第三章 磁共振成像原理

  • 傅里叶变换简介
  1. 傅里叶级数
  1. 周期函数的傅里叶级数：周期函数可表示为正弦和余弦的无穷级数，即复杂的周期函数f(t)可以被展

开成三角函数之和，其物理意义在于，一个复杂的周期运动可堪称许多不同

频率的简谐振动的叠加

  1. 傅里叶变换
  1. 傅里叶变换：令周期T趋于无穷大，一切函数都可以看作是周期函数，就可以求得它的傅里叶变换。

傅里叶变换就是将信号从时域变至频域，频域函数F(w)叫做原信号f(t)的频谱

  1. MRI中常用的傅里叶变换
  1. 矩形脉冲：用宽度为t的矩形脉冲可以激发出2Π/t范围内的频率，可以通过改变波宽t来选择性激

励某些频带范围的自旋核；t越短，它覆盖的频率范围就越宽

  1. σ脉冲：用一个强而尖的脉冲去近似σ函数，在频率域上就可以得到等幅的所有频率，可以使被检体

中的所有磁性核得到激励

——频谱反映了原函数在频率上的特征，利用傅里叶变换技术，可以实现对不同函数的频率分解。在MRI中，为了对一定共振频率范围内的质子都进行激发，必须使用时域内的矩形脉冲作为激励的能量

  • 梯度场及其作用

——在MRI成像中，需要通过梯度场对体素进行定位，进一步才能采集每个体素所发出的NMR信号

  1. 梯度磁场的产生
  1. 拉莫尔方程：根据拉莫尔方程，改变磁场B就能改变共振频率w，如果使扫描平面内的每一点都具有

不同的磁场强度，那么原子核就可以在不同频率下共振

  1. 具体做法：在主磁场B0上叠加一个变化的小磁场ΔB，从而使各处的磁场得以改变，ΔB称为梯度磁

场，是一个沿着直角坐标系某坐标方向线性变化的磁场

  1. MRI的梯度磁场系统：在x、y、z三个方向均使用梯度磁场
  1. 三个梯度磁场的使用
  1. 梯度磁场的使用：首先进行选择扫描层面，由层面选择梯度完成，当分别用Gx、Gy、Gz做层面选择

梯度时，就可以实施矢状位、冠状位、横轴位的成像；层面选定后，用其余两个梯

度就看精确确定其坐标位置，分别叫频率编码和相位编码，也就是说，Gx、Gy、Gz

共同确定了一个空间点的坐标

  1. 梯度磁场与主磁场的叠加
  1. 梯度磁场的使用：主磁场B0是匀强磁场，梯度磁场ΔB的方向和大小都是变化的，使得B0+ΔB发生

梯度性变化

  • 磁共振成像法概述

——MRI是一种低灵敏度、高噪声的成像技术

  1. 成像法及其分类

——MRI图像实际上是有关组织体素发出的共振信号在平面上的分布

  1. 需要解决的问题：第一个需要解决的问题是空间编码，把研究对象简化为nxxnyxnz个体素，用磁场值

来标记共振核的空间位置；第二个需要解决的问题是依次测量出每个体素的信号，

并完成图像重建

  1. MRI成像法分类：点成像、线成像、面成像、体成像
  1. 点成像法：对每一个体素的NMR信号逐一地进行测量
  2. 线成像法：一次采集一条扫描线数据
  3. 面成像法：一次性获得整个平面信息的成像方法
  4. 三维体积成像法：不使用选层梯度，选层的空间定位由第二个相位编码梯度完成
  1. 关于成像方法的讨论
  1. 成像方法关键指标：灵敏度、空间分辨率、成像时间是衡量成像方法优劣的关键指标。灵敏度通常由SNR来反映，成像时间与分辨率的要求相矛盾
  2. 成像方法共同点：选择RF脉冲波的带宽和形状，并控制梯度场来选取点、面、层面甚至体积
  3. 不同成像方法比较：点法和线法优点是比较简单，但是SNR较低，成像时间长；回波平面法成像时间最短且SNR较高；普通面成像法是现在的主流成像法；体积成像的优点是SNR高，但很耗费时间
  • MRI的空间定位及图像重建
  1. 梯度场的模型
  1. 梯度场模型：梯度场在一个周期内先上升，到达预定值，再下降，然后进入新的一个周期
  1. 梯度场的斜率：梯度场的斜率是梯度系统的重要指标，其斜率越大，系统的性能越好
  1. 层面的选择
  1. MRI系统的坐标系：坐标原点在磁体中心，z轴与B0反向
  1. 解剖学的三个标准断面：矢状面：于前后方向将人体纵断为左右两部的断面

额状面（冠状面）：于左右方向将人体纵断为前后两部的断面

水平面（横断面）：于水平方向将人体纵断为上下两部的断面

  1. 层面的选择：MRI层面选择通过三维梯度的不同组合来实现
  1. 层面的选择示例：以横断面成像为例，此时Gz为选层梯度，通过选择性激励，也就是用一个有限频

宽的射频脉冲进行共振激发；在z方向施加梯度后，z轴各层面上质子的进动频率为

wz，其是z坐标的函数，对于每一层称为等自旋面；一般在选择性激励时多用sinc

函数；层面厚度是重要的成像参数，受到梯度场强度和RF脉冲的带宽影响，一般通

过增大梯度使层面变薄

  1. 相位补偿脉冲：由于层面有一定厚度，层面内质子群的进动有相位发散，常在选层梯度脉冲后紧接着

再施加一相反的梯度脉冲，称为180°相位重聚焦梯度，其目的是使层面内的质子相

位相干，补偿信号的幅度降低

  1. 层面内信号的定位

——经过选层后，NMR信号已经被限定在指定平面内，需要进一步对信号加以区分，也就是层内编码。通过二维傅里叶变换就可以把频率和相位表示的差别转换为体素空间位置的差别

  1. 相位编码：利用相位编码梯度磁场造成质子有规律的进动相位差，利用y方向上的梯度磁场Gy，使y

方向上各体素所处的磁场强度不同，从而导致进动频率不同，必然导致进动相位不同，ty

时刻后关断相位编码梯度，进动频率恢复至Gy作用前的频率，但是进动相位差被保留了下

来。相位编码梯度只是瞬间接通，也就是工作在脉冲状态，对于一个128x128的图像来说，

需要128个相位编码步才能完成。在Gy作用期间，体素所发出的RF信号并不利用，因此，

相位编码又叫准备梯度

  1. 频率编码：相位编码之后，在x方向形成了一行行的等自旋线，为了得到x方向的位置信息，还需加

入频率编码梯度磁场Gx，由于Gx+存在，沿着x方向的各体素的进动频率不一致，完成了频

率编码

  1. 梯度周期与成像时序

——成像扫描周期是指MRI采集一次数据所需要的时间，对于nxxny的二维图像，至少需要ny次成像周期才能获得重建一副图像所需要的数据

  1. t0：层面选择梯度+90°射频脉冲：选择层面并使宏观磁化矢量M倾倒在xoy平面
  2. t1：相位编码梯度：对层面内的体素进行相位编码
  3. t2：层面选择梯度+180°射频脉冲：重聚焦相位
  4. t3：频率编码梯度：对层面内相位编码后的体素进行频率编码
  5. t4：频率编码梯度：采样从回波信号的峰值开始
  6. t5：延迟时间开始：给予时间宏观磁化矢量M恢复至稳定态
  7. t6：下一个成像周期开始：t0到t6称为重复时间TR，t0到t4称为回波时间TE

——对于ny行的图像，至少需要ny各相位编码步，重复ny次扫描周期才能完成，每个周期中的Gx的大小不变，Gy的大小逐渐增加

——总扫描时长的估算：ttotal=nyxTRxNSA，NSA为信号采集（叠加平均）次数，总的扫描时长与频率编码方向上的像素数nx无关，由于需要使受激的自旋系统充分弛豫，TR一般较长，因此成像周期总只有约5%的时间用于信号采集

  1. 图像重建的基本思路

——图像重建就是根据NMR符合信号的采样值计算出图像，此处以二维傅里叶变换法为例

  1. 原始数据：通过重复扫描，得到一组足够重建一副图像的数据，它含有各体素空间信息的NMR信号

采样值

  1. 谱空间：通过二维傅里叶变换，得到二维谱，将相位差和频率差分解出来，称为解码过程
  2. 灰度图像：将谱的幅度转换为灰度值，并与其空间位置对应，得到所需要的二维灰度图像
  • 脉冲序列概述

——脉冲序列是各种参数测量技术的总称，脉冲的幅度、宽度、间隔时间以及施加顺序都会直接影响NMR信号的产生和空间编码过程

  1. 脉冲序列的构成、表达和分类
  1. 脉冲序列及其构成：脉冲序列是具有一定带宽、一定幅度的射频脉冲与梯度脉冲的有机组合；其中射

频脉冲的带宽指的是其频谱宽度，窄带脉冲主要用于选择性激励，宽带脉冲主要用

于非选择性激励；梯度序列的作用主要是空间定位和信号的读出；一个典型的MRI

序列由自旋准备和信号产生两个功能单元组成，自旋准备单元对RF脉冲和梯度场进

行调控，信号产生单元生成NMR信号并对其进行调控

  1. 脉冲序列的表达：可分为时序图表达和流程表达；时序图表达直观，流程表达简单明了
  1. 脉冲序列的分类：
  1. 按照检测信号的类型分类：

直接测定FID信号——反转恢复序列、饱和恢复序列

测定自旋回波信号——自旋回波序列

测定梯度回波信号——梯度回波序列

  1. 按照序列的用途分类：

通用序列——用于人体各组织的正常显像

专用序列——专门用途的扫面序列，如伪影抑制序列

  1. 按照成像的速度分类：

普通序列

快速成像序列

  1. 按照RF激发次数分类：

单射脉冲序列——一次RF激发采集

多射脉冲序列——多次RF激发，如自旋回波序列

  1. 脉冲序列参数的定义
  1. 时间参数：
  1. 重复时间TR：

TR是指脉冲序列执行一遍所需要的时间，MRI扫描中，每个相位编码需要一个扫描周期，因此TR是扫描速度的决定因素，此外TR还是图像对比度的主要控制因素

  1. 回波时间TE：

TE是指从第一个RF脉冲到回波信号产生所需要的时间，在自旋回波和梯度回波序列中，TR和TE共同决定图像的对比度

  1. 反转时间：

在反转恢复脉冲序列中，180°反转脉冲与90°激励脉冲之间的时间间隔称为反转时间，反转恢复脉冲序列的检测对象主要是组织的T1特性

  1. 分辨率参数：
  1. 扫描矩阵：

扫描矩阵规定了显示图像的行和列，确定了图像的大小；同时限定了扫描层面中体素的个数；在其他参数确定的情况下，扫描矩阵越大，图像的分辨率越高

  1. 扫描野FOV：

FOV是指实施扫描的解剖区域，是一个面积的概念，FOV受到线圈有效容积的限制，当扫描矩阵已经选定时，FOV越大，体素的体积就越大，空间分辨率随之降低

  1. 层面厚度：

层面厚度是成像空间第三维方向上的尺寸，与扫描矩阵和FOV一起决定着体素的大小，层厚越厚，体素体积就越大，导致更高的SNR和更低的空间分辨率；可以选取的最小层厚是系统梯度性能好坏的重要指标

  1. 层间距：

层间距是两个相邻层面之间的距离，由于梯度线性、RF脉冲的选择性等因素，选定层面附近的质子也会受到激励，可能会导致层间信号的相互重叠，出现层间交替失真，只能通过增大层间距才能加以克服

  1. 图像对比度与加权

——MRI图像得对比度是区分组织固有结构，进而辨别正常与病变组织的主要依据

  1. MRI信号幅度：以90°RF脉冲作为激励源，可在线圈中得到信号的最大值
  1. T1图像对比度：T1值越短，纵向弛豫就越快，表现出高信号，即图像中相应的像素较亮；任何时刻两

条曲线的差值就代表图像上两组织间的对比度，那么选择合适的信号获取时间以获得

最大的对比度就很关键

  1. T2图像对比度：T2长的组织保持着高的剩余横向磁化，与T2短的组织的剩余横向磁化之差就是T2图

像对比度

  1. 质子密度图像对比度：体素内质子密度决定弛豫过程中纵向磁化的最大值M0，组织的质子密度差也

可用来参数图像对比度；由于组织间的质子密度差一般较小，因此质子密度图

像对比度往往不如T1和T2图像；T1图像对比度利用的是M的变化率差异，而

质子密度图像利用的是M的最大值差异，一般来说，弛豫早期以T1对比度为主，

弛豫后期质子密度对比度将占优势

  1. 图像的加权：

——通过调节TR、TE等序列参数可以达到在图像中凸出某一对比度的目的，这种图像称为加权像，常见的加权像有T1加权像、T2加权像、质子密度加权像

  1. T1加权像：
  1. 短TE（<500ms）和短TR（<25ms）可得到T1加权像
  2. 短TR使得短T1组织因吸收能量多而显示强信号，长T1组织在给定TR时间内因饱和而不能吸收太多能量，表现出低信号
  3. 短TE可以最大程度削减由于T2弛豫造成的横向信号损失，从而排除T2的作用
  1. T2加权像：
  1. 长TE（1500-2500ms）和长TR（90-120ms）可得到T2加权像
  2. 长TR使得纵向磁化矢量充分弛豫
  3. 长TE使得T1效应进一步排除，另一个作用的是突出液体等横向弛豫较慢的组织的信号，可以很好的凸显病变部位，因为病变部位一般会有大量水的聚集
  1. 质子密度加权像：
  1. 长TR（1500-2500ms）和短TE（15-25ms）可得到质子密度加权像
  2. 长TR消减T1对信号的影响
  3. 短TE消减T2对信号的影响
  • 常规脉冲序列MRI

——常规脉冲序列是指在日常磁共振成像中普遍使用的序列，这类序列对机器硬件要求低、图像质量高、可进行各种加权成像

  1. 部分饱和脉冲序列SR

——部分饱和脉冲序列又叫饱和恢复脉冲序列，简称SR序列，检测的是FID信号

  1. 部分饱和脉冲序列的检测原理：
  1. SR序列：

给自旋系统施以90°激励脉冲，可以诱发出最大的FID信号，SR序列就是由一系列90°脉冲所组成的成像序列；在90°RF脉冲后，M立刻倾倒在xoy平面内，纵向弛豫和横向弛豫同时开始，但是横向弛豫要比纵向弛豫快得多，SR序列无法准确测量T2的时间，只能测量Mz和T1，

  1. 部分饱和的含义：
  1. 当TR>>T1时，即系统充分弛豫，信号的幅度达到最大，但扫描时间太长
  2. 当TR<<T1时，大部分质子尚未弛豫，接踵而来的90°激励脉冲使系统陷入饱和而无信号输出
  3. 当TR取T1的3-5倍时，原子系统的饱和不至于太深，部分饱和的名称由此而来
  1. 部分饱和脉冲序列的特点：
  1. SR序列主要反映组织T1的变化，因此它属于T1测量序列
  2. SR序列取得理想FID信号的关键是用TR的长短来控制质子系统的饱和深度，TR长，质子饱和的少，信号幅度增强，但扫描时间增长；TR短，质子饱和加深，信号变差，但加快了扫描速度；TR一般选择T1的3-5倍
  3. TR选择得当，能增加SR序列的图像对比度，下图中选择TR=t2可以得到最大的对比度
  1. 反转回复脉冲序列IR

——反转回复脉冲序列检测的也是FID信号

  1. 反转回复脉冲序列的时序：在180°RF脉冲的激励下，先使M翻转至主磁场的反方向，在其弛豫过

程中施加90°重聚脉冲，与SR序列的区别仅在于第一个激励脉冲翻转角

不同

  1. 激发过程和信号检测原理：
  1. 激发过程和检测原理：
  1. 180°脉冲使M0导向-z轴方向，脉冲一停止，纵向弛豫过程立刻开始，但T1足够长时，Mz将经历从-M0到0再到M0的变化过程，施加一个90°RF脉冲，再将其拉回xoy平面，随后出现FID
  1. 使用180°脉冲的原因：
  1. 使用IR序列时，纵向磁化是从-M0开始的，因此Mz恢复所需要的时间要比SR序列长，也就是有更大的动态检测范围，对组织T1的分辨力相应增加
  1. 反转恢复序列的特点：
  1. IR序列的信号不仅与本征参数T1和质子密度有关，还与序列参数TI和TR有关
  2. 当TI一定，TR足够长时，信号强度因组织的T1不同而不同，表现出高度的T1敏感性，当TR不够长时，图像的对比度变差
  3. 为了节省扫描时间，实际中TR选择范围一般在0.5-1s
  1. 自旋回波脉冲序列SE

——自旋回波脉冲序列是指以90°脉冲开始，后续以180°相位重聚焦脉冲，被广泛的用于T2的测定，自旋回波是NMR中最重要的概念之一

  1. 不直接利用FID检测T2的原因：在绝对均匀的外场B0的条件下，经过来自x轴的90°脉冲，M倾倒

在y轴，M应该以本征T2时间常数沿y轴衰减为0，但实际情况中由

于局部磁场的变化，会出现散相，导致实际弛豫时间T2*大大短于本征

弛豫时间T2

  1. 自旋回波及其产生：相散是热力学的可逆过程，当在y轴上施加180°脉冲时，会使得相位重聚，质

子群的相位重聚后，M的横向分量再次出现极大值，接收线圈中有可检测到FID

信号，称为自旋回波，由于180°脉冲可反复施加，就可得到一系列回波信号；

因此，自旋回波技术正是为了克服B0的不均匀性而发展起来的

  1. 自旋回波序列的时序：90°脉冲是SE序列的准备脉冲，M迅速倒向xoy平面；180°脉冲使得相位重

聚，是自旋回波信号的来源

  1. 自旋回波的波形：自旋回波信号实际上是FID的再现，波形与FID类似，上升一侧是质子群重聚形成

的，是FID的镜像波形，下降一侧是质子群以近乎90°脉冲过后的速度散相的结果

  1. 自旋回波的应用—测定T2：
  1. FID和自旋回波信号：
  1. FID信号用于测量T1但无法准确测量T2，自旋回波信号被广泛的用于测量T2
  1. 自旋回波信号测定T2的原理：
  1. 由于受到磁场非均匀性的影响，FID信号以T2*为时间常数迅速衰减，但施加180°RF脉冲后，FID信号还会以回波形式重新出现，其幅度的下降表征了T2的特点，可以通过测量这些回波信号的幅度S(n)来测定T2
  1. 自旋回波序列的图像特征：SE序列的信号强度至少取决与 氢质子密度、T1和T2弛豫时间、TR和TE

五个因素

  1. 自旋回波序列族和多层面自旋回波序列：
  1. 自旋回波序列族：

——以SE为基础又发展出许多扫描脉冲序列

  1. 按产生回波数分类：单回波、双回波、多回波SE序列
  2. 按激励层面数分类：单层面、多层面SE序列
  3. 按成像速度分类：基本、快速SE序列
  1. 多层面自旋回波序列：
  1. 为了质子的充分弛豫，采用长TR设计，在回波信号结束到下一个90°脉冲之间的等待时间称为死期，多层面成像就是利用死期来激发别的层面，并且在稍后读取回波数据从而提高成像效率
  1. 梯度回波脉冲序列GRE

——SE序列的优点是可靠、成像质量高，但成像速度太慢，而GRE序列可大大缩短扫描时间

  1. 梯度回波的产生：
  1. 梯度回波GRE就是通过梯度场方向的翻转而产生的回波信号
  2. 梯度回波与自旋回波都是利用回波信号来成像，二者的区别在于产生回波的激励方式不同，并且所有SE序列都以一个90°脉冲开始，而GRE序列以一个小于90°的脉冲开始，即小角度激励
  1. 在GRE序列中，RF激发脉冲一结束后，就在频率编码方向上施加一个先负后正的梯度，称为梯度反转
  2. 与主磁场B0叠加后，读出方向上的梯度经历一次从大到小、从小到大的变化过程，该方向上的质子群的进动频率也随之变；负向和正向的梯度分别具有离散和会聚进动质子的作用，称为散相脉冲和相位重聚脉冲
  1. GRE序列是一种认为改变磁场均匀性而获得梯度回波信号的方法，任何磁场波动因素都会造成质子的散相，用GRE是不可能测定T2的
  1. 梯度回波信号的信号强度：梯度回波信号几乎与T2无关，只与TE、TR、T1和射频翻转角α有关
  1. 小角度激励及其应用：
  1. 长TR是限制成像速度的重要因素，一般序列采用90°脉冲进行激励主要是为了得到M的最大横向分量
  2. 采用小于90°的射频脉冲进行激发，也能得到磁化分量，由于这时的翻转角小，M的弛豫时间变短，可有效缩短TR
  3. 但是GRE序列的SNR会明显低于SE序列，也就是GRE序列的快速是以SNR的降低为代价的
  4. GRE序列的翻转角度在15°-45°之间选取，翻转角越小，TR就可以越短，但SNR更低
  1. GRE的图像特点：
  1. TE在GRE序列中仍然控制着图像的对比度，增大TE将增大T2*的比重
  2. 短TR是GRE序列的一大特点，短TR必须与小角度相配合，才能得到满意的信号幅度
  3. GRE序列中翻转角α越接近90°，图像越类似SE序列的T1加权像，即增大α将增大T1的比重
  1. GRE序列的评价：
  1. 优点：
  1. 不用90°脉冲激发，为快速扫描创造条件
  2. 用梯度翻转代替180°相位重聚脉冲，有利于短TR，并且能减少受检者的射频能量沉积
  3. 实现了快速的T2*扫描
  1. 缺点：
  1. 可得到T2*图像，但不能获取纯T2图像
  2. 对梯度系统的要求较高，梯度系统一直处于高速开关状态
  3. SNR较低
  4. 图像质量很大程度上受磁场均匀性影响
  1. GRE序列族简介：
  1. 西门子公司：快速小角度激发序列FLASH
  2. 西门子公式：稳定进动快速成像FISP
  • 快速脉冲序列MRI
  1. K空间
  1. K空间：
  1. K空间是傅里叶变换的频率空间，在MR中，所获取的信号是“空间频率”的函数
  2. K坐标是探测到得总MR信号来自各体元贡献的信号的矢量和
  3. 在2DFT成像方法中，x和y方向各用一个傅里叶变换进行空间编码，采样得到的数据组成了K空间，也就是原始数据空间，对K空间进行一次傅里叶反变换就能得到所需的图像数据
  1. 每幅MRI图像都与自己的K空间相联系，二者通过傅里叶变换互相转换
  1. Kx或Ky等于0处，是梯度场的数值为0处，其信号幅度最强（共振频率处），随着坐标绝对值的增大，信号幅度越来越大
  2. K空间原点附近的原始数据反映图像的信号强度，决定了对比度；K空间周围的数据反映的图像的细节
  1. 把Ky=0的线称为零傅里叶线，靠近零傅里叶线的Ky线称为低频傅里叶线，远离零傅里叶线的Ky线的称为高频傅里叶线
  2. 每个傅里叶行的标记由相位编码梯度决定，标满n条线的K空间就需要n次相位编码步，即n次激发
  1. 回波平面成像序列EPI
  1. 概述：
  1. 快速成像技术的发展，成像时间由分级提高到了秒级
  2. 但要获取人体的功能信息，彻底消除运动伪影，需要将成像时间提高到毫秒级，称为超高速成像
  3. 回波平面成像序列EPI是现在最快速的成像方法，在30ms内可以采集一副完整的图像，从原理上来讲，EPI属于GRE类，但现在已自成体系
  1. EPI序列及其分类：
  1. EPI基本思想：在一次激发中以多条线的方式同时填满整个K空间
  2. EPI序列的分类：基本EPI（梯度回波EPI）、自旋回波EPI。梯度回波EPI在读出方向连续施加梯度场来产生多个梯度回波，这些回波信号被直接采样后填入K空间。自旋回波EPI在90°选层脉冲后施加一个180°脉冲，则会采集到一个自旋回波的包络。也就是说梯度回波EPI和自旋回波EPI的主要区别是激励方法不同，从而产生了不同的信号
  1. 单激发和多激发的EPI：
  1. 单激发EPI对梯度系统要求极高，要求梯度转换速度是常规梯度的4倍以上，梯度的幅值也需高出1倍
  2. 多激发EPI改进了单激发EPI的数据采取方法，降低了对硬件的要求。具体而言，在激发后，只选择部分相位编码步，多激发EPI的K空间需要通过多次隔行扫描才能填满，执行时间延长，但伪影减少
  1. EPI序列的图像特征及其评价：
  1. 用自旋回波EPI可以高速获取T2加权像
  2. EPI序列能有效减少各种运动对图像质量的影响
  3. 目前EPI的应用包括：灌注成像、扩散成像、心脏成像、介入MRI和功能神经系统成像
  4. 单激发EPI对梯度场的要求极高，但多激发EPI对梯度场的要求更低
  5. 目前EPI的应用受到的限制：对主磁场B0的均匀性要求非常高、对化学位移伪影敏感、SNR较低、需要特殊硬件支持（化学位移伪影指的是：由于原子核处在不同的分子环境或称化学环境中，由环境引起的共振频率偏移）
  1. 快速自旋回波SE序列
  1. 传统SE序列的数据获取：每个序列执行周期采集一个回波信号，且该信号只标记K空间一条线
  1. 快速SE序列：
  1. 快速自旋回波SE序列以90°RF脉冲开始，随后用一系列180°脉冲来产生多个回波信号（4-30个），称为回波链，每个回波链包括的回波个数称为回波链长度ETL
  2. 在快速SE序列中，每个回波具有不同的相位编码，每次激发所得到的数条傅里叶线被送往同一个K空间以重建出同一幅图像，回波数越多，扫描速度提高得越明显
  1. 快速SE序列得图像特征：
  1. 选择合适的TR（3000-5000ms）使得质子系统可以充分的纵向弛豫，得到T2加权像
  2. 回波链长度ETL越长，序列对扫描速度的改善就越明显
  3. 图像的SNR会随着ETL的延长而降低，因为受到T2弛豫的影响，越后面的回波SNR越低，模糊伪影将逐渐加重
  4. 快速SE序列在神经系统成像中有很大的应用价值
  5. 快速SE序列图像的脂肪信号比传统SE序列的脂肪信号更亮
  6. 快速SE序列对局部磁场的变化不敏感
  1. 快速梯度回波GRE序列
  1. 基本GRE序列：基本GRE序列中，由于通常TR<<T2，下一个周期的α脉冲出现时横向磁化矢量就不

可能完全弛豫，这时的磁化矢量叫做剩余横向磁化，它的存在造成了图像中的带状伪

影

  1. 去除剩余磁化的GRE序列（FLASH类）：
  1. 序列周期末尾形成的剩余横向磁化是由小磁矩的相位相干形成的，只要破坏其相干性，该横向弛豫就会消失
  2. 这类GRE序列的特点就是设法去除数据采集结束后组织的剩余横向磁化
  3. 破坏横向磁化以扰相梯度法（施加梯度破坏脉冲法）使用最多，扰相梯度一般于信号读出后从3个梯度方向同时加入
  1. 扰相是加速横向弛豫的过程，常用的扰相梯度法序列有：FLASH、EEF、GFE
  1. Turbo FLASH类的GRE序列：
  1. 为了使只有一个回波信号的GRE序列有更快的扫描速度，只能进一步缩短TR和TE，这种快速获取技术的实现就是Turbo FLASH
  2. Turbo FLASH序列有磁化准备和数据采集两个模块组成，TR在4-8ms之间选取。T1加权的Turbo FLASH是应用最广泛的序列，它的准备脉冲为一个180°反转脉冲
  1. 快速成像序列的应用简介
  1. 功能成像：
  1. 磁共振功能成像fMRI包括灌注成像、扩散成像、脑功能成像
  2. fMRI的研究一般要采用高速的成像序列，使用最多的是单激发的EPI序列
  1. 扩散成像：
  1. 扩散成像又叫弥散成像或扩散加权成像DWI，是研究水分子微观运动的成像方法
  2. 人体中有约70%的水，水分子的随机运动称为扩散
  3. 不同组织的扩散系数不同，扩散系数在病理情况下将发生变化
  1. 灌注成像：
  1. 灌注成像建立在流动效应之上，其观察对象是分子的围观运动
  2. 灌注成像一是使用注射造影剂来研究组织的微血管灌注循环情况，二是使用一些对水分子微量运动特别敏感的成像序列来观察微循环的灌注情况，其原理是大脑微脉管系统中变化的血容量将引起很微弱的T1值变化，检测这一变化即可产生对比度
  1. 血管造影：
  1. 磁共振血管造影MRA技术的原理是重复快速的RF脉冲将使静态组织全部饱和，而流入血管的未饱和的新鲜质子将产生亮的血流信号
  • MRI的发展趋势
  1. 快速和超快速扫描技术的发展
  1. 缩短TR的快速扫描，如GRE序列
  2. 减少激发次数的快速扫描，如EPI序列
  3. 减少采集次数的快速扫描
  1. 主磁体及其发展趋势
  1. 封闭型磁体——开放型磁体
  2. 低场强磁体——高场强磁体
  1. 高性能的梯度子系统
  1. 满足快速扫描序列的要求
  2. 朝高线性、快速响应的方向发展
  3. 控制梯度线圈的噪声问题
  4. 发展有源噪声控制的主动降噪技术
  1. MRI系统的价格将大幅下降
  1. MRI设备价格昂贵的主要原因是采用了超导磁体
  2. 使用液氮冷却代替液氦冷却
  3. 降低其他部分设备的费用
  1. MRI的临床应用
  1. 脑功能成像fMRI
  2. 心脏MRI

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