《第05節(jié)反轉(zhuǎn)恢復(fù)及快速反轉(zhuǎn)恢復(fù)序列》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《第05節(jié)反轉(zhuǎn)恢復(fù)及快速反轉(zhuǎn)恢復(fù)序列（5頁珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、第五節(jié)反轉(zhuǎn)恢復(fù)及快速反轉(zhuǎn)恢復(fù)序列 在前面第3節(jié)自由感應(yīng)衰減類序列中，我們?cè)?jiǎn)要介紹了反轉(zhuǎn)恢復(fù)序列，但實(shí)際上，目 前無論是反轉(zhuǎn)恢復(fù)（inversion recovery，IR）還是快速反轉(zhuǎn)恢復(fù)序列（fast inversion recovery， FIR）一般采集的是自旋回波。在本節(jié)中我們將重點(diǎn)介紹反轉(zhuǎn)恢復(fù)的原理、IR和FIR序列的 結(jié)構(gòu)和臨床應(yīng)用。 一、反轉(zhuǎn)恢復(fù)的原理 我們都知道，給主磁場(chǎng)中進(jìn)動(dòng)的質(zhì)子施加一個(gè)射頻脈沖，只要射頻脈沖的頻率與質(zhì)子的 進(jìn)動(dòng)頻率相同，質(zhì)子將發(fā)生共振，即低能級(jí)的質(zhì)子獲得能量越遷到高能級(jí)狀態(tài)，在宏觀上則 表現(xiàn)為磁化矢量的偏轉(zhuǎn)。宏觀磁化矢量偏轉(zhuǎn)的角度與射頻脈沖的能量有

2、關(guān)，能量越大偏轉(zhuǎn)角 度越大，我們把能夠使宏觀磁化矢量偏轉(zhuǎn)某個(gè)角度的射頻脈沖稱為某角度脈沖，如90。脈沖、 小角度脈沖（偏轉(zhuǎn)角度小于90。）、180。脈沖等。反之，宏觀磁化矢量偏轉(zhuǎn)角度越大則表示質(zhì) 子獲得的能量越大，射頻脈沖關(guān)閉后質(zhì)子所需要釋放的能量也越大，被激發(fā)的組織的縱向弛 豫所需要的時(shí)間就越長(zhǎng)。 如果用180。射頻脈沖對(duì)組織進(jìn)行激發(fā)，將使組織的宏觀縱向弛豫矢量偏轉(zhuǎn)180。，即偏 轉(zhuǎn)到與主磁場(chǎng)相反的方向上，因此該180。脈沖也稱為反轉(zhuǎn)脈沖。180。脈沖的能量相當(dāng)于90。 脈沖的2倍，因此縱向磁化矢量完全恢復(fù)所需時(shí)間也明顯延長(zhǎng)（圖36）。我們把具有180。 反轉(zhuǎn)預(yù)脈沖的序列統(tǒng)稱為反轉(zhuǎn)恢復(fù)類序

3、列。 具有180。反轉(zhuǎn)預(yù)脈沖的序列具有以下共同特點(diǎn)：（1）由于180。脈沖后組織縱向弛豫過 程延長(zhǎng)，組織間的縱向弛豫差別加大，即T1對(duì)比增加，相當(dāng)于90。脈沖的2倍左右（圖36）； （2）180。脈沖后，組織的縱向弛豫過程中，其縱向磁化矢量從反向（主磁場(chǎng)相反方向）最 大逐漸變小到零，而后從零開始到正向（主磁場(chǎng)相同方向）逐漸增大到最大，如果當(dāng)某組織 的縱向磁化矢量到零的時(shí)刻給予90。脈沖激發(fā)，則該組織由于沒有宏觀縱向磁化矢量因此沒 有橫向磁化矢量產(chǎn)生，該組織就不產(chǎn)生信號(hào)，利用這一特點(diǎn)可以選擇性抑制一定T1值的組 織信號(hào)（圖36b）；（3）反轉(zhuǎn)恢復(fù)類序列中，我們把180。反轉(zhuǎn)脈沖中點(diǎn)與90。脈沖

4、中點(diǎn)的時(shí)間 間隔定義為反轉(zhuǎn)時(shí)間（inversion time， TI），選擇不同的TI可以制造出不同的對(duì)比，也可選 擇性抑制不同T1值的組織信號(hào)。 a b 圖36 180。反轉(zhuǎn)預(yù)脈沖后與90。脈沖后組織縱向弛豫的比較 圖中縱坐標(biāo)為縱向磁化矢量（Mz）的大 ?。ㄒ裕ケ硎荆?，橫坐標(biāo)為時(shí)間（以ms表示）；細(xì)曲線為甲組織的縱向弛豫曲線，粗曲線為乙組織的縱向 弛豫曲線，甲組織的縱向弛豫速度快于乙組織。圖a示90。脈沖后兩種組織開始縱向弛豫，經(jīng)過TR后兩種 組織的縱向磁化矢量的差別即T1對(duì)比。圖b示180。脈沖使縱向磁化矢量偏轉(zhuǎn)到反方向，180。脈沖結(jié)束后， 兩種組織開始縱向弛豫，縱向磁化矢量從反

5、向最大逐漸縮小到零，又從零逐漸增大到正向最大，同時(shí)由于 縱向弛豫過程延長(zhǎng)，甲組織和乙組織的T1對(duì)比加大，約為90。脈沖激發(fā)后的2倍。 二、反轉(zhuǎn)恢復(fù)（inversion recovery，IR）序列 IR序列是個(gè)T1WI序列，該序列先施加一個(gè)180。反轉(zhuǎn)預(yù)脈沖，在適當(dāng)?shù)臅r(shí)刻施加一個(gè) 90。脈沖，90。脈沖后馬上施加一個(gè)180。復(fù)相脈沖，采集一個(gè)自旋回波，實(shí)際上就是在SE序 列前施加一個(gè)180。反轉(zhuǎn)預(yù)脈沖（圖37）。IR序列中，把180。反轉(zhuǎn)脈沖中點(diǎn)到90。脈沖中點(diǎn)的 時(shí)間間隔定義為反轉(zhuǎn)時(shí)間（TI），把90。脈沖中點(diǎn)到回波中點(diǎn)的時(shí)間間隔定義為TE，把相鄰 的兩個(gè)180。反轉(zhuǎn)預(yù)脈沖中點(diǎn)的時(shí)間間隔

6、定義為TR。為了保證每次180。反轉(zhuǎn)脈沖前各組織的 縱向磁化矢量都能基本回到平衡狀態(tài)，要求TR足夠長(zhǎng)，至少相當(dāng)于SE T2WI或FSE T2WI 序列的TR長(zhǎng)度。因此IR序列中T1對(duì)比和權(quán)重不是由TR決定的，而是由TI來決定的。 IR序列具有以下特點(diǎn)：（1）T1對(duì)比最佳，其T1對(duì)比相當(dāng)于SE T1WI的2倍；（2）一 次反轉(zhuǎn)僅采集一個(gè)回波，且TR很長(zhǎng)，因此掃描時(shí)間很長(zhǎng)，TA相當(dāng)于SE T2WI序列。 鑒于上述特點(diǎn)，IR序列一般作為T1WI序列，在臨床上應(yīng)用并不廣泛，主要用于增加 腦灰白質(zhì)之間的T1對(duì)比，對(duì)兒童髓鞘發(fā)育研究有較高價(jià)值。IR序列也可用作脂肪抑制 （STIR）或水抑制（FLAIR

7、），但由于掃描時(shí)間太長(zhǎng)，現(xiàn)在STIR或FLAIR 一般采用快速反 轉(zhuǎn)恢復(fù)序列來完成。 180°反轉(zhuǎn)脈沖 180°復(fù)相脈沖 180°反轉(zhuǎn)脈沖 TR 圖37 IR序列結(jié)構(gòu)示意圖IR序列由一個(gè)180°反轉(zhuǎn)預(yù)脈沖后隨SE序列構(gòu)成。把180°反轉(zhuǎn)預(yù)脈沖中 點(diǎn)到90°脈沖中點(diǎn)的時(shí)間間隔定義為反轉(zhuǎn)時(shí)間（TI），TI是決定圖像的T1對(duì)比和權(quán)重。把90。脈沖中點(diǎn)到回 波中點(diǎn)的時(shí)間間隔定義為回波時(shí)間（TE），IR T1WI序列應(yīng)該選擇很短的TE，以盡量剔除T2弛豫對(duì)圖像 的污染。把兩個(gè)相鄰的180°反轉(zhuǎn)預(yù)脈沖中點(diǎn)的時(shí)間間隔定義為TR，IR序列中應(yīng)該選擇很長(zhǎng)的TR （至少相 當(dāng)于 SE T2WI 或 F

8、SE T2WI 的 TR）。 180° 180° 180° 180° 180° 反轉(zhuǎn) 100% 圖38 FIR序列結(jié)構(gòu)及STIR、FLAIR序列原理示意圖 圖a為FIR序列結(jié)構(gòu)圖。FIR序列先施加一 個(gè)180°反轉(zhuǎn)脈沖，在適當(dāng)時(shí)刻（TI）再施加一個(gè)90。脈沖，90°脈沖后利用多個(gè)180°復(fù)相脈沖（圖中為3個(gè)） 采集多個(gè)自旋回波，因此存在回波鏈（圖中ETL=3）?？梢园鸦夭ㄦ溨械娜魏我粋€(gè)回波填充在K空間中央， 我們把90°脈沖中點(diǎn)與填充K空間那個(gè)回波中點(diǎn)的時(shí)間間隔定義為有效TE。兩個(gè)相鄰的180°反轉(zhuǎn)脈沖中點(diǎn) 的時(shí)間間隔定義為TR。圖b為STIR和FLAIR序列原理示意圖。圖中縱坐

9、標(biāo)為縱向磁化矢量（Mz）的大 ?。ㄒ裕ケ硎荆瑱M坐標(biāo)為時(shí)間（以ms表示）；細(xì)曲線為脂肪組織的縱向弛豫曲線，粗曲線為腦脊液的縱 向弛豫曲線。180°反轉(zhuǎn)脈沖后，兩種組織將發(fā)生縱向弛豫，即縱向磁化矢量發(fā)生從一100%到零到100%的 變化。由于兩種組織縱向弛豫速度不同，縱向磁化矢量從一100%到零所需時(shí)間不同，脂肪組織需要很短的 時(shí)間（即圖中t0到〃），如果選擇TI等于〃，則90°脈沖施加時(shí)，脂肪組織的縱向磁化矢量等于零，因而也 沒有橫向磁化矢量的產(chǎn)生，脂肪組織的信號(hào)被抑制（即STIR）；腦脊液的縱向磁化矢量從一100%到零所需 的時(shí)間很長(zhǎng)（即圖中t0到t〃），如果選擇TI等于t〃，同樣的道理，腦

10、脊液的信號(hào)被抑制（即FLAIR）。 三、快速反轉(zhuǎn)恢復(fù)序列 快速反轉(zhuǎn)恢復(fù)（fast inversion recovery， FIR）序列也稱 TIR （turbo inversion recovery） 序列或反轉(zhuǎn)恢復(fù)快速自旋回波（IR-FSE）序列，在本教材中我們統(tǒng)一稱為FIR序列。 了解反轉(zhuǎn)脈沖的原理和IR序列后，F(xiàn)IR序列的理解就非常簡(jiǎn)單了，IR序列是由一個(gè)180° 反轉(zhuǎn)預(yù)脈沖后隨一個(gè)SE序列構(gòu)成的，而FIR序列則是一個(gè)180°反轉(zhuǎn)預(yù)脈沖后隨一個(gè)FSE 序列構(gòu)成的（圖37a）。由于FIR序列中有回波鏈的存在，與IR相比，成像速度大大加快了， 相當(dāng)于FSE與SE序列的成像速度差別。

11、FIR序列具有以下特點(diǎn)：（1）與IR序列相比，F(xiàn)IR序列成像速度明顯加快，在其他成 像參數(shù)不變的情況下，TA縮短的倍數(shù)等于ETL； （2）由于回波鏈的存在，F(xiàn)IR T1WI序列的 T1對(duì)比因受T2的污染而降低，不如IR序列；（3）由于回波鏈的存在，可出現(xiàn)與FSE序列 相同模糊效應(yīng)；（4）與FSE T1WI序列相比，由于施加了 180°反轉(zhuǎn)預(yù)脈沖，F(xiàn)IR T1WI序列 的T1對(duì)比有了提高；（5）選擇不同的TI可選擇性抑制不同T1值組織的信號(hào)（圖37b），抑 制某種組織信號(hào)的TI等于該組織T1值的69% （一般用70%計(jì)算）。 鑒于上述特點(diǎn)，F(xiàn)IR序列在臨床上主要用于： 1. FIR T1WI

12、 FIR T1WI在臨床的應(yīng)用近年來逐漸增多，根據(jù)所選的成像參數(shù)不同F(xiàn)IR T1WI序列的TA一般與SE序列相近或略短于SE T1WI序列。該序列在臨床上主要用于腦 實(shí)質(zhì)的T1WI，灰白質(zhì)的T1對(duì)比優(yōu)于SE T1WI序列或FSE T1WI序列，但不及IR T1WI序 列。以1.5 T的掃描機(jī)為例，一般TR=2000?2500 ms，TI=750 ms，ETL=4?8，把回波鏈 中的第一個(gè)回波填充在K空間中央（即選擇最短的有效TE）。由于組織的T1值隨主磁場(chǎng)場(chǎng) 強(qiáng)不同而變化，因此不同場(chǎng)強(qiáng)的掃描機(jī)應(yīng)該對(duì)成像參數(shù)作相應(yīng)調(diào)整。 2. STIR序列 短反轉(zhuǎn)時(shí)間的反轉(zhuǎn)恢復(fù)(short TI inver

13、sion recovery, STIR)序列最初米 用的是IR序列，目前一般采用FIR序列來完成。主要用于T2WI的脂肪抑制，因?yàn)橹窘M 織的縱向弛豫速度很快，即T1值很短，在1.5 T的掃描機(jī)中，脂肪組織的T1值約為200?250 ms, 180。脈沖后，脂肪組織的宏觀縱向磁化矢量從反向最大到零所需要的時(shí)間為其T1值的 70%，即140?175 ms，這時(shí)如果施加90。脈沖(即TI=140?175 ms )，由于沒有宏觀縱向 磁化矢量，就沒有宏觀橫向磁化矢量的產(chǎn)生，脂肪組織的信號(hào)被抑制(圖37b)。采用很短 的TI是該序列名稱的來由。 在1.5 T的掃描機(jī)中，STIR序列一般TI選擇在15

14、0 ms左右，TR大于2000 ms，ETL 和有效TE根據(jù)不同的需要進(jìn)行調(diào)整。利用STIR技術(shù)進(jìn)行脂肪抑制比較適用于低場(chǎng)強(qiáng)MRI 儀。 3. FLAIR序列 在進(jìn)行腦部或脊髓T2WI時(shí)，當(dāng)病變相對(duì)較小且靠近腦脊液時(shí)(如大腦 皮層病變、腦室旁病變)，呈現(xiàn)略高信號(hào)或高信號(hào)的病灶常常被高信號(hào)的腦脊液掩蓋而不能 清楚顯示，如果在T2WI上能把腦脊液的信號(hào)抑制下來，病灶就能得到充分暴露。 液體抑制反轉(zhuǎn)恢復(fù)(fliud attenuated inversion recovery，F(xiàn)LAIR)即黑水序列可以有效地 抑制腦脊液的信號(hào)。FLAIR序列實(shí)際上就是長(zhǎng)TI的FIR序列，因?yàn)槟X脊液的T1值很長(zhǎng)，

15、在 1.5 T 掃描機(jī)中約為 3000 ?4000 ms，選擇 TI= (3000 ?4000 ms)x70%= 2100 ?2800 ms， 這時(shí)腦脊液的宏觀縱向磁化矢量剛好接近于零，即可有效抑制腦脊液的信號(hào)(圖37b)。 在臨床實(shí)際應(yīng)用中，1.5 T掃描機(jī)一般TI選為2100?2500 ms，TR常需要大于TI的3-4 倍以上，ETL及有效TE與FSE T2WI相仿。 4. 反轉(zhuǎn)恢復(fù)單次激發(fā)FSE利用180。脈沖反轉(zhuǎn)預(yù)脈沖與單次激發(fā)FSE相結(jié)合可得到反 轉(zhuǎn)恢復(fù)單次激發(fā)FSE (IR-SS-FSE)序列。IR-SS-FSE序列也可采用STIR技術(shù)進(jìn)行脂肪抑制 或采用FLAIR技術(shù)抑制腦脊液信號(hào)。