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磁共振序列的故事(十七)——非对称自旋回波
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(十七)——非对称自旋回波

 Viktor Lee 懋式百科全书 

本文2043个字,两幅图片,三篇相关文章,建议阅读时间15分钟。


非对称的自旋回波在TE时刻质子相位则并不一致,会存在水-脂位移。这种非对称自旋回波序列可以用于一些高级的序列,比如mDIXON技术。


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。学好磁共振可以从各种眼花缭乱的序列里开始,其实序列千变万化,都是扫描参数的变化,而且大部分序列也可以相应的进行归类。

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本期我们讨论一个看似最简单的序列,但是又让大家陌生,自旋回波序列(Spin Echo, SE)大家都耳熟能详。

一.经典的自旋回波序列

经典的自旋回波序列又叫做常规的自旋回波序列Conventional SE。其结构是一个非常对称的结构,可以看到180°重聚脉冲刚好位于90°激发脉冲和自旋回波信号中点的中心,90°射频脉冲到180°重聚脉冲的时间间隔和180°重聚脉冲到回波信号中点的时间间隔相等,都是τ,这种时序上的对称性确保了当TE=2τ时,水平方向上每一个质子的相位都刚好保持一致,得到的信号强度最大。

每一个90°-180°射频脉冲组合将产生一个自旋回波信号,每一个TR内可以采集一个自旋回波信号填充到K空间的一条相位编码线上。然后重复这个过程,从图中我们可以看出,每一次采集信号,相位编码梯度大小都会改变,每一个相位编码梯度的信号对应一条K空间相位编码线。相位编码梯度一般位于90°激发脉冲和180°重聚脉冲之间,也有把它移到180°重聚脉冲之后施加的,这个时候的自旋回波有叫改良自旋回波(Modified Spin Echo),其主要目的是为了消除短TR时候可能产生的FID伪影。假设相位编码步数为n,则完成一幅图像相位编码梯度需要改变n次,填充n条K空间相位编码线。


图1:经典快速自旋回波序列的结构

经典自旋回波序列的结构表现在:180°重建脉冲两侧的时间是对称的,90°-180°的时间和180°-到回波形成中心最大的时刻是完全对称的。这样在频率编码的中间,回波形成最大的时候,刚好质子的相位一致,水和脂肪的相位一致,得到的信号最大。


二.非对称自旋回波


前面的经典自旋回波是一个对称的结构,这种时序上的对称性确保了在TE=2 τ时刻,信号达到最大,此时所有质子的相位都是一致的。

如果改变180°重聚脉冲的位置或者改变读出梯度场的位置(改变信号采集时间)则脉冲结构将变成非对称的。


图2:对称SE序列和非对称SE序列的结构比较

如图所示第二排的SE序列结构是对称性的,第三排的SE序列则是非对称的,将信号采集时间后延ΔTE时间,则导致自旋回波的重聚时刻和读出梯度场回波时刻发生错位,此时所有质子的相位并不是一致的。如果ΔTE延后,则质子已经开始散相位了;如果ΔTE提前,则质子相位还没有完全重聚。对称的自旋回波在TE时刻刚好所有质子的相位是一致的,不会存在水-脂位移的情况;而非对称的自旋回波在TE时刻质子相位则并不一致,会存在水-脂位移。这种非对称自旋回波序列可以用于一些高级的序列,比如mDIXON技术。
前文链接:
飞利浦mDIXON家族序列特点及临床应用
飞利浦mDIXON家族序列特点及临床应用(续)

非对称的自旋回波序列中,由于90°-180°重聚脉冲的时间t1,180°重聚脉冲到回波中心的时间t2,t1≠t2。则在采集信号中心的时候,水和脂肪的相位并不一致,并且由于在采集信号的时刻,质子的相位差没有一致,可能会产生T2*的对比。
这也是很多老师不明白,mDIXON技术怎么能进行TSE序列的水脂分离呢?因为传统的认知上,TSE快速自旋回波序列,采集信号的时候水和脂肪组织中氢质子的相位是一致的。而得到自旋回波水脂分离效果的正是基于,采集信号的时候频率编码梯度和自旋回波重聚信号的时间不是刚好匹配。

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2020.12.17      于           杭州
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