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【MRI基础】PAPT-16: 对比度与梯度回波

发布时间:2016-09-28作者:核磁达人

对比度与梯度

通过缩小翻转角度增强信号并缩短测量时间

缩短重复时间而不丢失信号


在临床实践中,会应用不同类型的梯度回波序列。梯度回波序列的一大优势是能够缩短重复时间TR。“魔力”在于“低角度”技术:降低的翻转角度a小于90度。在这种情况下,我们未完全获得可用磁化M在xy平面中的效应,而是仅将其部分转换成横向磁化Mxy。另一方面,纵向磁化在此类a脉冲之后不为零,而是继续保持为降低的幅度Mz。

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信号增强


例如,翻转角度为20度的射频脉冲已经产生足够高的横向磁化,达到其最大值的34%。在这种情况下,残留纵向磁化达到其最大值的94%。


在下一个脉冲中,又可获得高纵向磁化。如果重复时间极短(小于T1),在经过几个20度脉冲之后,磁化将达到“稳定状态”。对于同样的TR,生成的MR信号与90度脉冲相比更大。这种信号增强允许使用极短的重复时间,并大幅缩短扫描时间。


通过梯度回波序列而非自旋回波技术产生的对比度非常复杂。


最佳翻转角度

在T1于TR之间平衡翻转角度

恩斯特角和稳定状态


对于特定T1的组织类型,最大信号产生于特定的翻转角下,该角度称为恩斯特角,这个最佳翻转角度是所选重复时间TR的函数。

我们知道,纵向磁化的恢复与其大小(指数增长)成比例。通过将其翻转a角度,残留纵向磁化低于此前水平(翻转20度时,为94%的94%,等等)。但是,它也可以相应地提高恢复速度。在重复的a脉冲之后,相反的趋势之间达到平衡;纵向磁化在每个脉冲之后任然保持相同。这种平衡又称为稳定状态。

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计算恩斯特角


让我们来计算最佳翻转角度,例如在脑部:当T1=800ms且TR为2500时,87度的角度产生的结果与90度差别不大。但是当TR为100时,最佳翻转角度仅为28度。


对于质子密度加权图像,理想的角度小于恩斯特角。

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瑞士MR研究者理查德.R.恩斯特(1992年诺贝尔奖):“我不确定除磁共振之外的任何其他科学领域是否能为创新理念提供如此多的自由和机会,以便发明和探索能够广泛应用于各种学科的新实验的方案。


FLASH

有意地扰乱横向磁化

利用纵向磁化的稳定状态


FLASH梯度回波序列(Fast Low Angle Shot,快速小角度激发)利用纵向磁化平衡。当重复时间TR极短时,在每个激发a脉冲之间将会有残余横向磁化。这种残留磁化将会作用于下一个采集的信号,在FLASH序列中通常利用强“损毁”梯度脉冲将其销除。RF扰相也可通过应用后续a脉冲的随机相位实现。

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对比度与FLASH

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FISP

利用均匀性横向磁化

重新聚焦梯度回波


使用FISP序列(稳态进动快速成像),残留的横向磁化在下一个a脉冲前不会被消除,而是与纵向磁化共同产生信号。为了获得均匀的横向磁化,在回波后通过应用极性相反的梯度来补偿相应编码方向(Gp)的散相梯度。磁化在每个重复时间TR后利用负a脉冲翻转到相反方向。后续a脉冲的积极性交替变化。

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对比度与FISP

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3D FISP的对比度




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