00-f5 Title and Logo 00-f6
 guide 目录
 siteinfo 公告


第08章

08-01
前言

08-02
RARE脉冲序列

08-03
梯度回波序列

横向相干序列
超快梯度回波序列
08-04
平面回波成像

08-05
k-空间快速成像技术


第08章
快速成像

08-01 前言

传统的磁共振成像是一种慢速成像技术。如图08-01所示,有些人喜欢快节奏,有些人喜欢慢节奏,两种喜好各有利弊。所有经典的成像序列扫描时间都很长,例如,单个自旋回波序列采集一副图像所需时间大约为4到20分钟。


图08-01
这位维也纳车夫喜欢慢节奏,我们却希望马车能走快一点儿。问题就来了,是快一点儿好还是慢一点儿好呢?或者究竟是哪种方式能得到更好的结果呢?


有两个主要因素制约着成像时间,一个是较长的弛豫时间;另一个是理想的信噪比和空间分辨率。经过5倍T1时间后,组织中的自旋几乎完全恢复到平衡状态了。要想得到最好的信号,再次发射90°脉冲之前必须等待至少5倍T1时间。因此,采集一幅几乎不受T1弛豫影响的图像所需重复时间(TR)相当长,特别是使用高场仪器成像时,组织的T1通常大于1秒,所需重复时间(TR)就更长了。

在之前的章节中,我们知道采集一副图像的时间t可以用下式计算而得:


t = NGy × TR × NEX

其中,TR为重复时间;NGy为相位编码步级数(亦称相位编码线数,通常设为256);NEX为激发次数(亦称信号采集次数)。


如果TR设为2秒,NGy设为256,NEX设为2,则数据采集时间总计为1024秒(也就是17分钟零4秒)。

经典的T2加权自旋回波图像的采集时间通常在这个范围。如图08-02所示,很多参数都会影响成像时间,其中一个变 了,其他因素也将随之而变。

图08-02
影响成像时间的因素很多,对信噪比和空间分辨率这两个因素来说,信噪比相同时要得到更好的空间分辨率或者空间分辨率相同时要得到更好的信噪比,都需更多的累加次数,因此都会导致较长的成像时间。


在磁共振成像技术发展初期,大家都致力于缩短成像时间。磁共振成像仪磁场强度的提升可以获得更好的信噪比。硬件(尤其是线圈)和软件性能也有所提升。还发展了利用两次激发脉冲之间较长的等待时间而创建大量图像的多回波多层技术。但是,直到90年代早期,秒级别的成像或者实时成像仍然是不可能的。因为弛豫时间这个制约因素,在80年代早期,还有很多物理学家认为快速磁共振成像是不可能的。缩短成像时间的最大障碍就是每次激发之后都需要几秒钟的恢复时间。80年代中期,针对“如何加速成像过程”这个难题,科学家们提出了一些新观点。

为了更好地理解快速成像脉冲序列,让我们先回顾一下传统磁共振成像实验的几大关键要素。得到一个含有空间信息的信号是磁共振成像实验的第一步。第二步是通过脉冲序列操控图像的对比度。通常,图像重建技术和脉冲序列是相互独立的,因此,任何一个脉冲序列可以与任意一种重建技术搭配使用。为了理解快速成像序列的基础知识,我们假定采样是由二维自旋绕卷序列完成的,自旋绕卷序列可以选择性地激发一个或多个层面,然后通过二维FT重建而产生一副二维图像。

磁共振信号的形成取决于很多因素,比如质子密度、T1、T2、流动、扩散。通过合适的自旋准备,我们可以逐一阐述其中一个或多个因素的影响。

第4章第6章介绍了一些最基本的脉冲序列(自旋回波序列、反转恢复序列、部分饱和序列)。使用自旋回波序列或者梯度回波序列成像,实验的FID信号都必须在成像梯度存在的条件下重新形成,所以必须对那些最基本的脉冲序列进行改进。这也为使用位置编码梯度(二维自旋绕卷实验中层面选择梯度和相位编码梯度)提供了足够的时间。

改进后的自旋回波脉冲序列产生单个自旋回波图像,信号强度主要取决于重复时间(TR)和回波时间(TE)。由于这种序列重复时间通常都很长,可以利用较长的等待时间进行多层面采集以提高该序列的效率。通过调节TR和TE,可以产生T1加权图像或者T2加权图像,这部分知识将在接下来的章节里进行详细讨论。

在90°激发脉冲反射之前使用一个180°反转脉冲并经过一个延迟时间TI,也能产生T1加权图像。180°脉冲使沿z方向的磁化矢量发生反转,并且,当横向磁化矢量出现时,180°脉冲驱使横向磁化矢量重聚而产生一个自旋回波。

为了增加自旋回波序列提供的信息量,可以使用一系列180°脉冲产生多个回波。正常情况下,一次激发所产生的一个自旋回波填充一条k空间线并产生一幅图像。因此,n个回波产生n副图像。多个回波序列产生的多幅图像的对比度随回波时间的增加而变化。接下来的章节里将详细讨论各种各样的自旋回波序列以及它们产生的图像的对比度。


spaceholder 600 spaceholder 600

LogoTop
LogoBottom
space
00-f1
space
00-f2
space
00-f3
space
00-f4
space
00-f7
space
00-f1
space
00-f2
space
00-f3
space
00-f4
space
00-f7