[转载]梯度回波脉冲序列
2013-03-26 15:26阅读：
2.4.1梯度回波脉冲序列的基础理论 梯度回波（Gradient
Echo，GRE）序列也称为场回波序列（Field
Echo，FE）。GRE序列是目前MR快速扫
描序列中最为成熟的方法，不仅可缩短扫描时间，而且图像的空间分辨力和SNR均无明显下降。GRE序列与SE序列主要有两点区别，一是使用小于90°（α
角度）的射频脉冲激发，并采用较短的TR时间；另一个区别是使用反转梯度取代180°复相脉冲。
在GRE序列时就不用1800脉冲来重聚焦，而是用一个反方向梯度来重新使快速衰减的横向磁矩再现，获得一个回波信号，进行成像。由于梯度回波序列使用反向梯度来获得回波，这个回波的强度是按T2*衰减的，相对于使用180°脉冲的SE序列的T2加权像，GRE序列获得的图像是T2*加权像。
GRE序列产生的图像对比要比SE序列复杂得多，可产生其它序列难以获得的对临床有用的信息。GRE序列图像的对比不仅取决于组织的T1、T2，还与B0的不均匀性有关。但是，主要依赖于激发脉冲的翻转角α、TR和TE三个因素，另外还与磁敏感性和流动有关。
小角度激发有以下优点：（1）脉冲的能量较小，SAR值降低；（2）产生宏观横向磁化失量的效率较高，与90°脉冲相比，30°脉冲的能量仅为90°脉冲
的1/3左右，但产生的宏观横向磁化失量达到90°脉冲的1/2左右；（3）小角度激发后，组织可以残留较大的纵向磁化失量，纵向弛豫所需要的时间明显缩
短，因而可选用较短的TR，从而明显的缩短采集时间；（4）MR图像信号强度的大小与Mz翻
转到xy平面的Mxy的大小成正
相关，而Mxy的大小是由激发脉冲发射时Mz的大小及其激发后翻转的角度两个因素决定的。尽管GRE序列因使用小于90°
的激发脉冲，对于同样的Mz，其投影到xy平面的矢量比例要小于90°激发脉冲序列。但是，小角度脉冲的Mz变化较小，脉冲发射前的Mz接近于完全恢复，
能形成较大的稳态Mz，故GRE序列可产生较强的MR信号，尽管成像时间缩短，但是图像具有较高的信噪比（SNR）。
2.4.2稳态梯度回波脉冲序列（FISP）
GRE由于是短TR成像，因此回波采集后，产生一个残留的横向磁化矢量。成像序列中，在层面选择方向、相位编码方向及频率编码方向都施加了编码梯度场，这
些梯度场同样会造成质子失相位。如果在这些空间编码梯度施加后，在这三个方向上各施加一个与相应的空间编码梯度场大小相同方向相反的梯度场，那么空间编码
梯度场造成的失相位将被剔除，也即发生相位重聚。这样残留的横向磁化矢量将得到最大程度的保留，并对下一个回波信号作出反应。
在GRE小翻转角和短TR成像时，纵向磁矩在数次脉冲后出现稳定值，即稳态，导致组织T1值对图像的影响很小。如果TE也很短，远短于T2*值，那么此时横向磁矩也会在数个脉冲后趋向一个稳定值，此时组织T2*值对图像的影响也很小了，而真正对图像产生影响的是组织的质子密度，这种特殊的稳定状态下的梯度回波成像就被称为稳态梯度回波序列（Fast
Imaging with Steady-state
Precession， FISP或Gradient
Recalled Acquisition in
the Steady State，
GRASS）。FISP获得的图像为质子密度加权图像，血液呈很高信号，由于TR较短，TE也很短，速度很快，很适合心脏电影动态磁共振成像或MRA等。
2.4.3扰相位梯度回波脉冲序列（FLASH）
当GRE序列的TR明显大于组织的T2值时，下一次α脉冲激发前，组织的横向弛豫已经完成，即横向磁化失量几乎衰减到零，这样前一次α脉冲激发产生的横向磁化失量将不会影响后一次α脉冲激发所产生的信号。如果成像序列使用的TR短于组织的T2，当施加下一个RF激发脉冲时，前一次α
脉冲激发产生的横向磁化失量没有完全衰减，由于这种残留的横向磁化失量将对下一次脉冲产生横向磁化失量产生影响，这种影响主要以带状伪影的方式出现，且组织的T2值越大、TR越短、激发角度越大，带状伪影越明显。
为了消除这种伪影，必需在下一次α脉冲前去除这种残留的横向磁化矢量。采用的方法是，在前一次α脉冲激发的MR信号产集后，在下一次α脉冲来临前施加扰相
位（spoiled）梯度场或干扰射频脉冲。扰相位梯度场对质子的相位进行干扰，使其失相位加快，从而消除这种残留的横向磁化矢量。干扰的方法主要是施加
扰相位梯度场，可以只施加层面选择方向或三个方向都施加扰相梯度，造成人为的磁场不均匀，加快了质子失相位，从而消除这种的横向磁化失量。这一脉冲序列称
之为扰相位梯度回波脉冲序列（fast low angled
shot，FLASH）。
GRE
T1WI序列一般选用较大的激发角度，如50°到80°，这时常需要采用相对较长的TR（如100~200ms）。而当TR缩短到数十毫秒甚至数毫秒时，激发角度则可调整到10°~45°。常规GRE和扰相GRE
T1WI在临床上应用非常广泛，实际应用中，应该根据需要通过TR和激发角度的调整选择适当的T1权重。
GRE
T2﹡WI序列一般激发角度为10°~30°，TR常为200~500ms。由于GRE序列反映的是组织的T2﹡弛豫信息，组织的T2﹡弛豫明显快于T2弛豫，因此为了得到适当的T2﹡权重，TE相对较短，一般为15~40ms。
2.4.4快速梯度回波脉冲序列（Turbo-FLASH）
Turbo-FLASH序列是在FLASH序列的基础上发展和改进而产生的。上述FLASH序列中，TR和TE值都很小，为提高梯度回波信号又要选用小角度的翻转角，这时形成的图像是质子密度加权像。为了实现T1或T2加权，除了以上FLASH序列外，还可在短TR短TE的快速GRE序列前加用一个脉冲，可称为快速梯度序列的磁矩预准备成像（Magnetization
Prepared Rapid
Acquisition）。在这个预准备脉冲之后，通过控制后续的梯度脉冲出现的间隔时间（TI），既可选择性抑制某一种组织信号，从而实现心脏快速成像时的亮血或黑血成像技术，又可选择性形成T1或T2加权成像。Turbo-FLASH结合K空间分段采集技术是心脏快速MRI和冠状动脉成像的主要方法。
2.4.5磁化准备快速梯度回波脉冲序列
在扰相梯度回波序列中，为提高图像对比和信噪比，常在脉冲序列开始之前施加磁化准备脉冲，例如GE公司的IR-PREP、西门子公司的MP-RAGE、飞利浦公司的TFE序列。
不同的磁化准备快速梯度回波脉冲序列可以有不同的磁化准备脉冲，由此会生成不同的图像对比。常用的磁化准备脉冲有180°反转脉冲，形成T1WI；90°脉冲，形成T1WI；90°-180°-负90°的组合脉冲，形成T2WI。
磁化准备快速梯度回波脉冲序列主要用于颅脑高分辨三维成像、心肌灌注、心脏冠脉成像、腹部成像等。
