第二章 射频脉冲与脉冲序列(2)

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1、第二章射频脉冲与脉冲序列（2）3．梯度回波脉冲序列3.1梯度回波脉冲序列的基础理论梯度回波（GradientEcho，GRE）序列也成为场回波序列（FieldEcho，FE），也是非常基本的成像序列。GRE序列是目前MR快速扫描序列中最为成熟的方法，不仅可缩短扫描时间，而且图像的空间分辨力和SNR均无明显下降。GRE序列与SE序列主要有两点区别，一是使用小于90°（常用α角度）的射频脉冲激发，并采用较短的TR时间；另一个区别是使用反转梯度取代180°复相脉冲。MRI成像中，XY平面上的横向磁距才能被MRI机测量到具体数

2、值或强度。90°脉冲对纵向磁距激发后，横向磁距按T2*快速衰减，SE序列采用再给予一个180°脉冲的方法使T2*快速衰减的横向磁距重新出现，以供测量。但是，在GRE序列时就不用1800脉冲来重聚焦，而是用一个紧接的反方向梯度来重新使快速衰减的横向磁距再现，同样也可获得一个回波信号，进行成像。这种序列就是梯度回波序列。由于梯度回波序列使用反向梯度来获得回波，这个回波的强度是按T2*衰减的，与使用180°脉冲的SE序列是不同的。所以，GRE序列要求磁场有更高的稳定性，梯度的切换要非常快。GRE时，第一个脉冲不必用90°脉冲

3、，常用小角度翻转角，使用小于90°的射频脉冲激励，在横向部分有相当大的磁化失量，而纵向磁化失量Mz的变动相对较小。如30°脉冲可使50%的磁化失量倾倒到横向平面，而保留87%的纵向磁失量。信号幅度分为纵、横向两部分，仅数十秒，Mz即可恢复到平衡状态。因此，与传统的自旋回波序列相比，TR和TE都可以很短，在很短的TR时间内反复对组织的小角度激发，一般三次激发后，纵向上的磁距复原值就趋向一个定值。所以，小角度翻转角成像时组织T1值对图像没有影响，获得的图像是T2*（实际横向弛豫时间）加权像。如果使用较大的翻转角，这时激发后

4、纵向磁距复原值与组织的T1值的关系就大了，所以将形成T1加权图像。MR图像信号强度的大小与Mz翻转到xy平面的Mxy的大小成正相关，而Mxy的大小是由激发脉冲发射时Mz的大小及其激发后翻转的角度两个因素决定的。尽管GRE序列因使用小于90°的激发脉冲，对于同样的Mz，其投影到xy平面的矢量比例要小于90°激发脉冲序列。但是，小角度脉冲的Mz变化较小，脉冲发射前的Mz接近于完全恢复，能形成较大的稳态Mz，故GRE序列可产生较强的MR信号（甚至可以强于90°脉冲序列），能够明显地缩短成像时间，同时具有较高的图像SNR。GR

5、E序列在TR非常短时（TR可减少到10-20ms）仍能保持很好的图像质量，这是该序列的一个重要优点。GRE序列产生的图像对比要比SE序列复杂得多，可产生其它序列难以获得的对临床有用的信息。GRE序列图像的对比不仅取决于组织的T1、T2，还与B0的不均匀性有关。但是，主要依赖于激发脉冲的翻转角α、TR和TE三个因素，另外还与磁敏感性和流动有关。小角度激发有以下优点：·脉冲的能量较小，SAR值降低；·产生宏观横向磁化失量的效率较高，与90°脉冲相比，30°脉冲的能量仅为90°脉冲的1/3左右，但产生的宏观横向磁化失量达到9

6、0°脉冲的1/2左右；·小角度激发后，组织可以残留较大的纵向磁化失量，纵向弛豫所需要的时间明显缩短，因而可选用较短的TR，从而明显的缩短TA，这就是梯度回波序列相对SE序列能够加快成像速度的原因。3.2稳态梯度回波脉冲序列（FISP）GRE中由于施加的是小角度激发脉冲和短TR成像，因此射频脉冲激发后，在扰相位梯度场或扰相位射频脉冲去除前产生一个回波采集后残留的横向磁化矢量，在梯度回波类序列中，在层面选择方向、相位编码方向及频率编码方向都施加了编码梯度场，这些梯度场同样会造成质子失相位。如果在这些空间编码梯度施加后，在这

7、三个方向上各施加工工一个与相应的空间编码梯度场大小相同方向相反的梯度场，那么空间编码梯度场造成的失相位将被剔除，也即发生相位重聚。这样残留的横向磁化矢量将得到最大程度的保留，并对下一个回波信号作出反应。在GRE小翻转角成像时，纵向磁距在数次脉冲后出现稳定值，导致组织T1值对图像的影响很小。如果TE也很短，远短于T2*值，那么此时横向磁距也会在数个脉冲后趋向一个稳定值，此时组织T2*值对图像的影响也很小了，而真正对图像产生影响的是组织的质子密度，这种特殊的稳定状态下的梯度回波成像就被称为稳态梯度回波序列（Gradient

8、RecalledAcquisitionintheSteadyState，GRASS或FastImagingwithSteady-statePrecession，FISP）。GRASS获得的图像为质子密度加权图像，血液呈很高信号，由于TR较短，TE也很短，速度很快，很适合心脏电影动态磁共振成像或MRA等。3.3扰相位梯度回波脉冲序列