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脉冲序列 扰相GRE序列

在前一次脉冲的MR信号采集后,下一次脉冲来临之前对组织质子群的相位进行干扰,使其失相位加快,从而消除这种残留的横向磁化矢量,叫扰相技术(有点类似快速恢复FSE?)。方法有两种:①梯度扰相技术,即施加扰相位梯度场,人为地增加磁场不均匀性,加快了质子失相位,从而消除这种残留的横向磁化矢量,扰相梯度场可只施加于层面选择方向,也可以在层面选择、相位编码和频率编码三个方向都施加;②射频扰相技术,即施加扰相位的组合射频脉冲,叫扰相GRE。(GE公司叫SPGR临床90%以上均是此序列

SPGR序列进行加权成像,但由于施加的射频脉冲以及产生回波的方式不同,与SE类序列存在差别:①一般SE多90度激发,因此T1成分主要由TR决定,但是GRE序列中,激发角度小于90度,且激发角度随时调整,所以GRE序列的T1成分受TR和激发角度双重影像。②由于采用小角度激发,组织纵向弛豫所需要的时间缩短,因此相对SE序列来说,GRE序列可以选用较短的TR。③GRE序列的图像的横向弛豫成分(T2成分)也由TE来决定,但由于GRE序列采集的回波未剔除主磁场不均匀造成的质子失相位,仅能反映组织T2*弛豫信息,只能得到T2*WI。

SPGR T1WI :扰相GRE序列多数情况下用于T1WI。与SE序列一样,需要较短TE剔除T2*影像,而且因为读出梯度场切换所需的时间明显短于180度脉冲所需要的时间,因此扰相GRE的最短TE明显短于SE序列。T1WI权重则取决于TR和激发角度,保持TR不变,激发角度越大,T1权重越重;保持激发角度不变,TR越短,T1权重越重。SPGR一般选用较大的激发角度,如50度到80度,这时常需要采用相对较长的TR(如100~250ms),而当TR缩短到数十毫秒甚至数毫秒时,激发角度可调整到10到45度。

扰相GRE T1WI TR 和 偏转角的设置:

2D T1WITR一般为TR80~250ms,偏转角60~90度;TR越长,偏转角在前述范围内应适当增大;

颅脑3D T1WITR8~12ms,偏转角 10~15度;

3D TOF MRATR 20~45ms 偏转角 20~30度;

2D TOF MRATR 20~30ms 偏转角 50~60度;

3D CE-MRA采用最短的TRTE,偏转角较大,一般25~45度;

体部3D动态增强也采用最短的TRTE,偏转角明显小于CE-MRA 10~15度;

关节软骨3D T1WITR常为20~50ms,激发角度30~50度。

扰相GRE T1WI最短TE的影响因素:

采样带宽----越宽TE越短,但SNR越低;

射频模式----快速射频可以缩短TE

梯度模式----快速梯度可以缩短TE

半回波/全回波----半回波可以缩短TEmin full 全回波 minimum 半回波

矩阵(频率编码方向)----越小TE越短

1.5T扰相GRE序列的最短TE多在1~2ms,甚至可以短于1ms。

扰相GRE T1WI TE 的设置原则

① 在一些没有明显宏观运动的部位如颅脑、骨关节及软组织等,常采用全回波采集技术,图像的信噪比可以有提高,TE常3~7ms;

② 腹部2D快速扫描时,为保证足够的信噪比,一般情况下建议采用全回波技术,在此前提下选择最短的TE(一般2~5ms);如果还需进一步加快采集速度,则可以考虑采用半回波技术,并选用最短的TE(一般1~3ms);

③ 扰相GRE T1WI的TE设置还要注意相位效应,标准的T1WI应该把TE设置为同相位,如果需要检测组织中的少量脂质则可增加反相位图像。(有无脂肪肝、肝癌有无脂肪变性、肾上腺腺瘤有无少量脂质:化学位移)

④ 利用扰相GRE T1WI序列进行流入相关的MRA时,TE通常选择在反相位,以尽量减低脂肪信号。

⑤ 在3D对比增强的MRA或采用容积内插3D扰相GRE T1WI序列进行动态增强时,速度比信噪比更重要,这时多同时采用快速射频、快速梯度、宽带采集和半回波技术,最大程度的缩小最短TE(通常小于2ms),这不但可以减少流动失相位,还可减轻对比剂的磁敏感效应,提高图像质量。

SPGR T2*WI 在FSE出现前,SPGR常被用作T2*WI,因为SE T2WI成像时间太长,随着FSE及其他GRE序列的应用,扰相GRE T2*WI在临床上的应用相对较少。与SE或FSE序列T2WI序列相比,扰相GRE T2*WI的成像参数具有以下特点①小角度激发和相对短的TR。在SE或FSE中为了保证下一次90度激发前所有组织的纵向磁化矢量都基本回到平衡状态,需要很长的TR,一般常在2000ms以上。GRE序列中,由于小角度激发 ,组织纵向弛豫所需时间明显缩短,扰相GRE T2*WI一般激发角度10~30度,TR常为40~400ms②相对短的TE。由于GRE反映的是T2*弛豫信息,明显快于T2弛豫,为了得到适当的T2*权重,因此TE相对较短,一般15~40ms。(T2*WI应选择相对长的TR或/和相对小的偏转角,以尽量剔出T1弛豫对图像的影响。)

扰相GRE T2*WI多采用2D模式,一般TR为200~600ms,TE常为15~40ms,偏转角10~30度。

3D GRE T2*WI序列则TR常为25~50ms,TE常为20~40ms,偏转角10~15度。

PDWI 扰相GRE PDWI在临床上应用较少,选用与T2*WI相似的激发角度和TR,尽量短的TE。

临床应用

梯度回波序列中,扰相GRE是临床上应用最多的序列之一,其中T1WI的应用更为广泛。

T1WI:----腹部2D快速T1WI及动态增强扫描

----化学位移成像

----颅脑扰相GRE三维T1WI

----TOF/PC MRA

----心脏亮血成像

----三维CE-MRA

----三维容积内插快速GRE软组织T1WI

----大关节三维扰相GRE T1WI

T2*WI

----大关节T2*WI

----颅脑T2*WI

----SWI

1、二维扰相GRE腹部屏气T1WI 常用,很多地方已经替代了SE T1WI。1.5T:TR 80~250ms 激发角度 60~90度 最短TE或(TE 4~5ms) TA一般为15~30s,一次屏气可以扫描15~30层,可以覆盖肝胆脾胰和双肾。除了可以进行常规T1WI还可以进行动态增强扫描。如果配合压脂可清晰显示胰腺,与SE相比其优点:①T1对比良好。②如果屏气良好,没有明显的呼吸运动伪影。③成像速度快,可以进行动态增强扫描。缺点是屏气不好有运动伪影,也可以配合呼吸触发技术进行腹部T1WI扫描,但时间明显延长,不能增强。胆固醇性结石T1WI高信号。

上肢静脉注射造影剂到达主动脉峰值平均时间15s,从主动脉到肝脏5s,再加上造影剂注射时间5s----------上肢静脉注射造影剂后肝脏动脉期的平均峰值时间25s

动态增强扫描启动时间与K空间填充顺序有关。

2、二维扰相GRE T1WI双回波序列用于化学位移成像 在每个TR间期,在SSFP-FID过程中,利用梯度场切换两次,获得不同的TE的两个回波信号,用于重建TE不同的两组图像,可进行化学位移成像(Chemical shift imaging),也称同/反相位成像(in phase/out of phase imaging),可用于病灶内少量脂肪的检出。见第5章第二节。

基本原理:水分子中的氢质子进动频率与脂肪分子(甲基)中氢质子存在差异,后者比前者慢3.5PPM左右(约为150Hz/T)。根据所选用的TE不同,这两种氢质子出现周期性的同相(有协同作用)或反相(相互抵消作用)。

反相位:水脂混合组织的信号明显降低,程度明显大于普通的脂肪饱和法压脂;;纯脂肪不受影响;勾边效应:水脂交界面,信号会衰减。

应用:脂肪变性

脂肪肝诊断与鉴别诊断;

含脂肝癌;

肝细胞腺瘤;正相位几乎等信号,反相位明显低信号。

肾上腺腺瘤;正相位略低,反相位明显衰减。

血管平滑肌脂肪瘤

3、三维扰相GRE用于颅脑T1WI 颅脑常规的T1WI通常采用二维采集,常用序列有SE T1WI 和FIR T1WI,但二维T1WI在层面方向的空间分辨率较低。三维扰相梯度回波序列可以在数分钟内获得各向同性空间分辨力的全脑T1WI,而且只需要进行一个方位(通常为矢状面)的扫描,其他方位的图像可通过多平面重建(MPR)的方式获得。可以平扫和增强扫描,临床上主要用于增强扫描,平扫主要用作脑功能成像的结构图,特别是需要进行脑三维表面重建时。

3D扰相GRE T1WI序列 矢状面3D+C扫描,TR=9.5ms,TE=4.8ms,层厚=1mm。扫描172层,TA=5分9秒。

4、利用扰相GRE T1WI序列进行流动相关的MR血管成像。流动相关MRA的原理请看第六章。这里介绍扰相GRE T1WI在MRA中的应用。无论时间飞跃(TOF)MRA还是相位对比(PC)MRA,也无论是二维MRA还是三维MRA均可以采用扰相GRE T1WI序列。现在以三维TOF MRA为例介绍其临床应用:1.5T上,三维TOF MRA 的TR 25~45ms,短TE(一般为6.9ms),激发角度20~30度,根据成像参数不同,TA一般为5~10分钟。可2D也可3D。实际是T1权重比较重的T1WI,这样可以抑制背景静止组织的信号,而有效地反映血液的流入增强效应。临床上多用于头颈部血管成像。利用扰相GRE序列进行的二维或者三维TOF或PC血管成像技术的优点是不用造影剂。

5、三维快速扰相GRE T1WI序列用于对比剂增强MRA。1.5T TR 常为3~6ms,TE为1~2ms,激发角度25~40度,根据成像参数及所用的快速采集技术的不同,扫描时间可为数秒到数十秒,可以进行屏气扫描。T1权重很重,比三维TOF MRA的T1权重更重,可有效的抑制背景组织的信号,而注射对比剂后T1值明显缩短的血液 则呈现明显高信号。与用于体部动态增强的三维快速扰相GRE T1WI相比,用于CE-MRA的扰相GRE T1WI序列所用的激发角度更大,因此T1权重也更重,血管外软组织因饱和效应基本不能显示。CE-MRA应用广泛,比流动相关的MRA更可靠,对于直径较大的血管特别是头颈部、体部和四肢的血管病变来说,CE-MRA完全可以作为首选,避免不必要的DSA。还可以减影。

6、扰相GRE T1WI序列用于心脏亮血成像。不用对比剂,可单时相成像显示形态,也可以电影成像方式显示心脏的运动功能。成像原理类似TOF血管成像,流动的质子呈高信号,静止的质子呈低信号,缓慢血流容易受到饱和效应信号减弱。此序列用的较少。多用平衡式SSFP。

7、扰相GRE T1WI用于关节软骨成像 加上压脂,透明软骨较高信号,纤维软骨、韧带、肌腱、关节液、骨及骨髓均呈低信号,形成良好对比。临床多采用三维扰相梯度回波T1WI加压脂显示关节软骨,1.5T机器TR 20~50ms,选用较短的TE(通常小于10ms),激发角度常为30~50度。

8、二维扰相GRE T2*WI 的临床应用 在FSE序列发明之前,扰相GRE T2*WI 临床应用非常广泛,特别是用于脊柱和骨关节病变的检查。随着FSE T2WI的广泛应用,扰相GRE T2*WI应用大大减少。1.5T 二维扰相GRE T2*WI的TR常为200~600ms,TE常为15~40ms,激发角度常为10~30度,根据扫描参数的不同,TA通常为2~5min。目前扰相GRE T2*WI主要用于①大关节病变的检查,特别是膝关节半月板损伤的检查,常作为首选序列。②脊柱病变特别是退行性病变的检查。③出血病变的检查,如脑出血、关节出血等,对出血病变的检查比FSE T2WI更敏感。

9、三维扰相GRE T2*WI用于磁敏感加权成像 SWI原理详见第十章第6节。SWI常采用三维扰相GRE T2*WI,用于显示小静脉以及一些顺磁性物质的沉积,为疾病的诊断及其程度的判断提供有价值的信息。与GRE 常规的T2*WI对比,SWI对于组织中的磁敏感性改变更为敏感。

----运用了采集信号强度数据和相位数据,在此基础上进行数据的后处理,将处理后的相位信息叠加到强度信息上,更加强调组织间的磁敏感差异。

SWI对脱氧血红蛋白等顺磁性成分敏感,在小静脉的显示上尤其独到的优势。

脑创伤的检查-----血管畸形,尤其是小血管及静脉畸形-----脑血管病----退行性神经变性病----脑肿瘤的血管评价。

10、扰相GRE序列的其他应用。如3D扰相GRE T1WI序列进行垂体动态增强;二维扰相GRE T1WI用于骨与软组织增强扫描,骨与软组织的T1WI平扫常采用SE或FSE序列,但增强扫描通常需要压脂方可显示强化的病灶,SE或FSE T1WI序列如果加上压脂,扫描时间会明显延长,且容易产生伪影,而二维扰相GRE脂肪抑制T1WI扫描快,组织对比也能满足要求。

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