MRI磁共振脉冲序列与临床应用
磁共振简易原理、脉冲序列及临床应用
IR序列应用： ①主要用于产生T1WI和PDWI； ②形成重T1WI，成像中完全除去T2作用； ③除重T1WI外，主要用于脂肪抑制和水抑制。
201I9R/6-/1T01WI, 冠状面
SE-T1WI，横断
IR-T1WI，横断面
1.短TI反转恢复序列
脂肪组织T1非常短，IR序列采用短的TI值 （≤300ms）抑制脂肪信号，该序列称短TI反转恢 复序列（short TI inversion recovery，STIR）；
B
长TR 时间ms
PDWI 组织信号高低取决 于质子含量高低； 脂肪及含水的组织 均呈较高信号；
2019/6/10
SE序列 临床应用
腕关节高分辨
2019/6/10
SE－T1WI
左枕叶脑脓肿
2019/6/10
SE－T1WI
SE-T1WI增强扫描
（二）快速自旋回波序列
快速自旋回波（fast spin-echo，FSE）序列：在一个TR 周期内先发射一个90°RF脉冲，然后相继发射多个 180°RF脉冲，形成多个自旋回波；
LAD RCA
RCA LAD
2019/6/10
Courtesy oRf iNgohrtthcworeostnearnryUanritveerysity Ho
在读出梯度方向施加一对强度相同、方向相反的梯度磁场，使 离散的相位重聚而产生回波，该回波被称梯度回波。
2019/6/10
常规GRE序列的结构
• (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）的切换
2019/6/10
GRE序列的基本特点
（1）采用小角度激发，加快成像速度； （2）采用梯度场切换采集回波信号，进一步加快采集速度； （3）反映的是T2*弛豫信息而非T2弛豫信息； （4）GRE序列的固有信噪比较低； （5）GRE序列对磁场的不均匀性敏感； （6）GRE序列中血流常呈高信号。
磁共振成像序列及临床、应用
T2WI
90
1脑
水
选择合适长的TE获得最好的T2对比
Mxy
合适长的TE 100% 一般TE选择两种组织生物 T2值附近可获得最好的T2对比
T2对比
时间（ms）
短TR（200-500ms） 短TE（<20ms）
T1WI
平 衡 状 态
T1WI
90
纵 向 弛 豫
脂
90
水
T1WI
•激发角度越大，纵向弛豫所需时间越长 •激发角度越大，T1成分越大，T1对比越大 •90度脉冲能产生最大的横向磁化矢量 •180度脉冲产生反向的纵向磁化矢量
纵 向 磁 化 矢 量 Time （ms） 90度脉冲后的纵向弛豫
纵 向 磁 化 矢 量
Time （ms） 180度脉冲后的纵向弛豫
与90度脉冲相比，180度脉冲能将组织的纵向 弛豫差别增加1倍，也就是说T1对比增加1倍
90度 脉冲
180度 脉冲
1 1 • • 4 4 2 3 3 3 2 2
1 1 2 3 4 4
•180度脉冲可使因主磁场恒定不均匀造成失 相质子的相位重聚，产生自旋回波。
• 复 相 脉 冲 的 作 用 模 拟
T2*与T2的差别
•用 180 度复相脉冲采集回波（ MR 信号） 的序列称为自旋回波序列（SE序列）
长TR（>2000ms）、长TE（>50ms） 长TR （>2000ms） 、短TE（<20ms）
T1WI
T2WI PD
T1WI
T2WI
PD
SE序列的特点
•目前最常用的T1WI序列
•组织对比良好，SNR较高，伪影少 •信号变化容易解释
•T2WI少用SE序列（太慢、伪影重）
脉冲序列及其应用
第一节 脉冲序列的分类及参数
一、 脉冲序列的分类 二、 脉冲序列的参数
常用脉冲序列及其应用
＊脉冲序列：是指具有一定宽度、一定幅度的射
频脉冲与梯度脉冲组成的脉冲序列。MR检查中 反复施加射频脉冲RF（radio frequence pulse）的 顺序。它控制着系统施加RF脉冲、梯度和数据采 集的方式，并由此决定图像的加权、图像质量以 及对病变显示的敏感性。
T1
长TR
TR
T2 长TE
TE
长TR: 2000 ~ 4000ms 短TE: 10 ~ 20ms
质子加权像
SSE
=f(H)g(V)(1－e－—TT—1R—
)e
－TE T2
TR
TE
常用脉冲序列及其应用
常规SE脉冲序列的特点：
优点：
——— 临床上用途最广泛的标准成像序列
☆ T1加权具有较高的信噪比，显示解剖结构 ☆ T1加权是增强检查的常规序列，因为顺磁性对 比剂具有短 T1增强效应 ☆ T2加权易于显示水肿和液体，成高信号。 ☆ PD加权显示血管结构。
又恢Y复到接近90°RF脉冲后的强度，这时产Y 生自旋回波信号。 180°脉冲
Z
Z
90°RF激励脉冲的作用：质子吸收能量，纵向磁化减少
氢质子开始同相进动产生横X向磁化
X
Y
Y
90°RF脉冲
TR
单次180°脉冲
单次自旋回波
TE
90°RF脉冲
常用脉冲序列及其应用
SE序列组织的信号强度（S）可用 Bloch方程表示：
向，其偏离的角度称为翻转角。翻转角的大小是由RF强度
（能量）所决定的。
B0 Z B1产生翻转力
Z 900脉冲
磁共振原理和临床应用
• 对脊柱退行性病变显示清晰，同时显示 继发的脊髓改变，对颈胸椎为首选
• 对椎体、椎旁病变优于CT，能早期发现 椎体的肿瘤和椎旁病变向椎管内侵犯
MRI临床应用--脊柱脊髓
• 能清晰显示手术后的改变，鉴别术 后腰背疼痛的原因如椎间盘复发、 手术疤痕
• 我们不能测到这个磁力，因为它平行于外磁场， 和外磁场处于同一方向。
MRI原理-射频脉冲RF和能量交换
• 给病人发射一个短促的电磁波，其目的是扰乱 沿外磁场方向宁静运动的质子
• 当质子频率和RF脉冲的频率相同时，就能进行 能量交换
• 把病人置入强外磁场中，沿着外磁场方向产生 一个新的磁矢量，施加RF脉冲后，产生一个新 的横向磁化，而纵向磁化减少，甚至可消失。
磁共振成像原理与临床应用
南京军区福州总医院医学影像科 陈自谦
MRI
• Magnetic Resonance Imaging, MRI
• 在40年代，两名美国科学家 菲利克斯·布洛赫(Felix Bloch) 和爱德华·普塞尔(Edward Purcell)分别独立地做了第一 个核磁共振的实验。
– 他们发现原子核在强磁场 中能够吸收无线电波的能 量，然后重新释放出能量 恢复到原来状态，这段时 间被称为“弛豫时间”。 通过分析这些无线电信号， 人们能够知道许多种分子 的结构和形状。
• 纯液体/水具有长T1 • 中等大小分子的T1短 • T1大约2-5-10倍于T2 • T1大约为300-2000ms
• 质子失去相位一致性， 发生T2弛豫
• 质子失去相位一致性 为外磁场不均匀性和 组织内部磁场不均匀 所致
• 液体/水的局部磁场 较均匀故T2时间长
MRI的原理及临床应用
水MR信号的80%来自细胞内，20%源自细胞外间隙。自由水：有较高的自由运动频率，T1长，呈低信号。结合水：依附大分子如蛋白质周围构成水化层，自由运动频率大幅减小，接近拉摩尔共振频率（6--65MHz），T1时间也很长，但比自由水稍高。
信号异常的病理生理基础
自由水和结合水的意义：囊性星形胶质细胞瘤与囊肿，CT均表现为低密度，不易区别。MRI在T1图上由于囊性星形胶质细胞瘤中的囊液富含蛋白质，T1短于脑脊液，所以信号较脑脊液高。
磁共振波谱
MRS是利用磁共振化学位移现象来测定组成物质的分子成分的一种检测技术，是目前唯一可测得活体组织代谢物的化学成分和含量的检查方法。常用的是氢质子(1H)波谱技术。H在不同化合物中的磁共振频率存在差异，因此它们在MRS的谱线中共振峰的位置也就有所不同，据此可判断化合物的性质，而共振峰的峰高和面积反映了化合物的浓度，因此还可进行定量分析。
信号异常的病理生理基础
MRI的信号强度是多重组织特征参素的可变函数，它所反映的病理生理基础较CT更广泛，具有更大的灵活性，从而决定了这种检查方法更具有开拓性。T1、T2时间、氢质子密度、血液（或脑脊液）的流动、化学位移对图像对比度起了重要作用，它是区别不同正常组织，区分正常与异常组织的主要MRI诊断基础。
灰
水肿
低
高
脑灰质
灰
灰白
含水囊肿
低
高
脑脊液
黑
白
瘤结节
中低
中高
脂肪
白
白灰
亚急性血肿
高
高
骨皮质
黑
黑
胆固醇
中高
高
骨髓质
白
灰白
三酸甘油酯
高
低
磁共振的临床应用价值
磁共振的临床应用价值磁共振的临床应用价值引言在医疗领域，磁共振（Magnetic Resonance Imaging, MRI）技术是一种非常重要的诊断工具。
通过利用磁场和无害的无线电波，MRI可以高分辨率的内部器官和组织的图像。
这种先进的成像技术在许多疾病的诊断和治疗中发挥着关键的作用。
1、磁共振的基本原理与技术1.1 磁共振成像原理1.1.1 核磁共振现象1.1.2 磁共振成像的工作原理1.2 磁共振设备和技术1.2.1 超导磁体1.2.2 放射频线圈1.2.3 脉冲序列2、磁共振在常见疾病的诊断中的应用2.1 脑部疾病诊断2.1.1 脑卒中2.1.2 脑肿瘤2.1.3 多发性硬化症2.2 胸部疾病诊断2.2.1 肺部肿瘤2.2.2 肺栓塞2.2.3 胸腔积液2.3 腹部疾病诊断2.3.1 肝脏疾病2.3.2 胰腺疾病2.3.3 肾脏疾病3、磁共振辅术治疗的应用3.1 磁共振引导下的手术治疗 3.1.1 给药器植入3.1.2 射频消融3.2 磁共振在放射治疗中的应用 3.2.1 肿瘤定位3.2.2 靶向治疗监测4、磁共振在特殊人群中的应用4.1 儿童病人4.2 孕妇4.3 心脏病患者5、磁共振技术的局限性与展望5.1 磁共振的安全性5.2 磁共振的成本与时间5.3 磁共振与其他影像诊断技术的比较5.4 磁共振的未来发展趋势结论磁共振技术作为一种非侵入性的影像诊断工具，在临床中的应用已经得到广泛认可。
它为医生们提供了准确、详细的诊断信息，并且在临床实践中发挥了重要作用。
然而，磁共振的进一步发展还存在一些挑战和限制，我们需要不断改善和完善这一技术，以更好地满足临床需求。
附件本文涉及附件详见附件表。
法律名词及注释1、核磁共振：在磁场中激发物质的原子核共振现象，利用该现象进行成像的技术。
2、脑卒中：脑血管病症之一，由于脑部血液供应不足或中断，引起脑组织缺血、缺氧甚至坏死。
3、脑肿瘤：脑内或颅内的肿瘤。
磁共振各序列
磁共振不同序列的原理与应用磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging，MRI）是一种基于核磁共振现象的医学成像技术，广泛用于医学领域。
磁共振成像利用磁场、梯度磁场和射频脉冲与人体内的水分子进行相互作用，通过检测信号来获取人体内部的结构和功能信息。
在磁共振成像过程中，各种序列的选择对于获得准确的图像是至关重要的。
下面将介绍几种常用的磁共振序列及其原理和临床应用。
1. T1加权图像T1加权图像是一种基本的磁共振成像序列，常用于显示组织的解剖结构。
T1加权图像主要利用不同组织中的原子核自旋松弛时间的差异来实现图像对比的调节。
在T1加权图像中，脂肪信号较高，水信号较低。
这种序列在显示解剖结构清晰、脑脊液与囊性病灶显示良好方面具有优势。
临床应用上，T1加权图像可以帮助医生评估肿瘤的位置、体积和浸润程度，对于诊断和治疗策略的制定具有重要价值。
2. T2加权图像T2加权图像是另一种常用的磁共振成像序列，可用于显示组织的水分含量和水分子热运动。
T2加权图像中，水信号较高，脂肪信号较低。
相比于T1加权图像，T2加权图像对于肿瘤、炎症和水肿等病变的显示更为敏感。
临床上，T2加权图像常用于检测和评估炎症损伤、水肿、水样囊肿等疾病。
此外，T2加权图像还对于评估心肌梗死的范围和程度、颅内结构及脊柱椎管疾病等有着重要的临床意义。
3. 弥散加权图像弥散加权图像是一种显示组织内部微小结构及水分子弥散状况的序列。
弥散加权图像通过测量水分子在组织中的扩散来提供不同的对比。
在该序列中，组织中的限制性扩散产生低信号，而自由扩散则产生高信号。
临床上，弥散加权图像常用于脑部和肝脏的评估。
特别是在脑卒中早期诊断、定位和判断卒中灶的大小、肝脏病变检测等方面具有重要的临床应用。
4. 动态对比增强序列动态对比增强序列是一种通过注射对比剂并连续扫描来观察组织对比剂的分布和动力学变化情况的序列。
动态对比增强序列可以帮助医生区分不同病变类型、评估血供和血管情况。
磁共振lava脉冲序列在腹部脏器成像中的应用
磁共振lava脉冲序列在腹部脏器成像中的应用磁共振lava脉冲序列1. 简介LAVA (Low-Angle VARiable-density Acquisition) 是一种能够提供低剖面角的磁共振变密度序列。
它的特点之一是能够减少磁共振工作站对噪声的敏感度，而且可以胜任复杂成像，如拉伸，道重建或者曲线配准等。
在腹部脏器成像中，LAVA脉冲序列通常被认为是有效的应用，由其具备减少波叠加和抑制零点迒移的能力。
2. 特点（1）脉冲序列来源于spin-echo TSE（turbo spin-echo TSE），它可用于增加结构矩阵尺寸，从而提高耐受性抗噪声。
（2）它能够动态的调整扫描的长度，从而在某一最佳角度获得更多的分辨率。
（3）它可以实现更快的扫描速度，提高清晰度，并减少低温校正这类情况出现。
（4）由于在LAVA脉冲序列中引入了轻微的脉冲之后，图像中的“零点迒移”衰减可以大大减少，这样就能够改善图像质量。
3. 在腹部脏器成像中的应用（1）LAVA脉冲序列可以有效改善图像质量，特别是用于检查肝脏和胆囊的外科应用。
（2）由于它的容量高、获得的结构矩阵的尺寸大和抗噪声的能力强，LAVA脉冲序列还可以用于以下临床任务：影像检测，如胃、十二指肠段落的描述，直肠的肿瘤检测以及肠胃道的障碍物的检测表明，LAVA脉冲序列可以有效地检测出在不同深度处的特征结构。
（3）在腹部脏器成像方面，LAVA脉冲序列显示出强大的容量和可扩展性，从而可以提高对每一个成像序列的高灵敏度和准确性，以及一般图像数据的容量，特别是涉及肝脏的图像，它的复杂性明显比较大。
4. 结论总体而言，LAVA脉冲序列在腹部脏器成像中有很多应用，它可以显著提高扫描速度，使用该序列可以有效解决“零点迒移”等问题，同时可以减少噪声对扫描结果的影响，同时还可以改善图像质量。
因此，LAVA脉冲序列是一种有效的腹部脏器成像方法。
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1 RF频率增加，层面向梯度场高移动 2 RF带宽增加，层厚增厚 3 BW不变，梯度场强增加，层厚变薄
• 层面内编码：频率编码和相位编码
1 频率编码和相位编码梯度场互相垂直 2 频率编码梯度在信号采集同时施加，相位编码梯
度在信号采集前施加 3 每个信号的频率编码梯度场相同，相位编码梯度
SE序列
180°
90
°
RF
Gs
FID
S
Gp
Gr
TE/2
TE/2 TR
• 以90 射频脉冲作为激发脉冲，180 射频脉冲作 为重聚脉冲，获得自旋回波信号。
2020/2/24
Title or job number
14
SE序列特点及临床应用：
• 序列结构简单，信号变化易于解释 • 图像组织对比好，信号噪比高 • 对磁场不均敏感性低，磁化伪影轻 • 采用180度重聚脉冲，去除主磁场不均性影响，能获
经过的时间
T1值：宏观纵向磁化矢量从零恢复到最在值的63%所经过的时间
不同组织的T1、T2时间不同
主磁场：1.5T
组织
T2(ms)
T1 (ms)
脂肪
80
260
肝
20
500
肌肉
20
870
白质
90
780
灰质
100
920
脑脊液
280
2400
2020/2/24
Title or job number
8
磁共振的空间定位 2D
16
Fast Spin Echo FSE
1800 900
1800
1800
1800
T2 衰减曲线 T2* 衰减曲线
1800
900
ES
回波1
回波2
有效TE
回波3
ETL
TR
回波4
回波5
2020/2/24
Title or job number
18
FSE的特点
100%
回波1强度
TE1 TE2 TE3 TE4 TE5
21
快速自旋回波加强（FSE-XL）
FSE-XL FSE
11
K空间填充方式
• 最常用方式，SE，GRE
• EPI 序列
• 螺旋成像方式
• FSE，IR-FSE Propeller
2020/2/24
Title or job number
12
自旋回波扫描时间
Scan Time＝TR*Phase*NEX
如果我们要采集一个256X256,NEX=2的图像 •T1图：0.4*256*2 = 3分24秒 •T2或PD图：4*256*2 = 30分钟!!!
MRI
脉冲序列与临床应用
基本概念
MR 序列
概念回顾— 90o 激发脉冲
• 发射能量使静息状态的纵向磁化矢量翻转到XY平面 • 瞬时发射，及其短暂的持续时间
900
M
概念回顾— 180o回聚脉冲 rephasing RF
• 在XY平面内翻转磁化矢量 • 作用的最终结果是经过一段时间后所有的磁化矢量又会发生
2020/2/24
抑水T2WI
Title or job number
T2 Flair
6
100%
50% 37%
几个概念
100% 63%
50%
T2*
T2
T1
T2弛豫，T2*弛豫，T1弛豫 T2值：宏观横向磁化矢量从最大值衰减到其37%所经过的时间 T2* ：自由感应衰减下宏观横向磁化矢量从最大值衰减到其37%所
场强度与方向各不相同。
2020/2/24
Title or job number
9
K空间知识回顾
傅里叶变换
• K 空间是带有空间定位编码信息的MR信号原始数据的填充空间。填充在 K空间中的数据经过傅里叶变换，分解出不同频率、相位和强度的MR信 号，分配到各自像素中—重建出图像
• K空间数据直接决定图像采集时间和空间分辨率
相位重聚，所以该脉冲成为回聚脉冲
Mxy
1800
M
Mxy
概念回顾— TR TE时间
RF 90
180
90Biblioteka TE TRFRFSE-XL
保持T2对比，加快扫描速度
FSE-XL
减小图像模糊 提高扫描速度
SE 提高扫描速度 FSE 提高采集速度 SSFSE
改变图像对比
FSE-IR
增加T1对比 抑脂
T1 Flair STIR
2020/2/24
Title or job number
10
K空间特点
• K空间中每一点包含有扫描层面全层的信息 • K空间在Kx和Ky方向上都呈镜像对称 • 填充K空间中央区域的MR信号决定图像的对比 • 填充K空间边缘区域的MR信号决定图像的解剖细节
2020/2/24
Title or job number
得真正T2加权图像 • SE序列成影像速度慢，临床主要用于T1WI，如颅脑、
头颈部、骨关节、脊椎脊髓等常规则T1WI
2020/2/24
Title or job number
15
FSE及其衍生序列
• FSE (XL) Fast Spin Echo (Excel)
• FRFSE(XL) Fast Recovery Fast Spin Echo
• SSFSE Single Shot Fast Spin Echo
• FSE-IR Fast Inversion Recovery Spin Echo
• STIR Short TI Inversion Recovery
• FLAIR Fluid Attenuated Inversion Recovery
2020/2/24
Title or job number
19
回波链不同对图像的影响
ETL：23
ETL：9
2020/2/24
Title or job number
20
快速自旋回波序列加强(FSE-XL)
FSE-XL
提高扫描速度
FSE
减小图像模糊 加快扫描速度
SE
2020/2/24
Title or job number
• Propeller FSE • Propeller FLAIR
Periodically Rotated overlapping Parallel Line with Enhanced Reconstruction
• Propeller FSE DWI
2020/2/24
Title or job number
回波2强度
回波3强度 回波4强度 回波5强度
时间(ms)
• 快速成像 TAFSE =TASE/ETL • 回波链中每个回波的TE不同，ETL越长，图像组织对比越低 • FSE图像的模糊效应：ETL越长，图像越模糊，也影响图像对比度 • 脂肪信号强度增高，ETL越长，ES越小，脂肪信号强度越高 • 对磁场不均性不敏感，但磁化转移效应明显 • 能量沉积增加，ETL越长，ES越小，SAR值越高