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【影像基础】MRI基础系列1

【影像基础】MRI基础系列1 平阳影像苑
2021-02-03
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磁共振脉冲序列基本知识


概念影响磁共振组织信号强度的因素是多种多样的,我们可以调整射频脉冲、梯度磁场及信号采集时刻来确定何种因素对组织的信号强度及图像的对比起决定性作用,射频脉冲的调整主要包括带宽(频率范围)、幅宽(强度)、何时施加及持续时间等;梯度场的调整包括梯度场施加方向,梯度场场强和实施加及持续时间等。我们把射频脉冲、梯度场和信号采集时刻等相关各参数的设置及其在时序上的排列,称为磁共振脉冲序列。


基本构建:

一般脉冲序列的一个周期中包括射频脉冲、梯度脉冲和MR 信号采集。射频脉冲包含用以激发氢质子的激发脉冲、使质子群相位重聚的复相脉 冲以及反转恢复序列等;梯度脉冲包括层面选择梯度、相位编码梯度、频率编码梯度(也称读出编码),用以空间定位;形成的MR 信号也称为回波。完成一个层面的扫描和信号数据采集需要重复多个周期。以SE序列为例如下图:


脉冲序列时间相关概念及影响因素


重复时间( repetition timeTR

重复时间是指脉冲序列相邻两次执行时间间隔。在单次激发序列中,由于只有一个激发射频脉冲,TR 等于无穷大。TR 时间影响被 RF 激发后质子的弛豫恢复情况,TR 长、恢复好。TR 延长,信噪比提高,可允许扫描的层数增多,T2 权重增加, T1 权重减少,但检查时间延长;TR 时间缩短,检查时间缩短,T 1 权重增加,信噪比降低, 可允许扫描的层数减少,T2 权重减少。


回波时间( echo timeTE

回波时间是指从激发脉冲与产生回波之间的间隔时间。在多回波序列中, 激发 RF 脉冲至第 1 个回波信号出现的时间称为TE1,至第 2 个回波信号的时间叫做TE2,依次类推。在MRI 成像时,回波时间与信号强度成反相关, TE 延长,信噪比降低,但T2 权重增加。TE 缩短,信噪比增加, T1 权重增加, T2 对比减少。

 

有效回波时间 (effective echo timeETE)

有效回波时间是指与最终图像对比最相关的回波时间。 对于具有多个回波的快速成像序列, 不同回波分别填充到 k 空间的不同位置, 每个回波的 TE 值是不同的,填充到 k 空间中央的回波决定图像的对比,其 TE 值为 ETE


反转时间( inversion timeTI

反转时间是指反转恢复类脉冲序列中,180°反转脉冲与 90°激励脉冲之间的时间间隔。


信号激励次数 (number of excitationsNEX)

信号激励次数又叫信号采集次数(number of acquisitions;NA) 。它是指每一个相位编码步级采集信号的重复次数。NEX 增大,有利于增加图像信噪比和减少图像伪影,但是所需的扫描时间也相应延长。


回波链长度 (echo train lengthETL)

回波链长度是指每个TR 时间内用不同的相位编码来采样的回波数。ETL 是快速成像序列的专用参数。对于传统序列, 每个 TR 中仅有一次相位编码,在快速序列中,每个TR 时间内可进行多次相位编码,使数据采集的速度成倍提高。


回波间隔时间 (echo spacingES)

回波间隔时间是指快速成像序列回波链中相邻两个回波之间的时间间隔。ES 长短影响 TE 时间的长短。


采集时间:(acquisition  timeTA

也称扫描时间,是整个脉冲序列完成信号采集所需要的时间;计算公式TA=TRxnxNEX,(nNEX=1TR需要重复的时间)TA的长度与TRNNEX成反比


空间分辨力相关概念


层厚  slice  thickness

是由层面选择梯度场强和射频脉冲的带宽来决定的,在二维图像中层厚越薄,图像在层面,选择方向的空间分辨率越高,但由于提速体积变小,图像信噪比降低,因此,选择层厚的时候,既要考虑到空间分辨率,也要考虑到图像信噪比


层间距(slice gap

是指相邻两个层面之间的距离。磁共振层面成像市通过选择性的射频脉冲来实现的,由于受到梯度场线性、射频脉冲的频率特性等影响,实际上扫描层面附近质子也会受到激励,这样就会造成层面与层面之间的信号受到影响,称为层面干扰或层面污染,为了减少此种效应,二维MRI需要一定的层间距。


视野( FOV

视野由图像水平和垂直两个方向的距离确定的。最小FOV 是由梯度场强的峰值和梯度间期决定的。


图像采集矩阵

代表沿频率编码和相位编码方向采集的像素数目,图像采集矩阵=频率编码次数 ×相位编码次数。频率编码方向上的像素多少不直接影响图像采集时间,而相位编码方向上的像素数目决定与相位编码的步级数,因而数目越大,图像采集时间越长;磁共振图像像素与成像体素一 一对应在其他成像参数不变的前提下,矩阵越大,成像体素内越小,图像层面内的空间分辨率越高。

 

偏转角度(flip angle)

在射频脉冲的激发下, 质子磁化矢量方向将发生偏转,其偏离的角度称为翻转角或激发角度。翻转角的大小是由RF 能量所决定的。常用的翻转角有 90°和 180°两种,相应的射频脉冲分别被称为90°和 180°脉冲。在快速成像序列中,经常采用小角度激励技术,其翻转角小于90°。


吕达飞/文


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