梯度回波的原理及应用图
梯度回波序列的原理及应用
梯度回波序列的原理及应用1. 梯度回波序列的定义梯度回波序列是指在核磁共振成像（MRI）技术中，通过改变磁梯度的强度和方向，使组织产生不同的回波信号序列。
这些回波信号序列反映了组织的磁共振性质，通过对这些信号进行分析和处理，可以获取组织的结构和功能信息。
2. 梯度回波序列的原理在MRI技术中，使用了磁场梯度对组织进行激励和检测。
当梯度磁场强度变化时，不同位置的组织会产生不同的磁场频率偏移，从而产生不同的回波信号。
通过改变磁场梯度的强度和方向，可以控制回波信号的形成和采样。
具体来说，梯度回波序列由三个步骤组成：选择性激发、梯度编码和回波采集。
首先，在选择性激发步骤中，使用RF脉冲激发特定区域的组织，将其激发到共振状态。
然后，在梯度编码步骤中，通过改变磁场梯度的强度和方向，使得不同位置的组织产生不同的相位偏移，从而形成不同的回波信号。
最后，在回波采集步骤中，使用接收线圈接收回波信号，并进行采样和数字化处理。
3. 梯度回波序列的应用梯度回波序列在医学影像领域具有广泛的应用。
以下列举了一些常见的应用场景：•结构成像：梯度回波序列可以用于获取组织的结构信息，例如脑部、胸部、腹部等器官的成像。
通过对回波信号的采集和处理，可以生成高分辨率的结构图像，帮助医生进行疾病的诊断和治疗。
•功能成像：梯度回波序列还可以用于获取组织的功能信息，例如脑部的功能成像。
通过对回波信号的采集和处理，可以定量地测量脑血流和代谢的变化，揭示脑部功能活动的特征和机制。
•弥散成像：梯度回波序列可以用于测量组织中水分子的弥散性质。
通过改变梯度磁场的强度和方向，可以获得弥散加权成像，帮助研究水分子在组织中的运动轨迹和速度，对肿瘤诊断和治疗等方面具有重要的意义。
•导向成像：梯度回波序列还可以用于导向成像，通过改变梯度磁场的方向，可以选择性地激发和检测特定方向上的组织。
例如，在心脏成像中，可以使用梯度回波序列获取心脏运动的信息，对心脏功能进行评估和分析。
梯度回波的原理及应用实例
梯度回波的原理及应用实例1. 梯度回波的概述梯度回波是一种常用于医学影像学中的图像处理技术。
它利用不同组织之间的信号差异，通过梯度的计算来增强图像的对比度。
梯度回波可以有效改善图像的清晰度和辨识度，对医生进行诊断和治疗提供了重要的参考。
2. 梯度回波的原理梯度回波的原理基于磁共振成像（MRI）技术。
MRI利用梯度场和射频脉冲来产生图像。
在梯度槽中施加不同的梯度场，通过改变局部磁场的相关性，可以在图像中生成不同的信号。
梯度回波的原理主要包括以下几个步骤： 1. 梯度场施加：在MRI扫描过程中，通过改变梯度场的强度和方向，使梯度磁场作用于患者的局部组织。
不同组织对梯度磁场的敏感性不同，会产生不同强度的信号。
2. 信号接收：患者接收到梯度场的信号后，会通过感应线圈将信号传递给接收机。
接收机会将信号进行放大和处理。
3. 图像重建：接收到的信号经过放大和处理后，会转化为图像。
图像根据梯度场的变化来揭示不同组织的特征。
3. 梯度回波的应用实例梯度回波在医学影像学中有广泛的应用，以下是一些实际应用实例：3.1 脑部肿瘤诊断梯度回波可以用于脑部肿瘤的诊断。
通过对脑部进行MRI扫描，利用梯度场的变化来揭示肿瘤的位置和形态。
医生可以根据图像上的明暗程度和形状来判断肿瘤的性质，并制定相应的治疗方案。
3.2 心脏功能评估梯度回波可以用于评估心脏的功能。
通过对心脏进行MRI扫描，并利用梯度场的变化来观察心脏的收缩和舒张过程。
医生可以根据图像上反映的心脏尺寸、形态和运动变化来判断心脏的功能状态，并做出相应的治疗建议。
3.3 关节疾病诊断梯度回波可以用于关节疾病的诊断。
通过对关节进行MRI扫描，利用梯度场的变化来观察关节软组织的状况，如关节囊、韧带、滑膜等。
医生可以根据图像上的明暗程度和形态来判断关节疾病的程度，并制定相应的治疗方案。
3.4 肌肉损伤评估梯度回波可以用于肌肉损伤的评估。
通过对肌肉进行MRI扫描，利用梯度场的变化来观察肌肉组织的状况，如损伤区域、水肿程度等。
自旋回波SE序列和梯度回波GRE序列
180度聚焦脉冲作用 抵消主磁场恒定不均匀造成失相位质子的相位重聚，获得 真正的T2弛豫图像，产生自旋回波
180° Pulse - Spin Echo
90 ° 180°
Spin Echo Signal
T2*与T2的差别
用180度聚焦脉冲或类似的脉冲采集回波（MR信号）的序 列称为自旋回波类序列
脂肪抑制FLASH-T1WI清楚显示胰腺
T1WI动态增强扫描
化学位移成像
Out-of-phase图像的效应
化学位移成像在腹部的临床应用
局灶性脂肪肝
肝细胞癌脂肪变性
肝细胞腺瘤
In-phase
Out-of-phase
右肾上腺腺瘤（肺癌术后4年）
颅脑3D扰相GRE T1WI
海绵状血管瘤-富水病变
肝癌-实性病变
半傅里叶采集单次激发FSE-FSE衍生序列
快速，几乎无运动伪影和磁敏感伪影 T2对比不及SE及呼吸激发FSE
半傅里叶采集单次激发FSE用途
胆总管下端结石
SS-TSE MRCP
HASTE T2WI 原始图像
梯度回波（GRE）序列
Conventional gradient echo
TR
RF
RF
FID
Echo
FID
Frequency encode
rephase
TE
dephase
GRE与SE的比较
SE：180度聚焦脉冲采集回波 GRE：读出梯度场的正反向切换采集回波
GRE类序列的基本特点
90度激发与小角度激发的差别
序列种类
扰相梯度回波
如何去除SSFP-REF
FLASH序列MRA
讲座五-梯度回波
由于缺乏180°聚相位脉冲，与常规SE序列相比，自旋将会产生更大 的失相位。这会造成对磁化率效应更加敏感。此敏感性增大取决于 我们的应用情况。 比如：1、BTEE序列中有金属，伪影更明显。（不利）
2、磁敏感序列可显示微小出血灶。（有利）
西南医大中医院MRI室 11
首先思考一下，一个小的翻转角α （如5°，30°）。小翻转角造成在施加 射频脉冲后有很大的纵向磁化矢量（图7）。这就意味着纵向磁化矢量完全恢 复到初始值所需要的时间比SE序列中90°射频后的过程要快很多。因此，T1 值不同的两种组织，他们各自的T1曲线之间不会有特别大的差异，因而T1恢 复对图像对比的影响会减小。图8描述了组织A和组织B在两个不同翻转角， 10°和90°时的T1恢复曲线。10°和90°时的T1恢复曲线。由此可知，翻转 角越小，两种组织间的T1差异就越不明显。
首先消除FID，然后在TE使回复，所以被成为梯度恢复回波。
图-7 双向梯度的FID失相位，在正方向梯度的中心恢复
西南医大中医院MRI室 7
至此，我们完全明白了梯度回波最关键、最特征性的三个特性
小角度（α） RF 极短的TR
通过梯度的切换采集回波信号
西南医大中医院MRI室 8
问题3：关于图像那些事 儿？
图-7 小翻转角造成大的纵向磁化 矢量
图-8 当翻转角很小时，区分两种组织间的T1很难。
由此可知，小翻转角降低T1权重。 西南医大中医院MRI室 12
翻转角α小也意味着横向磁化矢量小，因此稳态横向磁化矢量较小，降低T2* 权重。 在此图中，组织A比组织B具有更高的质子密度，也就是N（A）>N(B)。因此， 在同一TE时，A和B的差别主要说明了他们各自的质子密度之间的差别。
第07节 常规梯度回波序列和扰相梯度
第七节 常规梯度回波序列和扰相梯度回波序列常规 GRE 序列和扰相GRE 序列是临床上最常用的GRE 序列，也是最简单的梯度回波序列，本节我们将重点介绍其序列结构和应用。
一、常规GRE 序列的结构图42所示为常规GRE 序列的结构示意图。
实际上常规GRE 序列的结构和其他所有序列一样均有五个部分构成，即射频脉冲、层面选择梯度场、相位编码梯度、频率编码和MR 信号。
与SE 序列相比，常规GRE 序列有两个特点：（1）射频脉冲激发角度小于90︒；（2）回波的产生依靠读出梯度场（即频率编码梯度场）切换。
常规GRE 序列可以说是最简单的GRE 序列，具有前一节所介绍GRE 序列的所有特性。
图42 常规GRE 序列结构图 和其他所有序列一样，常规GRE 序列也由射频脉冲、层面选择梯度、相位编码梯度、层面选择梯度（或称读出梯度）及MR 信号等五部分构成。
与SE 序列相比，常规GRE 序列有两个特点：（1）射频脉冲激发角度小于90︒；（2）回波的产生依靠读出梯度场（即频率编码梯度场）切换。
把小角度脉冲中点与回波中点的时间间隔定义为TE ；把两次相邻的小角度脉冲中点的时间间隔定义为TR 。
二、扰相GRE 序列当GRE 序列的TR 明显大于组织的T2值时，下一次α脉冲激发前，组织的横向弛豫已经完成，即横向磁化矢量几乎衰减到零，这样前一次α脉冲激发产生的横向磁化矢量将不会影响后一次α脉冲激发所产生的信号。
但当TR 小于组织的T2值时，下一次α脉冲激发前，前一次α脉冲激发产生的横向磁化矢量尚未完全衰减，这种残留的横向磁化矢量将对下一次α脉冲产生的横向磁化矢量产生影响，这种影响主要以带状伪影的方式出现，且组织的T2值越大、TR 越短、激发角度越大，带状伪影越明显。
为了消除这种伪影我们必需在下一次α脉冲施加前去除这种残留的横向磁化矢量，采用的方向就是在前一次α脉冲的MR 信号采集后，下一次α脉冲来临前对质子的相位进行干扰，使其失相位加快，从而消除这种残留的横向磁化矢量。
梯度回波
在Y方向叠加的强度 随X变化的磁场，叫 Y方向梯度场;
B0 0
B0
S
人体的三面
横断面
冠状面
示意图
矢状面
空间的三维
水平磁场 垂直磁场
B0(Z)
Y Z X X Y
Z
一般常导和超导磁体 产生水平磁场，水平 方向（人体长轴）为Z
一般永磁体产生垂直 磁场，垂直方向为Z方 向，人体长轴一般定 义为X方向
二、自旋回波信号
静止磁场中， 宏观磁化与场 强方向一致， 纵向宏观磁化 最大 900射频结束瞬间， 磁化翻转到横向， 开始横向弛豫，即 散相 此时的线圈感应 信号即为自旋回 波信号
施加900射频脉冲， 纵向磁化翻转到横向， 横向磁化最大
施加1800射频脉冲， 质子进动反向,相 位开始重聚
经过与散相相同的 时间后,相位重聚完 全,横向磁化再次达 到最大值
一、傅立叶变换
一维傅里叶变换：F ( )
f (t )eiwt dt ,
1 f (t ) 傅里叶反变换： 2
F ( )eit d
利用傅里叶变换可对不同函数的频率进行分解。 在MRI中，为了对一定共振频率范围内的质子都进行激 发，必须使用时域内的矩形脉冲作为激励的能量。
B又叫梯度磁场，是指沿直角坐标系某坐标方向呈线性 变化的磁场。
三个基本梯度场
在Z方向叠加的强度 随Z变化的磁场，叫 Z方向梯度场； 在X方向叠加的强度 随X变化的磁场，叫 X方向梯度场;
N B0 S N
B0 0 X 0 B0 B0+B(z) Z
B0+B(x)
B0
S N
B0+B(Y) Y
相位编码
GRE梯度回波序列的原理和临床教学内容
➢ 图a示平衡状态下，组织的宏观纵向磁化矢量为100％，没有宏观横向 磁化矢量；图b示90°脉冲激发后，宏观磁化矢量偏转90°，即产生 了一个最大的宏观横向磁化矢量（100%），纵向磁化矢量变为零； 图c示30°脉冲激发后，宏观磁化矢量偏转30°，产生的横向磁化矢 量为90°脉冲的50%，而纵向磁化矢量保留了平衡状态下的86.6%。
常规GRE序列的结构
➢ 常规GRE序列结构图和其他所有序列一样，常规GRE序列也由射频 脉冲、层面选择梯度、相位编码梯度、层面选择梯度（或称读出梯度） 及MR信号等五部分构成。与SE序列相比，常规GRE序列有两个特点： （1）射频脉冲激发角度小于90°；（2）回波的产生依靠读出梯度场 （即频率编码梯度场）切换。把小角度脉冲中点与回波中点的时间间 隔定义为TE；把两次相邻的小角度脉冲中点的时间间隔定义为TR。
➢Hale Waihona Puke 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序列得到的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
GRE梯度回波序列的原理和临床
自旋回波SE序列和梯度回波GRE序列
脂肪抑制FLASH-T1WI清楚显示胰腺
T1WI动态增强扫描
化学位移成像
Out-of-phase图像的效应
化学位移成像在腹部的临床应用
局灶性脂肪肝
肝细胞癌脂肪变性
肝细胞腺瘤
In-phase
Out-of-phase
右肾上腺腺瘤（肺癌术后4年）
颅脑3D扰相GRE T1WI
T1 and T2
T1-Relaxation: Recovery Recovery of longitudinal orientation of M along z-axis. ‘T1 time’ refers to time interval for 63% recovery of longitudinal magnetization. Spin-Lattice interactions. T2-Relaxation: Dephasing Loss of transverse magnetization Mxy. ‘T2 time’ refers to time interval for 37% loss of original transverse magnetization. Spin-spin interactions,and more.
FLASH序列MRA
3D扰相GRE快速T1WI用于CE-MRA
超快速容积内插3D扰相GRE T1WI
多种高新技术： 高密度线圈 容积内插技术 并行采集技术
Z轴方向部分K空间技术
半回波技术
3D扰相GRE T1WI显示关节软骨
扰相GRE T2*WI
•毛细血管扩张症
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180度聚焦脉冲作用 抵消主磁场恒定不均匀造成失相位质子的相位重聚，获得 真正的T2弛豫图像，产生自旋回波
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梯度回波的原理及应用图
梯度回波的原理
梯度回波是一种常用于磁共振成像（MRI）的技术。
它利用梯度磁场来改变磁
共振信号的频率，从而获得具有空间位置信息的影像。
MRI基础原理
MRI通过对人体或物体施加强磁场和射频脉冲，测量出组织中的磁共振信号来
生成影像。
磁共振信号的频率取决于静态磁场和梯度磁场的影响。
梯度磁场的作用
梯度磁场是在主磁场的基础上加上一个线性变化的磁场。
它的作用是在空间上
引起磁场的变化。
通过改变梯度磁场，可以使磁共振信号具有相位差，从而产生不同位置的信号。
梯度回波的原理
梯度回波利用了梯度磁场的变化来产生不同位置的信号。
在成像过程中，梯度
磁场的幅度和频率会随时间改变，从而使得回波信号的频率和位置发生改变。
梯度回波的应用图
梯度回波技术在MRI成像中有着广泛的应用。
以下是梯度回波在不同领域中的应用图示例：
1. 头部成像
•即使在头部成像中，梯度回波也是一种必需的技术。
通过改变梯度磁场，可以使成像平面在空间中的位置发生变化，从而获得不同层面的头部影像。
2. 关节成像
•梯度回波可用于关节成像，例如膝关节成像。
通过调整梯度磁场，可以获得不同切面的膝关节结构图像，帮助医生进行诊断和治疗。
3. 脑部成像
•梯度回波在脑部成像中也发挥着重要作用。
通过调整梯度磁场，可以获得不同方向的神经元束的成像，从而更好地了解脑的结构和功能。
4. 肿瘤检测
•梯度回波也被广泛用于肿瘤检测。
通过调整梯度磁场，可以获得不同位置和形状的肿瘤影像，帮助医生评估肿瘤的性质和范围。
结论
梯度回波技术是MRI成像中的关键步骤，利用梯度磁场的变化来产生不同位置的信号，从而获得具有空间位置信息的影像。
它在头部成像、关节成像、脑部成像和肿瘤检测等领域中都有着广泛的应用。
通过梯度回波技术，医生可以更好地了解和诊断病情，为患者提供更精准的治疗方案。