影像檢查在臨床醫療工作中使用越來越廣泛，每一種影像檢查手段都有其獨特的優勢，優勢的背後離不開其本質——成像原理。而磁共振成像原理在影像檢查中又最為複雜。

磁共振成像的原理

• 首先，我們通過一個外加磁場及射頻脈沖使物體中的原子核發生核磁共振現象，從而獲得可探測的橫向磁化矢量
• 在射頻脈沖撤銷後，不同組織按照自身的弛豫特性發生弛豫，由于弛豫時間的不同，導緻殘留的橫向磁化矢量也有所差異，就産生了信号強度的不同，最終反映到圖像上，獲得了不同組織的對比。

那麼本期内容，主要和大家介紹一下MR基本概念、飛利浦MR常用脈沖序列，如自旋回波（spin echo，SE）的基本原理及臨床應用。

基本概念

弛豫現象

當我們停止施加射頻脈沖後。這時縱向磁化矢量慢慢開始恢複，而橫向磁化矢量由于原子核失相位，開始迅速減少。

縱向磁化矢量 是對應組織的縱向弛豫或者T1弛豫曲線恢複的，T1時間是指縱向磁化矢量恢複63%的時間，是組織的固有屬性。

橫向磁化矢量 是對應組織的橫向弛豫或者T2弛豫曲線衰減的，T2時間是指橫向磁化矢量衰減63%的時間，同樣也是組織的固有屬性。

在理想情況下，橫向磁化矢量衰減是僅是由于質子間磁場相互幹擾造成質子失相位導緻的，而實際情況中，由于我們不可能制造出一個100%均勻的主磁場，因此主磁場的不均勻性也會加速質子的失相位。

因此，實際情況中，橫向磁化矢量的衰減是T2弛豫與主磁場不均勻性疊加的效果，這種弛豫我們稱為T2*弛豫。他遠比T2弛豫要快。

這裡要再強調一下我們隻能測量橫向磁化矢量，間接的反應縱向磁化矢量的大小，而不能直接測量縱向磁化矢量。

所謂的掃描序列，就是我們施加的各種梯度場及射頻脈沖的排列順序以及我們采集信号的時機。

首先我們施加一個90°射頻脈沖，使縱向磁化矢量翻轉到橫向，然後在一定的時間後，接收信号，完成一個掃描周期。施加第二個90°射頻脈沖，重複上述的步驟。

• 第一個90°射頻脈沖到接受回波信号的的時間間隔稱為回波時間（TE，

time to echo）。

• 把施加兩個90°射頻脈沖之間的時間間隔稱之為重複時間（TR，the repetition time）。

我們就是通過控制這兩個基本參數。來實現不同權重圖像的獲得。

在TE/2的時候施加一個180°射頻脈沖，也叫重聚焦脈沖。

我們通過經典的龜兔賽跑的例子解釋一下180°相位重聚脈沖的原理。

在起跑時，龜兔位置是相同的，代表同相位，而後他們的距離将迅速拉開，代表失相位，如果在TE/2時間我們施加一個180°射頻脈沖，使他們方向反向翻轉，那麼在又經過TE/2時刻後，龜兔将由處于同一位置，即重新同向。

90°射頻脈沖與180°重聚焦脈沖，就組成了磁共振最經典的自旋回波序列（SE）。

首先，我們給予一個90°射頻脈沖使縱向磁化矢量完全翻轉，而後縱向磁化矢量就從零開始遵循組織的T1弛豫特性開始恢複。如果我們在兩種組織的縱向磁化矢量沒有完全恢複時（即較短的TR時間），就給予下一個90°脈沖，那麼此時，兩個組織翻轉到橫向的磁化矢量是不同的，而如果我們立刻采集信号（即TE時間較短），此時橫向磁化矢量還來不及受T2弛豫的影響發生衰減，那此時我們獲得信号差異主要是由于兩個組織T1弛豫時間的差異造成。

因此，短TR短TE，我們就會獲得T1權重的圖像。

先施加一個90°射頻脈沖，而後縱向磁化矢量開始恢複。這一次，如果我們等兩種組織的縱向磁化矢量完全恢複後（較長的TR時間），再給予下一個90°射頻脈沖，那麼此時，兩個組織翻轉到橫向的磁化矢量是相同的，并不能區分組織的T1弛豫差異，而如果我們再經過一個相對較長TE時間再采集信号，此時橫向磁化矢量衰減的差異主要是由兩種組織T2弛豫特性的差異造成的，

因此，長TR長TE，我們就會獲得T2權重的圖像。

如果我們使用一個長TR，而後立刻采集信号（短TE），這時兩種組織的信号強度既不能反映T1弛豫特性，也不能反映T2弛豫特性。而完全是由組織的質子含量多少決定的。

因此，長TR短TE，就會獲得質子（PD）加權圖像。

飛利浦MR常用脈沖序列

介紹完MR的基本概念，我們首先來看一下飛利浦MR常用脈沖序列裡面最經典的自旋回波，主要分為2個方面：

• 基本原理
• 臨床應用

自旋回波（SE， spin echo）

基本原理

自旋回波序列結構非常簡單，就是一個90°激發脈沖後面跟一個180°重聚焦脈沖，通過三個方位的梯度編碼後采集信号。

SE序列特點：

優點：

1、序列結構簡單，信号變化容易解釋

2、圖像具有良好的信噪比

3、圖像的組織對比度好

4、對磁場均勻度敏感性低，磁化率僞影很輕

缺點：

一次激發僅采集一個回波，序列采集時間長，T2WI很少使用，特别是體部成像，容易産生僞影。

目前在臨床使用已經越來越少，僅在部分頭顱、脊柱的T1W序列中仍有使用。

快速自旋回波（TSE，turbo spin echo）

既然SE掃描速度慢，那麼有沒有“加速版”的SE序列呢？我們來看一下快速自旋回波。

快速自旋回波（TSE，turbo spin echo），首先它有一個90°射頻脈沖，然後施加180°的重聚焦脈沖，再采集信号，單看前面這一部分，它就是一個SE序列，那這個SE序列之後怎麼給它加速呢？

我們在采集完第一個信号後，這個序列不結束，我們再給予一個180°的脈沖，再采集信号，這樣重複多個180°脈沖，就能采集很多個信号，于是K空間中的多條線可以在一個90°脈沖後采集，然後進行填充，這樣的話圖像采集的速度就加快了。

我們看這裡面的4個信号，我用了四種不同的顔色來表示，有紅色、黃色、綠色、藍色，為什麼要做這樣一種标注的，是因為這4個回波它是不一樣的，除了可以看到它的幅度不一樣，其次它的對比度也是不一樣的。

• 首先它的幅度不同，我們可以想象一下，如果我們采集4個大小完全相同的回波進行疊加，那麼它的信噪比會成倍的上升的。但是實際上這4個回波幅度是不一樣，越靠後回波幅度越小。如果第一個紅色跟最後一個藍色回波大小相差很大，那麼圖像就會出現一個模糊效應，因此我們不能在一個90°激發脈沖後施加“無限”個180°脈沖。
• 這4個回波我們采集的時候它的回波時間（TE）也是不一樣的，第一個比較短，最後一個回波相對來說TE就很長，那麼它的對比度就會不一樣，把每一個回波填充到K空間的中心，出來的圖像的對比度就會有區别的。

我們把四個回波分别填充到各自的K空間裡，一次激發分别采集這四個回波，分别填充到各自的K空間中，然後第二次激發，再采集，直至填滿K空間。

每個K空間中的TE是相同的，但是這4個K空間有其各自的TE，那麼呈現出來圖像的對比度應該是不一樣的。

我們通過實際的圖像來觀察不同的TE對圖像的影響。

這一組四個圖像，它的其它參數都是一樣的，但他們的TE不同，從20ms到40ms、再到60ms、一直到80ms，我們可以很清楚的看到，随着TE的增強，它的T2權重越來越大，側腦室裡面的腦脊液從低信号的，到等-低信号，到稍高信号，直至高信号，因此我們得出結論TE越長，它的T2權重越重。

臨床應用

目前TSE序列在臨床應用比較多，因為它的采集時間相對較快，圖像質量好，像T1加權成像，我們現在用SE序列就很少了，大部分都用TSE序列，如大關節、脊柱、盆腔等。

T2WI我們分為3種類型來看，分别是：

• 短TSE factor，2-10個回波鍊
• 中等TSE factor，10-20個回波鍊
• 長TSE factor，>20個回波鍊

這裡我們要引入一組新的概念回波鍊（TSE factor）、回波間隙（Echo Spacing，ES）、有效TE（Effective TE）

回波鍊（TSE factor） 90°脈沖後用180°脈沖所采集的回波數目。TE和填充K空間的方式都能決定回波鍊長度。通常TE越長，回波鍊越長。

• 當回波鍊是偶數時，有效TE介于兩個回波之間。舉一個例子，TSE factor=16時，有效TE在第8和第9個回波之間
• 當回波鍊為奇數時，有效TE則為單個回波。舉一個例子，TSE factor=15時，有效TE為第8個回波

回波間隙（Echo Spacing，ES） 是回波鍊中，兩個回波中點的時間間隔。

TSE factor特點：

• TSE factor越大，掃描時間越短，SNR越低
• TSE factor越大，後部回波幅度越小，模糊效應越大
• TSE factor越大，脂肪組織信号越強
• TSE factor越大，SAR越高

ES特點：

• ES越小，模糊效應越輕
• ES越小，允許更長的TSE factor
• ES越小，脂肪組織信号越強
• ES越小，SAR越高

有效TE（Effective TE）是指填充在K空間中心的TE時間。

K空間中心決定對比，外周決定細節。根據不同的K空間填充方式，可能獲得不同的有效TE，那麼圖像的對比度就會有所差異。

短TSE factorT2對比與SE最為接近。

中等TSE factor掃描時間較短TSE factor更短，但是T2對比有所下降，因為T2對比度仍能滿足臨床需求，因此為目前臨床上使用最為廣泛。

成像速度更快，可用于屏氣掃描。

由于長TSE factor，填充K空間中心的有效TE也會随之延長，有效TE常>100ms，TE越長，水的權重會越重，可以用來做水成像，如MRCP、MRU等。

轉自： MR Education

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