MRI常用序列及其应用.ppt
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MRI常用序列及其应用
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什么是序列(Sequence)?
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MR信号与下列因素有关: 质子密度 T1、T2值 化学位移 相位 运动 上述每个因素对MR信号的贡献受RF脉冲的调节、所用的梯度以及信号采集时刻的控制。
MR成像过程中,RF脉冲、梯度、信号采集时刻的设置参数的组合称为脉冲序列(Pulse Sequence)
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MRI序列的分类
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用射频脉冲(180度)产生回波的序列
用读出(频率编码)梯度切换产生回波的序列
同时有自旋回波和梯度回波的序列
自旋回波序列Spin Echo, SE
梯度回波序列Gradient Recalled Echo, GRE
杂合序列 Hybrid Sequence
脉冲激发后直接采集自由感应衰减信号
自由感应衰减序列Free Induction Decay,FID
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一、自由感应衰减序列
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二、自旋回波类序列
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1、自旋回波序列
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自旋回波(spin echo,SE)序列结构图
(Gp:) 激发脉冲
(Gp:) 层面选择梯度
(Gp:) 频率编码梯度
(Gp:) 相位编码梯度
(Gp:) MR信号
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90度脉冲激发组织产生横向磁化矢量
SE序列图
180度脉冲的作用???
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90度激发脉冲关闭后,所产生的横向磁化矢量很快衰减--自由感应衰减(FID)
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横向磁化矢量的衰减是由于质子失相位
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质子失相位的原因 质子小磁场的相互作用造成磁场不均匀(随机)--真正的T2弛豫 主磁场的不均匀(恒定),后者是造成质子失相位的主要原因
1+2产生的横向磁化矢量衰减实际上为T2*弛豫
180度复相脉冲可以抵消主磁场恒定不均匀造成的信号衰减,从而获得真正的T2弛豫图像
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(Gp:) 3
(Gp:) 1
(Gp:) 2
(Gp:) 4
(Gp:) 1
(Gp:) 2
(Gp:) 3
(Gp:) 4
(Gp:) 1
(Gp:) 2
(Gp:) 3
(Gp:) 4
(Gp:) 2
(Gp:) 3
(Gp:) 1
(Gp:) 4
(Gp:) 90度脉冲
(Gp:) 180度脉冲
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。
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复相脉冲的作用模拟
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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)
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90
180
回波
(Gp:) 回波
(Gp:) 90
(Gp:) 180
TE
TR
TE:回波时间TR:重复时间
SE序列结构
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TR决定图像的T1成分 TE决定图像的T2成分
很长的TR--所有的组织T1完全弛豫-剔除图像的T1弛豫差别
很短的TE可基本剔除图像的T2成分
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长TR(>2000ms) 长TE(>50ms)
(Gp:) T2WI
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标题: T2WI
(Gp:) 脑
(Gp:) 水
(Gp:) 90
(Gp:) 180
(Gp:) 回波
(Gp:) 90
(Gp:) 180
(Gp:) 回波
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Mxy
100%
时间(ms)
选择合适长的TE获得最好的T2对比
(Gp:) 合适长的TE
T2对比
一般TE选择两种组织生物 T2值附近可获得最好的T2对比
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短TR(200-500ms) 短TE(<20ms)
(Gp:) T1WI
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标题: T1WI
(Gp:) 脂
(Gp:) 水
(Gp:) 平衡状态
(Gp:) 90
(Gp:) 纵向弛豫
(Gp:) 90
T1WI
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标题: T1WI
(Gp:) 90
(Gp:) 90
(Gp:) 180
(Gp:) 回波
(Gp:) 脂
(Gp:) 水
(Gp:) 90
(Gp:) 180
(Gp:) 回波
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(Gp:) Mz
(Gp:) 100%
(Gp:) 时间(ms)
T1对比
(Gp:) 合适短的TR
选择合适短的TR获得最好的T1对比
一般TR选择两种组织生物 T1值附近可获得最好的T1对比
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长TR (>2000ms) 短TE(<20ms)
(Gp:) PD
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标题: PDWI
(Gp:) 90
(Gp:) 180
(Gp:) 回波
(Gp:) 90
(Gp:) 180
(Gp:) 回波
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短TR(200-500ms)、短TE(<20ms)
长TR(>2000ms)、长TE(>50ms)
长TR (>2000ms) 、短TE(<20ms)
(Gp:) T1WI
(Gp:) T2WI
(Gp:) PD
T1WI
T2WI
PD
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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) 扫描时间2-5分钟 临床应用 最常用于颅脑、骨关节软组织、脊柱 腹部已经逐渐被GRE序列取代
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标题: SE序列对比参数调整
正文: TR越长,SNR越高 TE越长,SNR越低 T1WI 最短TE TR 300-800ms,尽量接近组织的T1值 T2WI(很少用) TR>2000ms TE接近或略长于组织的T2值
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左枕叶脑脓肿
SE-T1WI
SE-T1WI增强扫描
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2、快速自旋回波序列
GE:FSE(fast spin echo) 西门子:TSE(turbo spin echo) 飞利浦: TSE(turbo spin echo) 其他名称:弛豫增强快速采集 RARE:Rapid Acquisition Relaxation Enhancement
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SE
FSE
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标题: SE与FSE序列主要不同点
正文: SE序列一次90度射频脉冲激发后只采集一个自旋回波 FSE序列一次90度射频脉冲激发后采集多个自旋回波
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回波1
回波2
回波5
回波4
K频率
K相位
回波3
90°
回波1
回波2
回波5
回波4
回波3
180°
180°
180°
180°
180°
90°
ES
ETL=5
有效TE
TR
FSE序列的结构和K空间填充
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标题: FSE序列特殊参数
正文: 回波链长 Echo Train Length,ETL 90度脉冲后用180度脉冲所采集回波的数目 也称时间因子 回波间隙 echo space, ES 回波链中,两个回波中点的时间间隔称为回波间隙
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90°
回波1
回波2
回波5
回波4
回波3
180°
180°
180°
180°
180°
90°
ES
ETL=5
有效TE
TR
FSE序列回波链中各回波的强度及TE不同
100%
时间(ms)
Mxy
TE1
TE2
TE3
TE4
TE5
回波1强度
回波2强度
回波3强度
回波4强度
回波5强度
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标题: FSE序列的特点
正文: 快速成像 其他参数不变的前提下,速度增高的倍数等于ETL 对磁场不均匀性不敏感 不易产生磁敏感伪影 组织对比降低 回波链中每个回波信号的TE不同 图像的模糊(Blurring) 回波链中每个回波的幅度不同,图像重建时会出现相位错误 脂肪组织信号强度增高 J-偶联效应 磁化转移效应造成其他组织部分饱和而信号降低 组织的T2值所有延长 延长30%左右 能量沉积(SAR值)增加
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FSE序列图像上脂肪组织信号增高
SE T2WI,TR=2500毫秒TE=80毫秒
FSE T2WI,TR=2500毫秒TE=80毫秒,ETL=10
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可进行T1WI、T2WI、PDWI 加权成像的原理与SE序列基本相同 T1WI TE最短 TR接近组织T1值 T2WI TR>2000ms TE?? 目标组织T2+30%
FSE序列 的加权成像及基本对比参数
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ETL越长 成像越快 图像SNR越低 图像T2对比越差 图像的模糊效应越重 脂肪信号越亮 SAR值越高
ES越小 图像对比增加 图像模糊效应减轻 允许的更长的ETL 磁化转移效应增加 脂肪信号越高 SAR值越高
FSE序列重要参数改变产生的效果
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标题: ETL改变对图像对比的影响
ETL=15
ETL=32
ETL=128
扰相GRE T1WI
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根据回波链长度(ETL) FSE-T1WI(ETL=2-4) 短回波链FSE-T2WI (ETL=5-10) 中等长度回波链FSE-T2WI (ETL=10-20) 长回波链FSE-T2WI (ETL>20)
FSE序列的分类
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标题: (1)FSE-T1WI序列
正文: 由于SE-T1WI图像质量好,对比佳,时间不太长,因而仍是临床上最常用的T1WI序列。FSE-T1WI在临床上相对较少使用。 FSE-T1WI的ETL常为2-4 临床应用: 脊柱脊髓 四肢关节 心脏成像 盆腔成像
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FSE-T1WI的优缺点
优点: 比SE-T1WI快速,甚至可以屏气扫描
缺点: 由于回波链的存在,图像受T2污染,T1对比降低 与GRE-T1WI相比速度还不够快
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正文: 屏气扫描23秒,ETL=3
FSE-T1WI的应用
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FSE-T1WI的应用
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标题: (2)短ETL的FSE-T2WI
正文: ETL=5-10 优点:快速(2-7分)、T2对比与SE序列相近 缺点:运动伪影(胸腹部) 临床应用(当ES较长时,ES>15ms): 颅脑常规T2WI 呼吸触发或导航回波T2WI序列用于腹部成像 盆腔 骨关节
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(3)中ETL的FSE-T2WI
ETL=10-20 优点: 扫描速度快(1-5分钟) 缺点: T2对比不及SE或短回波链的FSE-T2WI 但当ES较小时其T2对比仍可满足临床需求 运动伪影
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临床应用 老机型或低场机,ES较大时 重点显示解剖结构的部位(如脊柱、骨关节) 本身T2对比较好的器官(如前列腺) 新机型,ES较短时,是全身最常用的T2WI 颅脑 腹部及盆腔 脊柱脊髓 骨关节软组织
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FSE-T2WI
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正文: ETL>20 有效TE常大于100ms 优点:成像快(20-30S),可屏气扫描 缺点:T2对比较差;屏气不好者仍有伪影
标题: (4)长ETL的FSE-T2WI
临床应用 胸腹部的屏气T2WI 在肝脏用于囊性、实性病变的鉴别诊断 3D 水成像 其他需要重T2加权的部位
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TSE-T2WI, ETL=29 ,屏气23秒
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常规选择中短ETL中等T2权重(TE=70-90ms) 必要时加扫长ETL长TE屏气序列(TE=120-150ms)
呼吸触发TE=84ms
屏气TE=152ms
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Single Shot FSE(SS-FSE) 不同公司的名称 SIEMENS---SS-TSE PHILIPS--- SSh-TSE GE----- SS-FSE
3、单次激发FSE
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FSE
SS-FSE
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一次90度脉冲激发后利用连续的聚焦脉冲采集填充K空间所需的全部回波信号 只能用于T2WI,不能进行T1WI 成像参数 TR:无穷大;部分设备上设置的TR多为时间顺序上相邻两层采集开始点的时间间隔 TE:通常采用很长的TE 为降低SAR值,聚焦脉冲角度常缩小到120-160度
单次激发FSE
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单次激发FSE聚焦脉冲角度需降低
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单次激发FSE所谓 “TR”
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正文: 优点:快速(单层图像采集1秒以内) 缺点:软组织T2对比差,T2加权太重,除较纯的水外,其他组织的信号几乎完全衰减 用途:水成像,尤其是MRCP、MRM
单次激发FSE的特点和应用
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SS-FSE,一次投射成像MRCP TR无穷大,TE=1100ms 扫描时间=1秒
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标题: 神经源性膀胱
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SS-FSE,一次投射成像MRM TR无穷大,TE=1100ms 扫描时间=5秒
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正文: 半傅立叶技术+单次激发技术+快速自旋回波 优点: 快速(1秒以内) 有效TE较短(<70ms) 有利于软组织成像(与SS-FSE相比) 几乎无运动伪影和磁敏感伪影 缺点:T2对比不及SE及呼吸激发FSE
半傅里叶采集SS-FSE
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HASTE的K空间填充
NX
NY
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不同公司的名称 SIEMENS--- HASTE PHILIPS--- SSh-TSE + half scan GE----- SS-FSE + 0.5NEX
半傅里叶采集SS-FSE
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用途: 腹部屏气T2WI(加脂肪抑制可增加对比) MRCP、MRU 心脏快速成像 颅脑、脊柱超快速T2WI(躁动病人)
半傅里叶采集SS-FSE
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标题: HASTE用于颅脑T2WI
TSE-T2WI
HASTE-T2WI
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HASTE-T2WI,单层扫描时间0.8秒
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呼吸触发FSE-T2WI与HASTE-T2WI序列的比较
呼吸触发FSE T2WI
HF-SS-FSE T2WI
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标题: 胆总管下端结石
SS-TSE Projection MRCP
HASTE T2WI MRCP Raw Image
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HASTE MRCP
原始薄层图像
胆总管癌
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HF-SS-FSE序列用于小肠成像
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SIEMENS--IR PHILIPS-- IR GE---- IR
IR = Inversion Recovery
4、反转恢复序列
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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
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Time (ms)
纵向磁化矢量
90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
(Gp:) Time (ms)
(Gp:) 180度脉冲后的纵向弛豫
(Gp:) 纵向磁化矢量
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(Gp:) 180°
(Gp:) 180°
(Gp:) 180°
(Gp:) 90°
反转恢复序列结构图
(Gp:) FID
(Gp:) Echo
TI
TE
TR
IR = 180°预脉冲+SE
自旋回波
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SE序列的T1对比决定于TR,选用的TR接近于组织的T1值可获得较好的T1对比。 IR序列的T1对比决定于TI,选用的TI接近于组织的T1值可获得更好的T1对比。 与SE序列一样,IR序列应选用尽量短的TE尽量剔除T2弛豫对图像对比的影响。 IR序列中,TR应尽量长(TR-TI > 5T1),至少与T2WI的TR一样长。
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IR序列的优点:T1对比很好 IR序列的缺点:扫描时间很长(长TR) 临床应用 增加T1对比,特别是脑灰白质对比 STIR脂肪抑制 T1WI,不宜用于增强扫描
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正文: IR T1WI TE选择最短(全回波) TR大于2000ms 0.5T以下的设备,TI应设置在400-600ms 1.5T的设备上,TI应该设置在700?900ms 3.0T的设备上,TI应该设置在800?1000ms STIR脂肪抑制 T1WI TE选择最短(全回波) TR大于2000ms 0.5T以下的设备,TI设置在90-140ms 1.5T的设备上,TI设置在150?170ms 3.0T的设备上,TI设置在170?190ms
IR序列的对比参数
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(Gp:) IR-T1WI, 冠状面 Philips公司
(Gp:) IR-T1WI,横断面 Siemens公司
(Gp:) SE-T1WI横断面 Siemens公司
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SIEMENS--TIR PHILIPS-- IR-TSE GE---- IR-FSE
TIR = Turbo Inversion Recovery
5、快速翻转恢复序列
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SIEMENS--TIR / TIRM PHILIPS-- IR-TSE / TIR GE---- IR-FSE / FIR
TIR = Turbo Inversion Recovery
2、快速反转恢复序列
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TI
有效TE
TR
(Gp:) 90?
(Gp:) 180?反转
(Gp:) 180?反转
(Gp:) 180? 聚焦
(Gp:) 180? 聚焦
(Gp:) 180? 聚焦
(Gp:) 180? 聚焦
(Gp:) 180? 聚焦
快速反转恢复序列结构
快速自旋回波
IR-FSE=180度反转脉冲+FSE
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Time (ms)
180度脉冲后的纵向弛豫
Mz
脂肪
水
肝脏组织
选择不同TI抑制不同的组织
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IR-TSE可采用不同的TI选择性地抑制一定T1值的组织信号
TR足够长的前提下(TR>5T1),抑制某种组织信号的TI值等于该组织T1的69%(70%)
抑制脂肪的TI=225ms×70%=157.5ms
抑制纯水的TI=3500ms×70%=2500ms
选择不同TI抑制不同的组织
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脂肪抑制 (short TI inversion recovery, STIR ) T2WI 黑水作用(fluid attenuated inversion recovery, FLAIR)----T2-FLAIR 双反转及三反转IR-FSE序列 IR-FSE T1WI----T1-FLAIR
IR-FSE序列的临床应用
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正文: 用于脂肪抑制 低场设备 偏中心部位(如肩关节等) 形态不规则的部位(如颈部软组织) 对比参数(骨关节为例) TR一般大于2000ms,至少大于1500ms ETL=5-15 有效TE=40-80ms 3.0 T:TI=150?180ms 1.0?1.5 T:TI=150?170ms 0.5T以下:TI=90?140ms
(1)STIR T2WI
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标题: STIR-TSE-T2WI
STIR
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TIR-T2WI STIR TI=150ms TR=6000ms ETL=11 TE=90ms Matrix=256×192 Nex=2 TA=3分30秒
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正文: 用于纯水样成分的抑制 颅脑最常用 暴露被脑脊液掩盖的病灶 初步判断病灶的T1值是否接近于纯水 增强后FLAIR 对比参数(骨关节为例) 有效TE=100-120ms ETL=20-40(GE设备无需用户设置,根据有效TE设备自动设置) TI 3.0 T:2200?2800ms 1.0?1.5 T:2000?2500ms 0.5T以下:1800?2000ms TR一般大于4倍TI,至少大于3倍TI
(2)T2-FLAIR
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标题: FLAIR序列
TSE-T2WI
FLAIR (TIR),TI=2500ms
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标题: T2WI与T2 FLAIR序列的比较
FSE-T2WI
FLAIR (TIR)
SE-T1WI增强
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标题: (3)双反转或三反转FIR
正文: 一般的FIR序列每执行一次只使用1个180°反转预脉冲 可以在序列每执行一次使用2个或3个180°反转预脉冲,被称为双反转或三反转脉冲技术 利用这种技术可以依据TI值的不同选择性抑制2种或3种组织的信号
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104张
标题: 多反转FIR序列的应用
正文: 脑白质/灰质分离成像(双反转) 心脏及血管黑血成像(双反转) 心脏及血管黑血成像+脂肪抑制(三反转)
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标题: 双反转FIR序列进行脑灰白质分离成像
脑白质图成像参数: TR=14450ms,TI1=3700ms,TI2=525ms,TE=20ms; 脑灰质图成像参数: TR=10500ms,TI1=3400ms,TI2=325ms,TE=20ms。
飞利浦3.0T扫描机
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标题: 双反转/三反转心脏黑血成像
双反转黑 血
三反转黑血 + 压脂
T1WI
PDWI
T2WI
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标题: (4)T1-FLAIR
正文: FIR T1WI IR+短回波链FSE 利用IR预脉冲增加T1对比 FSE采集缩短了采集时间 T1对比高于SE但低于IR 对比参数 TI 700-900ms(3.0T) 650-750ms(1.5T) 450-500ms(0.3T) TR?2.5-3倍TI 太长和太短的TR都会影响水信号的抑制 TE尽量短(< 20ms)
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IR T1WI
FIR T1WI
SE T1WI
T1-FLAIR的组织对比
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三、梯度回波类序列
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GRE序列是最常用的快速成像序列之一,利用梯度场的反向切换产生回波,它的序列结构特点是:短TR和小偏转角(<90°)
(Gp:) 去相位
(Gp:) 聚相位
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SE
GRE
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利用小角度激发 更短的TR和TE
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SIEMENS-FLASH fast low angle shot PHILIPS- FFE fast field echo GE--- SPGR spoiled gradient recalled acquisition in steady state
1、扰相GRE序列
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正文: 在每个回波采集后,利用一个高强度的扰相梯度使残留的横向磁化矢量失相位。
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标题: (1)、扰相GRE-T1WI
正文: 腹部屏气扰相GRE-T1WI 扰相GRE-2D, 扰相GRE-3D MRA 超快速扰相GRE-3D 对比增强MRA 骨关节扰相GRE-2D, 扰相GRE-3D-T1WI
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标题: A、腹部屏气扰相GRE-T1WI
正文: 临床上最常用的腹部快速T1WI序列 扫描参数: TR 80-150ms TE 4.2ms左右(1.5T) 激发角度:60-90度 优点: 扫描速度快 组织T1对比好 缺点: 屏气不好有伪影
临床应用: 常规上、中腹部T1WI(肝胆胰脾肾) 抑脂扫描清楚显示胰腺 动态增强扫描
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标题: 扰相GRE-T1WI用于肝脏平扫和动态强化
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标题: 扰相GRE-T1WI肝脏动态增强扫描
扰相GRE-T1WI平扫
(Gp:) 扰相GRE-T1WI 动态增强动脉期
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标题: 扰相GRE-T1WI显示胆固醇性结石
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标题: 脂肪抑制扰相GRE-T1WI清楚显示胰腺
(Gp:) 扰相GRE-T1WI
扰相GRE-T1WI + FS
121张
标题: 扰相GRE-T1WI显示肾脏病变
122张
标题: B. 扰相GRE序列MRA
正文: TOF-MRA或PC-MRA TR=20-40ms TE=7ms 2D或3D
(Gp:) 3D-TOF MRA
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124张
(Gp:) T2加权像
(Gp:) T1加权像
(Gp:) 2D-PC MRA
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(Gp:) 3D-TOF HR-MRA
脑血管畸形(A-VM)
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标题: C. 扰相GRE-3D 对比增强MRA
正文: 极短的TR、TE TR: 3-10ms TE: 1-3ms 极快的扫描速度 6-25秒采集15-50层,可进行屏气扫描 可采用减影技术减低背景信号
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3D HR CE MRA
Sense NV Coil-8 Sense 3 CENTRA Pixel Size 0.45X0.45X0.45mm Slice Nr 180 TR 5.4ms TE 2.1ms ST 1’42”
High Spatial Resolution
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(Gp:) 正常手CE-MRA
(Gp:) 雷若氏病
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标题: D. 扰相GRE-T1WI显示关节软骨
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标题: (2)、扰相梯度回波T2*WI
正文: 成像参数: TR 300-800ms TE 15~40ms 激发角度<30度 临床应用: 椎间盘病变 半月板病变 陈旧出血病变
优点: 成像速度快 对关节软骨、半月板、椎间盘显示较好 有利于陈旧出血的显示 缺点: 对其他结构显示欠佳 对磁场不均匀比较敏感
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弥漫性毛细血管扩张症
FSE T2WI
GRE T2*WI
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标题: 扰相GRE-T2*W用于脊柱
正文: 颈椎间盘横断面显示较好 胸、腰椎间盘显示不如TSE-T2WI序列 椎管内结构显示不如TSE-T2WI序列,特别是矢状面
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Siemens OPEN 0.2T 扰相GRE-2D-T2*WI TR=640ms TE=36ms Flip angle=20°
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标题: 扰相GRE-T2*WI显示半月板
正文: 半月板病变显示最敏感 应与SE、TSE相结合 关节软骨也呈高信号,但与关节液重叠,因而显示关节软骨应采用扰相GRE-T1WI+脂肪抑制
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半月板破裂
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SIEMENS-True FISP PHILIPS- Balance FFE GE--- FIESTA Fast Imaging Employing Steady State Acquisition
2、平衡式稳态自由进动序列
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在层面选择方向、相位编码方向及频率编码方向3个方向都利用反向梯度进行相位重聚,达到纵向磁化矢量和横向磁化矢量真正的稳态。
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正文: 很短的TR、TE和很大的翻转角 TR:2-8ms TE:1-4ms 翻转角:40-80度 对比决定于T2*/T1
优点: 组织结构显示好 血管都呈均匀高信号 液体显示为很高信号 成像速度快(0.5-10秒) 缺点: 软组织T2对比差 磁化敏感伪影
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颅脑超快速成像 腹部结构成像 心血管电影 3D采集用于内耳水成像 3D超快速采集用于无创性冠脉成像
临床应用:
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True FISP-T2*WI应用于颅脑
Siemens 1.5T TR=10ms TE=3ms Thickness=6mm Matrix=512×512 NEX=2 TA=10秒
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标题: True FISP T2*WI在腹部的应用
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HCC门脉瘤栓
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十二指肠乳头癌
146张
输尿管癌
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FIESTA序列的软组织对比极差
呼吸触发FSE T2WI+FS
FIESTA
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心脏电影成像
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RCA
LAD
LAD
RCA
冠状动脉成像
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标题: 临床常用的其他脉冲序列
正文: 自由感应衰减序列 自旋回波类序列 自旋回波序列 快速自旋回波及其衍生序列 单次激发快速自旋回波序列 反转恢复类序列 反转恢复序列 快速反转恢复序列 梯度回波类序列 GRE序列基本知识 扰相GRE(2D、3D、3D容积内插快速GRE) 稳态自由进动GRE 平衡式稳态自由进动GRE 磁化准备GRE序列 其他GRE序列(PSIF、DESS、MEDIC、MERGE、COSMIC等) Propeller(Blade)序列 EPI序列 PRESTO、GRASE
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