序列中的稳态和稳态自由进动

在学习各种GRE脉冲序列前，我们有必要了解GRE序列中的稳态（steady sate）概念。稳态也称“动态平衡”（dynamic equilibrium），在分析GRE脉冲序列时应用非常广泛。稳态是个较为抽象的概念，假如一个系统保持不变，其所包含的参数也达到稳定状态，那么这个系统可以被认为处于“稳态”。举个例子说，一个水桶有一裂口，不断往外漏水，但又用水管不断向水桶内注水，如果向桶内注水的流量与水桶向外漏水的流量完全一致，则水桶的水量将不会发生变化，达到了平衡状态即稳态。GRE类序列存在两种稳态，即纵向磁化矢量稳态和横向磁化矢量稳态。

1．纵向磁化矢量稳态　射频脉冲激发后，组织的宏观磁化矢量将偏离平衡状态，射频脉冲的能量越大，宏观磁化矢量偏转角度也越大。射频脉冲关闭后，宏观纵向磁化矢量（Mz）将逐渐回复到平衡状态，即发生纵向弛豫。但纵向弛豫的速度不是恒定不变的，Mz偏离平衡状态越远，纵向弛豫越快，偏离越少则纵向弛豫越慢。梯度回波中由于施加的是小角度脉冲，射频脉冲激发后，仍残留有较多的Mz。如果TR较短，不足以使所有组织都完成纵向弛豫，则下一次脉冲激发前组织的Mz由两部分构成：①前一次激发后残留的Mz；②TR间期中纵向弛豫所恢复的Mz。在序列启动的前几个射频脉冲激发时，Mz将越来越偏离平衡状态，在TR间期内恢复的Mz就越来越多，而Mz恢复越多，则越接近平衡状态，Mz恢复的速度又减慢。这样经过数个小角度射频脉冲激发后，组织的Mz将达到一个稳定状态，在以后各个TR间期的同一时间点，组织中的Mz将是相同的，这种现象被称为纵向稳态（图3-8-4）。纵向稳态存在于任何梯度回波序列中。

2．横向磁化矢量稳态及稳态自由进动在自旋回波类序列中，利用180°聚焦脉冲重聚宏观横向磁化矢量（Mxy）。梯度回波序列中由于连续使用小角度脉冲进行激发，除非TR远远大于组织的T2值，否则第二个小角度脉冲也可以对第一个小角度脉冲产生的Mxy进行一定程度的重聚，其原理与SE序列的180°聚焦脉冲类似，这种重聚Mxy在第三个脉冲中点时刻达到最大。也就是说在几个脉冲准备后，每一个小角度脉冲激发前，组织中都残留有稳定大小Mxy，即Mxy也达到稳态。纵向磁化矢量和横向磁化矢量都达到稳态的GRE序列也被称为稳态自由进动（steady state free preceesion，SSFP）序列。SSFP序列中，一个TR间期内组织中的Mxy存在两种稳定的变化：①本次小角度射频脉冲产生Mxy，脉冲施加结束时最大，随时间推移发生自由感应衰减（FID），这种Mxy变化可以称为SSFP-FID；②本次小角度脉冲对上一次小角度脉冲所产生的Mxy进行重聚，随时间推移Mxy逐渐恢复，在下一次脉冲来临时刻达到最大，笔者把这种Mxy变化称为SSFP-重聚焦（SSFP-Refocused）（图3-8-5）。