MRI脈沖序列相關(guān)的概念

1、MRI 脈沖序列相關(guān)的概念在介紹MRI脈沖序列之前，有必要先了解一些與MRI脈沖序列相關(guān)的基本概念。這里 介紹的僅為MRI常用脈沖序列中共有的一些相關(guān)概念，某些特殊序列的相關(guān)概念我們將在 各自序列中介紹。一、時(shí)間相關(guān)的概念前面已經(jīng)介紹過， MRI 脈沖序列實(shí)際上是射頻脈沖和梯度場(chǎng)的變化在時(shí)序的排列，因此 每個(gè)脈沖序列都將會(huì)有時(shí)間相關(guān)的概念，主要包括重復(fù)時(shí)間、回波時(shí)間、有效回波時(shí)間、回 波鏈長(zhǎng)度、回波間隙、反轉(zhuǎn)時(shí)間、激勵(lì)次數(shù)、采集時(shí)間等。重復(fù)時(shí)間 重復(fù)時(shí)間(repetition time，TR)是指脈沖序列執(zhí)行一次所需要的時(shí)間。 在SE序列中TR即指相鄰兩個(gè)90。脈沖中點(diǎn)間的時(shí)間間隔；在梯度回波

2、TR是指相鄰兩個(gè)小 角度脈沖中點(diǎn)之間的時(shí)間間隔；在反轉(zhuǎn)恢復(fù)序列和快速反轉(zhuǎn)恢復(fù)序列中，TR是指相鄰兩個(gè) 180。反轉(zhuǎn)預(yù)脈沖中點(diǎn)間的時(shí)間間隔；在單次激發(fā)序列(包括單次激發(fā)快速自旋回波和單次激 發(fā)EPI)中，由于只有一個(gè)90。脈沖激發(fā)，TR等于無窮大?；夭〞r(shí)間 回波時(shí)間(echo time，TE)是指產(chǎn)生宏觀橫向磁化矢量的脈沖中點(diǎn)到回 波中點(diǎn)的時(shí)間間隔。在SE序列中TE指90。脈沖中點(diǎn)到自旋回波中點(diǎn)的時(shí)間間隔。在梯度回 波中指小角度脈沖中點(diǎn)到梯度回波中點(diǎn)的時(shí)間間隔。有效回波時(shí)間 有效回波時(shí)間(effective TE)在快速自旋回波(fast spin echo, FSE) 序列或平面回波(echo

3、 planerimaging，EPI)序列中，一次90。脈沖激發(fā)后有多個(gè)回波產(chǎn)生， 分別填充在K空間的不同位置，而每個(gè)回波的TE是不同的。在這些序列中，我們把90。脈 沖中點(diǎn)到填充K空間中央的那個(gè)回波中點(diǎn)的時(shí)間間隔稱為有效TE?；夭ㄦ滈L(zhǎng)度 回波鏈長(zhǎng)度(echo train length，ETL)的概念出現(xiàn)在FSE序列或EPI 序列中。ETL是指一次90。脈沖激發(fā)后所產(chǎn)生和采集的回波數(shù)目?；夭ㄦ湹拇嬖趯⒊杀壤郎p 少 TR 的重復(fù)次數(shù)。在其他成像參數(shù)保持不變的情況下，與相應(yīng)的單個(gè)回波序列相比，具有 回波鏈的快速成像序列的采集時(shí)間縮短為原來的1/ETL，因此ETL也被稱快速成像序列的 時(shí)間因子?；夭?/p>

4、間隙 回波間隙(echo spacing，ES)是指回波鏈中相鄰兩個(gè)回波中點(diǎn)間的時(shí)間 間隙。ES越小，整個(gè)回波鏈采集所需時(shí)間越少，可間接加快采集速度，提高圖像的信噪比。反轉(zhuǎn)時(shí)間 反轉(zhuǎn)時(shí)間(inversion time，TI)僅出現(xiàn)在具有180。反轉(zhuǎn)預(yù)脈沖的脈沖序 列中，這類序列有反轉(zhuǎn)恢復(fù)序列、快速反轉(zhuǎn)恢復(fù)序列、反轉(zhuǎn)恢復(fù)EPI序列等。一般把180。 反轉(zhuǎn)預(yù)脈沖中點(diǎn)到90。脈沖中點(diǎn)的時(shí)間間隔稱為TI。激勵(lì)次數(shù) 激勵(lì)次數(shù)(number of excitation, NEX)也稱信號(hào)平均次數(shù)(number of signal averaged， NSA)或信號(hào)采集次數(shù)(number of acquis

5、tions， NA),是指脈沖序列中每一個(gè)相 位編碼步級(jí)的重復(fù)次數(shù)。 NEX 增加有利于減少偽影并增加圖像信噪比，但同時(shí)也增加了信 號(hào)采集時(shí)間。一般的序列需要兩次以上的NEX,而快速M(fèi)RI脈沖序列特別是屏氣序列的 NEX往往是1,甚至小于1。8.采集時(shí)間 采集時(shí)間(acquisition time，TA)也稱掃描時(shí)間，是指整個(gè)脈沖序列完成信號(hào)采集所需要時(shí)間。在不同序列中TA的差別很大，一幅圖像的TA可以在數(shù)十毫秒(如 單次激發(fā)EPI序列)，也可以是數(shù)十分鐘(如SE T2WI序列)。二維MRI的采集時(shí)間可以按下式計(jì)算：TA = TR xn x NEX式中TA表示采集時(shí)間；TR為重復(fù)時(shí)間；n為NE

6、X=1時(shí)TR需要重復(fù)的次數(shù)；NEX為 激勵(lì)次數(shù),NEX越大,TR需要重復(fù)的總次數(shù)越多。對(duì)于沒有回波鏈的序列如SE序列或GRE 序列，n就是相位編碼的步級(jí)數(shù)，對(duì)于具有回波鏈的序列如FSE或EPI等序列，n等于相位 編碼步級(jí)數(shù)除以 ETL。三維 MRI 由于是容積采集，需要增加層面方向的相位編碼，容積內(nèi)需要分為幾層則需 要進(jìn)行同樣步級(jí)的相位編碼，因此其采集時(shí)間可以按下式計(jì)算：TA = TR x n x NEX x S式中S為容積范圍的分層數(shù)，其他同二維采集。S越大，TR需要重復(fù)的總次數(shù)越多。從上述兩個(gè)TA的計(jì)算公式可以得知，實(shí)際上影響TA的因素主要是TR的長(zhǎng)短和TR 需要重復(fù)的總次數(shù)。二、空間分辨

7、力相關(guān)的概念 任何脈沖序列在實(shí)際應(yīng)用中都會(huì)涉及到空間分辨力的問題，實(shí)際上空間分辨力就是指圖 像像素所代表體素的實(shí)際大小，體素越小空間分辨力越高?？臻g分辨力受層厚、層間距、掃 描矩陣、視野等因素影響。層厚 MRI的層厚(slice thickness)是由層面選擇梯度場(chǎng)強(qiáng)和射頻脈沖的帶寬來決 定的，在二維圖像中，層厚即被激發(fā)層面的厚度。層厚越薄，圖像在層面選擇方向的空間分 辨力越高，但由于體素體積變小，圖像的信噪比降低。因此在選擇層厚的時(shí)候既要考慮到空 間分辨力，也要考慮到圖像信噪比。層間距 層間距(slice gap)是指相鄰兩個(gè)層面之間的距離。MRI的層間距與CT的 層間距(slice in

8、terval)概念不同。CT的層間距是指相鄰的兩個(gè)層面厚度中心的間距，如層 厚和層間距均為1cm，實(shí)際上是一層接著一層，兩層之間沒有間隔。而MR成像時(shí)，如果層 厚為1cm，層間距為0.5cm，則兩層之間有厚度為0.5cm的組織沒有成像。MR的層面成像 是通過選擇性的射頻脈沖來實(shí)現(xiàn)的，由于受梯度場(chǎng)線性、射頻脈沖的頻率特性等影響，實(shí)際 上掃描層面附近的質(zhì)子也會(huì)受到激勵(lì)，這樣就會(huì)造成層面之間的信號(hào)相互影響(圖29) ,我 們把這種效應(yīng)稱為層間干擾(cross talk)或?qū)娱g污染(cross contamination )。為了減少層間 污染，二維MR成像時(shí)往往需要一定的層間距。圖 29 層間干擾示

9、意圖 由于梯度線性和射頻脈沖選擇性的限制，層面臨近的質(zhì)子將同時(shí)受到激發(fā)。 當(dāng)層間距較小時(shí)（圖a）,臨近層面內(nèi)的質(zhì)子受到激發(fā)因而出現(xiàn)層間干擾。增加了層間距后（圖b）,層間干 擾減少或基本消失。矩陣 矩陣（matrix）是指MR圖像層面內(nèi)行和列的數(shù)目，也就是頻率編碼和相位編 碼方向上的像素?cái)?shù)目。頻率編碼方向上的像素多少不直接影響圖像采集時(shí)間；而相位編碼方 向的像素?cái)?shù)目決定于相位編碼的步級(jí)數(shù)，因而數(shù)目越大，圖像采集時(shí)間越長(zhǎng)。MR圖像的像 素與成像體素是一一對(duì)應(yīng)的。在其他成像參數(shù)不變的前提下，矩陣越大，成像體素越小，圖 像層面內(nèi)的空間分辨力越高。視野 視野（field of view，F(xiàn)OV）是指MR

10、成像的實(shí)際范圍，即圖像區(qū)域在頻率編 碼方向和相位編碼方向的實(shí)際尺寸，如30 cmx30 cm,因而是個(gè)面積概念。在矩陣不變的情 況下，F(xiàn)OV越大，成像體素越大，圖像層面內(nèi)的空間分辨力降低。矩形FOV 般的FOV是正方形的，但有些解剖部位各方向徑線是不同的，如腹部 橫斷面的前后徑明顯短于左右徑，如果采用正方形FOV,前后方向有較大的區(qū)域空間編碼 是浪費(fèi)的，如果采用前后徑短左右徑長(zhǎng)的矩形FOV,女口 30 cmx40 cm,則可充分利用FOV。 矩形FOV的短徑只能選擇在相位編碼方向上，采用矩形FOV 后,在空間分辨力保持不變的 情況下，需要進(jìn)行的相位編碼步級(jí)數(shù)減少，因而采集時(shí)間成比例縮短。三、偏轉(zhuǎn)角度在射頻脈沖的作用下，組織的宏觀磁化矢量將偏離平衡狀態(tài)（即B0方向），其偏離的角 度稱為偏轉(zhuǎn)角度（flip angle）或稱激發(fā)角度