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磁共振序列的故事(十三)——磁化准备超快速梯度回波序列
发布者: Viktor Lee 懋式百科全书
发布时间: 2021年06月18日
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磁共振序列的故事(十三)——磁化准备超快速梯度回波序列

 Viktor Lee 懋式百科全书 

本文2154个字,9幅图片,12篇相关文章,建议阅读时间20分钟。


自旋回波序列对应有快速自旋回波,梯度回波序列对应也有磁化准备超快速梯度回波序列。


磁共振扫描参数决定不同的磁共振序列,而不同的磁共振序列体现不同的图像对比度。
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梯度回波序列为了提高扫描速度主要是通过缩短TR来实现的,如果需要再进一步提高扫描速度,只有再次缩短TR。但是TR太短会造成图像信噪比不足,并且影响对比度。有没有一种两全其美的办法呢?

磁化准备超快速梯度回波序列应用而生,该序列主要是利用梯度回波序列到达稳态之后,采用一组非常短的TR连续采集达到稳态的多个信号,而在此之前施加一个磁化准备脉冲,图像的对比度主要取决于磁化准备脉冲。所以该序列的结构可以分为两部分:磁化准备部分(产生所需要的对比度)和图像采集部分(快速读出信号)。

 

一.序列结构

                           


图1:磁化准备超快速梯度回波序列基本结构

 

上图是该序列的基本结构,其序列的对比度主要由磁化准备脉冲部分决定,该脉冲可以是多个射频脉冲的组合,可以提供T1、T2及其他各种对比。当施加完磁化准备脉冲后,梯度回波信号达到稳态,采用多个小角度射频脉冲激发快速采集一连串的信号,填充K空间。由于此时信号已经达到稳态,并且因为前面磁化准备脉冲的作用已经形成了基本的对比度,所以信号读出部分的TR可以非常短,达到3~6ms,扫描速度大大提高。

这种类型的序列各公司名字不同:

飞利浦公司,采用超快速梯度回波序列(Turbo Field Echo, TFE)来表示施加了磁化准备脉冲的这种梯度回波序列,与普通梯度回波序列FFE相区别,其中Turbo(T)表示加速;

西门子公司该序列叫做Turbo FLASH,也是在普通的梯度回波序列FLASH前面加上Turbo表示加速及磁化准备部分;

GE公司,该序列可以统称为Fast GRE(Gradient Recalled Echo)或者MP-FGRE,MP代表磁化准备。

 

二.序列特点

磁化准备超快速梯度回波序列区别与普通梯度回波序列的主要特点有:

①        图像对比度及权重主要取决于磁化准备脉冲,和TR、TE、激发角无关;

②        序列采集部分TR及TE超短,TR可短至3~6ms,TE可缩短为1~3ms,大大提高了扫描速度;

③        可以为单激发或多激发。

这里需要注意的是,如果仅需要一次磁化准备部分,即可将所有信号都采集完毕则是单激发超快速梯度回波序列;反之就是多激发。


三.序列参数


在飞利浦中,控制对比度的参数在对比度栏里。


图2:TFE参数,其中快速模式选择TFE

图3:磁化准备部分决定了图像的对比度


如上图所示,是磁化准备部分,该部分的参数设置决定了图像的对比度。 


图4:TFE序列的相关信息

图5:TFE序列参数解析

如图4、5所示,在图4信息栏里,我们发现一些相关的TFE序列信息。其中TFE shot是4,也就是需要4个磁化准备脉冲;TFE的磁化准备脉冲到采集信号填充K空间中心的延迟时间(形成对比度)TI=500ms;TR为10ms,TFE factor也就是回波链为20,那么一组采集的话,采集时间acquisition=10ms×20=200ms。总的一组磁化准备脉冲加上TFE信号采集时间理论上应该等于延迟时间500ms+TFE读出时间200ms=700ms。而我们发现实际上的总时间TFE duration是702.4ms,这里的时间略微有出入是因为最后一个回波的采集时间计算以及K空间填充顺序有关。


图6:TFE序列参数解析

一共TFE shot有4个,也就是一组磁化准备脉冲加TFE采集需要重复4次。这样序列的总时间就很容易计算了。


四.临床应用

这种磁化准备超快速梯度回波序列由于扫描时间快,并且可以通过灵活的改变磁化准备脉冲来调整图像对比,特别是对于需要进行3D成像的序列,采用这种序列来做能够显著地缩短扫描时间并且达到良好的图像质量。

临床应用最多的是头颅3D的T1WI序列,西门子公司这种序列有个特定名称,叫做磁化准备快速梯度回波成像Magnetization Prepared Rapid GradientEcho Imaging,简称MP-RAGE飞利浦公司该序列叫做3D T1_IR_TFE,其中3D代表扫描模式,T1反映该序列的对比度,IR表示前面准备脉冲部分是采用反转脉冲,这样做的目的是为了进一步提高T1对比度,TFE代表磁化准备超快速梯度回波序列。


图7:磁化准备超快速梯度回波序列应用

 

上图为采样磁化准备超快速梯度回波序列进行的头颅三维T1WI成像,即3D T1_IR_TFE序列。该序列采集体素为1mm×1mm×1mm,三个方向体素大小相同,各向同性。所以进行横轴位成像后,采样多平面重建(MPR)也可以得到冠状位及矢状位高分辨图像。该序列的T1对比度非常好,颅脑灰白质对比明显。


图8、9:TFE序列的其他临床应用



2020年6月8日          于             成都
           Viktor Lee   李懋



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