影像检查在临床医疗工作中使用越来越广泛，每一种影像检查手段都有其独特的优势，优势的背后离不开其本质——成像原理。而磁共振成像原理在影像检查中又最为复杂。
磁共振成像的原理
- 首先，我们通过一个外加磁场及射频脉冲使物体中的原子核发生核磁共振现象，从而获得可探测的横向磁化矢量
- 在射频脉冲撤销后，不同组织按照自身的弛豫特性发生弛豫，由于弛豫时间的不同，导致残留的横向磁化矢量也有所差异，就产生了信号强度的不同，最终反映到图像上，获得了不同组织的对比。
那么本期内容，主要和大家介绍一下MR基本概念、飞利浦MR常用脉冲序列，如自旋回波（spin echo，SE）的基本原理及临床应用。
基本概念
弛豫现象
当我们停止施加射频脉冲后。这时纵向磁化矢量慢慢开始恢复，而横向磁化矢量由于原子核失相位，开始迅速减少。
纵向磁化矢量 是对应组织的纵向弛豫或者T1弛豫曲线恢复的，T1时间是指纵向磁化矢量恢复63%的时间，是组织的固有属性。
横向磁化矢量 是对应组织的横向弛豫或者T2弛豫曲线衰减的，T2时间是指横向磁化矢量衰减63%的时间，同样也是组织的固有属性。
在理想情况下，横向磁化矢量衰减是仅是由于质子间磁场相互干扰造成质子失相位导致的，而实际情况中，由于我们不可能制造出一个100%均匀的主磁场，因此主磁场的不均匀性也会加速质子的失相位。
因此，实际情况中，横向磁化矢量的衰减是T2弛豫与主磁场不均匀性叠加的效果，这种弛豫我们称为T2*弛豫。他远比T2弛豫要快。
这里要再强调一下我们只能测量横向磁化矢量，间接的反应纵向磁化矢量的大小，而不能直接测量纵向磁化矢量。
所谓的扫描序列，就是我们施加的各种梯度场及射频脉冲的排列顺序以及我们采集信号的时机。
首先我们施加一个90°射频脉冲，使纵向磁化矢量翻转到横向，然后在一定的时间后，接收信号，完成一个扫描周期。施加第二个90°射频脉冲，重复上述的步骤。
- 第一个90°射频脉冲到接受回波信号的的时间间隔称为回波时间（TE，
time to echo）。
- 把施加两个90°射频脉冲之间的时间间隔称之为重复时间（TR，the repetition time）。
我们就是通过控制这两个基本参数。来实现不同权重图像的获得。
在TE/2的时候施加一个180°射频脉冲，也叫重聚焦脉冲。
我们通过经典的龟兔赛跑的例子解释一下180°相位重聚脉冲的原理。
在起跑时，龟兔位置是相同的，代表同相位，而后他们的距离将迅速拉开，代表失相位，如果在TE/2时间我们施加一个180°射频脉冲，使他们方向反向翻转，那么在又经过TE/2时刻后，龟兔将由处于同一位置，即重新同向。
90°射频脉冲与180°重聚焦脉冲，就组成了磁共振最经典的自旋回波序列（SE）。
首先，我们给予一个90°射频脉冲使纵向磁化矢量完全翻转，而后纵向磁化矢量就从零开始遵循组织的T1弛豫特性开始恢复。如果我们在两种组织的纵向磁化矢量没有完全恢复时（即较短的TR时间），就给予下一个90°脉冲，那么此时，两个组织翻转到横向的磁化矢量是不同的，而如果我们立刻采集信号（即TE时间较短），此时横向磁化矢量还来不及受T2弛豫的影响发生衰减，那此时我们获得信号差异主要是由于两个组织T1弛豫时间的差异造成。
因此，短TR短TE，我们就会获得T1权重的图像。
先施加一个90°射频脉冲，而后纵向磁化矢量开始恢复。这一次，如果我们等两种组织的纵向磁化矢量完全恢复后（较长的TR时间），再给予下一个90°射频脉冲，那么此时，两个组织翻转到横向的磁化矢量是相同的，并不能区分组织的T1弛豫差异，而如果我们再经过一个相对较长TE时间再采集信号，此时横向磁化矢量衰减的差异主要是由两种组织T2弛豫特性的差异造成的，
因此，长TR长TE，我们就会获得T2权重的图像。
如果我们使用一个长TR，而后立刻采集信号（短TE），这时两种组织的信号强度既不能反映T1弛豫特性，也不能反映T2弛豫特性。而完全是由组织的质子含量多少决定的。
因此，长TR短TE，就会获得质子（PD）加权图像。
飞利浦MR常用脉冲序列
介绍完MR的基本概念，我们首先来看一下飞利浦MR常用脉冲序列里面最经典的自旋回波，主要分为2个方面：
- 基本原理
- 临床应用
自旋回波（SE， spin echo）
基本原理
自旋回波序列结构非常简单，就是一个90°激发脉冲后面跟一个180°重聚焦脉冲，通过三个方位的梯度编码后采集信号。
SE序列特点：
优点：
1、序列结构简单，信号变化容易解释
2、图像具有良好的信噪比
3、图像的组织对比度好
4、对磁场均匀度敏感性低，磁化率伪影很轻
缺点：
一次激发仅采集一个回波，序列采集时间长，T2WI很少使用，特别是体部成像，容易产生伪影。
目前在临床使用已经越来越少，仅在部分头颅、脊柱的T1W序列中仍有使用。
快速自旋回波（TSE，turbo spin echo）
既然SE扫描速度慢，那么有没有“加速版”的SE序列呢？我们来看一下快速自旋回波。
快速自旋回波（TSE，turbo spin echo），首先它有一个90°射频脉冲，然后施加180°的重聚焦脉冲，再采集信号，单看前面这一部分，它就是一个SE序列，那这个SE序列之后怎么给它加速呢？
我们在采集完第一个信号后，这个序列不结束，我们再给予一个180°的脉冲，再采集信号，这样重复多个180°脉冲，就能采集很多个信号，于是K空间中的多条线可以在一个90°脉冲后采集，然后进行填充，这样的话图像采集的速度就加快了。
我们看这里面的4个信号，我用了四种不同的颜色来表示，有红色、黄色、绿色、蓝色，为什么要做这样一种标注的，是因为这4个回波它是不一样的，除了可以看到它的幅度不一样，其次它的对比度也是不一样的。
- 首先它的幅度不同，我们可以想象一下，如果我们采集4个大小完全相同的回波进行叠加，那么它的信噪比会成倍的上升的。但是实际上这4个回波幅度是不一样，越靠后回波幅度越小。如果第一个红色跟最后一个蓝色回波大小相差很大，那么图像就会出现一个模糊效应，因此我们不能在一个90°激发脉冲后施加“无限”个180°脉冲。
- 这4个回波我们采集的时候它的回波时间（TE）也是不一样的，第一个比较短，最后一个回波相对来说TE就很长，那么它的对比度就会不一样，把每一个回波填充到K空间的中心，出来的图像的对比度就会有区别的。
我们把四个回波分别填充到各自的K空间里，一次激发分别采集这四个回波，分别填充到各自的K空间中，然后第二次激发，再采集，直至填满K空间。
每个K空间中的TE是相同的，但是这4个K空间有其各自的TE，那么呈现出来图像的对比度应该是不一样的。
我们通过实际的图像来观察不同的TE对图像的影响。
这一组四个图像，它的其它参数都是一样的，但他们的TE不同，从20ms到40ms、再到60ms、一直到80ms，我们可以很清楚的看到，随着TE的增强，它的T2权重越来越大，侧脑室里面的脑脊液从低信号的，到等-低信号，到稍高信号，直至高信号，因此我们得出结论TE越长，它的T2权重越重。
临床应用
目前TSE序列在临床应用比较多，因为它的采集时间相对较快，图像质量好，像T1加权成像，我们现在用SE序列就很少了，大部分都用TSE序列，如大关节、脊柱、盆腔等。
T2WI我们分为3种类型来看，分别是：
- 短TSE factor，2-10个回波链
- 中等TSE factor，10-20个回波链
- 长TSE factor，>20个回波链
这里我们要引入一组新的概念回波链（TSE factor）、回波间隙（Echo Spacing，ES）、有效TE（Effective TE）
回波链（TSE factor） 90°脉冲后用180°脉冲所采集的回波数目。TE和填充K空间的方式都能决定回波链长度。通常TE越长，回波链越长。
- 当回波链是偶数时，有效TE介于两个回波之间。举一个例子，TSE factor=16时，有效TE在第8和第9个回波之间
- 当回波链为奇数时，有效TE则为单个回波。举一个例子，TSE factor=15时，有效TE为第8个回波
回波间隙（Echo Spacing，ES） 是回波链中，两个回波中点的时间间隔。
TSE factor特点：
- TSE factor越大，扫描时间越短，SNR越低
- TSE factor越大，后部回波幅度越小，模糊效应越大
- TSE factor越大，脂肪组织信号越强
- TSE factor越大，SAR越高
ES特点：
- ES越小，模糊效应越轻
- ES越小，允许更长的TSE factor
- ES越小，脂肪组织信号越强
- ES越小，SAR越高
有效TE（Effective TE）是指填充在K空间中心的TE时间。
K空间中心决定对比，外周决定细节。根据不同的K空间填充方式，可能获得不同的有效TE，那么图像的对比度就会有所差异。
短TSE factorT2对比与SE最为接近。
中等TSE factor扫描时间较短TSE factor更短，但是T2对比有所下降，因为T2对比度仍能满足临床需求，因此为目前临床上使用最为广泛。
成像速度更快，可用于屏气扫描。
由于长TSE factor，填充K空间中心的有效TE也会随之延长，有效TE常>100ms，TE越长，水的权重会越重，可以用来做水成像，如MRCP、MRU等。
转自： MR Education
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