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序列的基本特点

时间:2022-04-15 理论教育 版权反馈
【摘要】:1.采用小角度激发,加快成像速度 梯度回波序列一般采用小于90°的射频脉冲对成像组织进行激发即采用小角度激发。不难理解,GRE序列图像的固有信噪比将低于SE序列。5.GRE序列对磁场的不均匀性敏感自旋回波类序列的特点之一是对磁场不均匀性不敏感,因为180°聚焦脉冲可剔除主磁场不均匀造成的质子失相位。

GRE序列的种类繁多,其共同特点包括以下几个方面。

1.采用小角度激发,加快成像速度 梯度回波序列一般采用小于90°的射频脉冲对成像组织进行激发即采用小角度激发。我们都知道射频脉冲施加后组织的宏观磁化矢量偏转的角度取决于射频脉冲的能量(由射频的强度和持续时间决定),小角度激发就是给组织施加的射频脉冲能量较小,造成组织的宏观磁化矢量偏转角度小于90°,在临床实际应用中,梯度回波的偏转角常介于10°和90°之间。小角度激发有以下优点:①脉冲的能量较小,SAR值降低;②产生宏观横向磁化矢量的效率较高,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矢量达到90°脉冲的1/2左右;③小角度激发后,组织可以残留较大的纵向磁化矢量,纵向弛豫所需要的时间明显缩短,因而可选用较短的TR,从而明显缩短TA,这就是梯度回波序列相对SE序列来说能够加快成像速度的原因(图3-8-2)。

2.采用梯度场切换采集回波信号进一步加快了采集速度 SE序列采集回波除了利用读出梯度场的切换来读出回波外,还需要利用180°聚焦脉冲来去除主磁场不均匀造成的质子失相位。由于180°射频脉冲能量较高,射频脉冲本身所需要的持续时间较长,在90°脉冲与180°聚焦脉冲之间需要有一定的时间间隔,180°脉冲施加后又需要有同样的时间间隔,因此采集一个完整的自旋回波所需的时间较长,一般情况下SE序列的最短TE需要10~15ms(图3-8-2B)。梯度回波序列仅需要利用读出梯度场的切换来读出回波,在目前梯度场性能得到大大提高的情况下,采集一个完整的梯度回波所需的时间很短,利用新型1.5T磁共振仪,一般情况下梯度回波序列的最短TE可缩短到1~ 2ms以下(图3-8-2D)。在TE缩短的前提下,同样的TR间期(保持总采集时间不变)可以从采集更多的层面,或缩短TR(保持采集层数不变)从而缩短总采集时间。

3.反映的是T2弛豫信息而非T2弛豫信息 SE序列的180°脉冲可剔除主磁场不均匀造成的质子失相位从而获得真正的T2弛豫信息。GRE序列由于没有180°聚焦脉冲,因此不能抵消主磁场不均匀造成的质子失相位,获得的只能是组织的T2弛豫信息而不是T2弛豫信息。

4.GRE序列的固有信噪比较低 我们都知道射频脉冲关闭后宏观横向磁化矢量的衰减(即T2弛豫)很快,明显快于T2弛豫。GRE序列利用梯度场切换产生回波,因而不能剔除主磁场不均匀造成的质子失相位,因此在相同的TE下,GRE序列得到回波的幅度将明显低于SE序列,即便有时SE序列的TE长于GRE序列,其回波的幅度也常常大于后者。另一方面,GRE序列常用小角度激发,射频脉冲激发所产生的横向磁化矢量本来就比SE序列小。不难理解,GRE序列图像的固有信噪比将低于SE序列。

5.GRE序列对磁场的不均匀性敏感自旋回波类序列的特点之一是对磁场不均匀性不敏感,因为180°聚焦脉冲可剔除主磁场不均匀造成的质子失相位。在GRE序列中,回波的产生依靠梯度场的切换,不能剔除主磁场不均匀造成的质子失相位。因此,GRE序列对磁场不均匀性比较敏感。这一特性的缺点在于容易产生磁化率伪影,特别是在气体与组织的界面上。优点在于容易检出能够造成局部磁场不均匀的病变,如出血、血色病等。

6.GRE序列中血流常呈现高信号 在SE序列中,回波的产生利用层面选择的180°脉冲激发,这样只要在90°脉冲和180°脉冲之间(TE/2)受90°脉冲激发过的血流离开了扫描层面,则不能接受180°脉冲而产生回波,因而产生流空效应。与SE序列不同,梯度回波序列的回波是利用梯度场的切换产生的,而梯度场的切换是不需要进行层面选择的,因此受小角度激发产生宏观横向磁化矢量的血流尽管离开了扫描层面,但只要不超出有效梯度场和采集线圈的有效范围,还是可以感受梯度场的切换而产生回波,因而不表现为流空而呈现相对高的信号强度(图3-8-3)。

图3-8-2 小角度脉冲激发梯度回波采集与90°脉冲激发自旋回波采集的比较

SE序列90°脉冲激发后,组织中可以产生一个最大(100%)的宏观横向磁化矢量,但此时组织中的宏观纵向磁化矢量等于零(A)。射频脉冲关闭后组织中的宏观纵向磁化矢量从零恢复到100%需要较长的时间,为了保证下一次90°脉冲激发时组织中有足够的宏观纵向磁化矢量,必须等待较长的时间,即需要采用较长的TR(B)。同时由于180°聚焦脉冲采集回波较慢,因此SE序列的最短TE相对较长(B)。梯度回波采用小角度脉冲激发,如30°射频脉冲,所需要的能量仅约为90°脉冲的1/3,但激发后组织中产生的宏观横向磁化矢量可达到90°脉冲激发后的50%,因此小角度激发产生的宏观横向磁化矢量的效率较高(C)。30°脉冲激发后组织中宏观纵向磁化矢量保留了86.6%(C),射频脉冲关闭后,组织中的宏观纵向磁化矢量从86.6%恢复到100%所需的时间很短,因此可以采用较短的TR(D),从而加快了图像的采集时间。同时由于梯度回波序列不需要采用180°聚焦脉冲来产生回波,仅需要利用读出梯度场的切换来产生回波,因此梯度回波序列的最短TE可以很短

图3-8-3 梯度回波序列上血流呈现高信号

A和B为其原理示意图,虚线范围表示梯度场和接受线圈的有效区域;浅灰色表示静止组织;黑色条带表示扫描层面;白色圆管表示血管内血流,血流方向垂直于扫描层面。A.在层面选择梯度场的作用下,小角度(如30°)脉冲施加在被选择的扫描层面,层面内的静止组织和血液均被激发;B.尽管在回波采集的时刻被激发的血流已经离开扫描层面,但由于梯度回波的产生无需进行层面选择,被激发的血流只要不离开读出梯度场和采集线圈的有效范围,仍可以产生回波,因而不表现为流空反而呈现高信号;C.为腹部横断面FSE T2WI,可见无论是快血流的主动脉(长白箭)还是慢血流的下腔静脉(短白箭)和门静脉(燕尾箭)的断面均呈现流空效应;D.为颈部梯度回波T2WI,无论是大小血管的断面(白箭)均呈现高信号

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