖+FSE,,Time （ms）,180度脈沖后的縱向弛豫,Mz,,,,脂肪,水,肝臟組織,選擇不同TI抑制不同的組織,,,IR-TSE可采用不同的TI選擇性地抑制一定T1值

29、的組織信號,TR足夠長的前提下（TR>5T1），抑制某種組織信號的TI值等于該組織T1的69％（70％）,抑制脂肪的TI＝225ms×70%＝157.5ms,抑制純水的TI＝3500ms×70％＝2500ms,選擇不同TI抑制不同的組織,,脂肪抑制 （short TI inversion recovery, STIR ） T2WI黑水作用（fluid attenuated inversion recovery

30、, FLAIR）----T2-FLAIR雙反轉及三反轉IR-FSE序列IR-FSE T1WI----T1-FLAIR,IR-FSE序列的臨床應用,,用于脂肪抑制低場設備偏中心部位（如肩關節(jié)等）形態(tài)不規(guī)則的部位（如頸部軟組織）對比參數(shù)（骨關節(jié)為例）TR一般大于2000ms，至少大于1500msETL=5-15有效TE=40-80ms3.0 T：TI=150?180ms1.0?1.5 T：TI=150?170ms0.

31、5T以下：TI=90?140ms,（1）STIR T2WI,,STIR-TSE-T2WI,STIR,,TIR－T2WISTIRTI＝150msTR＝6000msETL＝11TE＝90msMatrix＝256×192Nex＝2TA＝3分30秒,用于純水樣成分的抑制顱腦最常用暴露被腦脊液掩蓋的病灶初步判斷病灶的T1值是否接近于純水增強后FLAIR對比參數(shù)（骨關節(jié)為例）有效TE=100-120msETL

32、=20-40（GE設備無需用戶設置，根據(jù)有效TE設備自動設置）TI3.0 T：2200?2800ms1.0?1.5 T：2000?2500ms0.5T以下：1800?2000msTR一般大于4倍TI，至少大于3倍TI,（2）T2-FLAIR,,FLAIR序列,TSE-T2WI,,FLAIR (TIR)，TI=2500ms,,T2WI與T2 FLAIR序列的比較,,FSE-T2WI,FLAIR (TIR),SE-T1WI增強,（

33、3）雙反轉或三反轉FIR,一般的FIR序列每執(zhí)行一次只使用1個180°反轉預脈沖可以在序列每執(zhí)行一次使用2個或3個180°反轉預脈沖，被稱為雙反轉或三反轉脈沖技術利用這種技術可以依據(jù)TI值的不同選擇性抑制2種或3種組織的信號,,多反轉FIR序列的應用,腦白質/灰質分離成像（雙反轉）心臟及血管黑血成像（雙反轉）心臟及血管黑血成像+脂肪抑制（三反轉）,,雙反轉FIR序列進行腦灰白質分離成像,,腦白質圖成像參數(shù)

34、: TR=14450ms，TI1=3700ms，TI2=525ms，TE＝20ms；腦灰質圖成像參數(shù): TR=10500ms，TI1=3400ms，TI2=325ms，TE＝20ms。,飛利浦3.0T掃描機,雙反轉/三反轉心臟黑血成像,,雙反轉黑 血,三反轉黑血 + 壓脂,T1WI,PDWI,T2WI,（4）T1-FLAIR,FIR T1WIIR+短回波鏈FSE利用IR預脈沖增加T1對比FSE采集縮短了采集時間T1對比高

35、于SE但低于IR對比參數(shù)TI 700-900ms（3.0T）650-750ms（1.5T）450-500ms（0.3T）TR?2.5-3倍TI太長和太短的TR都會影響水信號的抑制TE盡量短（< 20ms）,,IR T1WI,FIR T1WI,SE T1WI,T1-FLAIR的組織對比,,三、梯度回波類序列,GRE序列是最常用的快速成像序列之一，利用梯度場的反向切換產(chǎn)生回波，它的序列結構特點是：短TR和小偏轉角（&l

36、t;90°）,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,SE,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,GRE,利用小角度激發(fā) 更短的TR和TE,SIEMENS－FLASHfast low angle shotPHILIPS－ FFEfast field echoGE－－－ SPGRspoiled gradient recalled acqui

37、sition in steady state,1、擾相GRE序列,,在每個回波采集后，利用一個高強度的擾相梯度使殘留的橫向磁化矢量失相位。,(1)、擾相GRE-T1WI,腹部屏氣擾相GRE-T1WI擾相GRE-2D, 擾相GRE-3D MRA超快速擾相GRE-3D 對比增強MRA骨關節(jié)擾相GRE-2D, 擾相GRE-3D-T1WI,,A、腹部屏氣擾相GRE-T1WI,臨床上最常用的腹部快速T1WI序列掃描參數(shù)：TR 80-15

38、0msTE 4.2ms左右（1.5T）激發(fā)角度：60-90度優(yōu)點：掃描速度快組織T1對比好缺點：屏氣不好有偽影,臨床應用：常規(guī)上、中腹部T1WI（肝膽胰脾腎）抑脂掃描清楚顯示胰腺動態(tài)增強掃描,,擾相GRE-T1WI用于肝臟平掃和動態(tài)強化,,擾相GRE-T1WI肝臟動態(tài)增強掃描,擾相GRE-T1WI平掃,擾相GRE-T1WI動態(tài)增強動脈期,,擾相GRE-T1WI顯示膽固醇性結石,,脂肪抑制擾相GRE-T1WI清楚顯示

39、胰腺,擾相GRE-T1WI,擾相GRE-T1WI + FS,,擾相GRE-T1WI顯示腎臟病變,,B. 擾相GRE序列MRA,TOF-MRA或PC-MRATR＝20-40msTE＝7ms2D或3D,3D-TOF MRA,,T2加權像,T1加權像,2D-PC MRA,3D-TOF HR-MRA,腦血管畸形（A-VM）,,C. 擾相GRE-3D 對比增強MRA,極短的TR、TETR: 3-10msTE: 1-3ms極快的掃

40、描速度6-25秒采集15-50層，可進行屏氣掃描可采用減影技術減低背景信號,,3D HR CE MRA,Sense NV Coil-8Sense 3CENTRAPixel Size 0.45X0.45X0.45mmSlice Nr 180TR 5.4msTE 2.1msST 1’42”,High Spatial Resolution,正常手CE-MRA,雷若氏病,D. 擾相GRE-T1WI顯示關節(jié)軟骨,,（2）、擾相梯

41、度回波T2*WI,成像參數(shù)：TR 300-800msTE 15~40ms激發(fā)角度<30度臨床應用：椎間盤病變半月板病變陳舊出血病變,優(yōu)點：成像速度快對關節(jié)軟骨、半月板、椎間盤顯示較好有利于陳舊出血的顯示缺點：對其他結構顯示欠佳對磁場不均勻比較敏感,,彌漫性毛細血管擴張癥,FSE T2WI,GRE T2*WI,,擾相GRE-T2*W用于脊柱,頸椎間盤橫斷面顯示較好胸、腰椎間盤顯示不如TSE-T2WI序列

42、椎管內結構顯示不如TSE-T2WI序列，特別是矢狀面,,Siemens OPEN 0.2T擾相GRE-2D-T2*WITR＝640msTE＝36msFlip angle＝20°,擾相GRE-T2*WI顯示半月板,半月板病變顯示最敏感應與SE、TSE相結合關節(jié)軟骨也呈高信號，但與關節(jié)液重疊，因而顯示關節(jié)軟骨應采用擾相GRE-T1WI+脂肪抑制,,,半月板破裂,SIEMENS－True FISPPHILIPS－

43、Balance FFEGE－－－ FIESTA Fast Imaging Employing Steady State Acquisition,2、平衡式穩(wěn)態(tài)自由進動序列,,在層面選擇方向、相位編碼方向及頻率編碼方向3個方向都利用反向梯度進行相位重聚，達到縱向磁化矢量和橫向磁化矢量真正的穩(wěn)態(tài)。,很短的TR、TE和很大的翻轉角TR:2-8msTE:1-4ms翻轉角：40-80度對比決定于T2*/T1,優(yōu)點：組織結構顯示

44、好血管都呈均勻高信號液體顯示為很高信號成像速度快（0.5－10秒）缺點：軟組織T2對比差磁化敏感偽影,顱腦超快速成像腹部結構成像心血管電影3D采集用于內耳水成像3D超快速采集用于無創(chuàng)性冠脈成像,臨床應用：,True FISP－T2*WI應用于顱腦,Siemens 1.5TTR＝10msTE＝3msThickness＝6mmMatrix＝512×512NEX＝2TA＝10秒,,True FISP

45、T2*WI在腹部的應用,,,HCC門脈瘤栓,,十二指腸乳頭癌,,輸尿管癌,FIESTA序列的軟組織對比極差,,呼吸觸發(fā)FSE T2WI+FS,FIESTA,,,心臟電影成像,,,RCA,,LAD,,LAD,,RCA,,冠狀動脈成像,臨床常用的其他脈沖序列,自由感應衰減序列自旋回波類序列自旋回波序列快速自旋回波及其衍生序列單次激發(fā)快速自旋回波序列反轉恢復類序列反轉恢復序列快速反轉恢復序列梯度回波類序列GRE序列基本知識