mri快速采集 ppt課件

1、快速、超快速M(fèi)R采集技術(shù),衛(wèi)生部北京醫(yī)院放射科北京大學(xué)第五臨床醫(yī)院楊 正 漢,1、REVIEW,K空間,SE序列,K空間及其填充,K空間為MR圖形原始資料的填充儲(chǔ)存空間格式，填充后的資料經(jīng)傅立葉轉(zhuǎn)換，重建出MR圖像。,激發(fā)編碼,信號(hào)采集,K空間填充,付立葉轉(zhuǎn)換,圖像顯示,,,,,K空間的填充,矩陣為256*256的圖像需要采集256條相位編碼線來完成K空間的填充，每條相位編碼線含有全層MR信息。K空間呈對(duì)稱填充K空間的數(shù)據(jù)點(diǎn)

2、陣與圖像的點(diǎn)陣不是一一對(duì)應(yīng)的,K空間及其填充,填充K空間中央?yún)^(qū)域的相位編碼線決定圖像的對(duì)比填充K空間周邊區(qū)域的相位編碼線決定圖像的解剖細(xì)節(jié),自旋回波（spin echo，SE）序列結(jié)構(gòu)圖,SE序列的優(yōu)點(diǎn),,1、MRI經(jīng)典序列，研究比較透徹2、圖像質(zhì)量穩(wěn)定3、信號(hào)比較單純，信號(hào)變化容易解釋4、組織對(duì)比良好,SE序列在神經(jīng)系統(tǒng)、骨關(guān)節(jié)等系統(tǒng)疾病的檢查中顯示出很大的優(yōu)越性。,SE序列的臨床應(yīng)用圖片,腕關(guān)節(jié)高分辨SE－T1WI,正常膝

3、關(guān)節(jié)SE序列圖片,膝關(guān)節(jié)后交叉韌帶斷裂,頸椎間盤突出,左枕葉腦膿腫,T2加權(quán)像,T1加權(quán)像,T1加權(quán)增強(qiáng)掃描,,,,,90,180,回波,TE,TR,TE：回波時(shí)間TR：重復(fù)時(shí)間,SE序列結(jié)構(gòu),SE序列一次激發(fā)只能采集一個(gè)回波,用SE序列采集一幅矩陣為256×256的圖像需要重復(fù)激發(fā)256次，填充K空間256條相位編碼線,一幅SE－T2WI圖像采集所需要的時(shí)間,,采集時(shí)間（TA）＝TR × Matrix (phase

4、-encoding) ×NEX,TA = 3秒 × 256 × 2 ＝ 1536秒 ＝ 25分36秒,1、SE序列信號(hào)采集時(shí)間長，T1WI常需3~5分鐘，T2WI更為耗時(shí)，常需十多分鐘2、呼吸、血管搏動(dòng)及腸道蠕動(dòng)等生理運(yùn)動(dòng)可造成運(yùn)動(dòng)偽影，嚴(yán)重影響腹部MR圖像質(zhì)量；3、呼吸造成的運(yùn)動(dòng)相關(guān)部分容積效應(yīng)會(huì)影響病灶的對(duì)比。,SE序列的缺點(diǎn),運(yùn)動(dòng)相關(guān)的部分容積效應(yīng),部分容積效應(yīng),第一時(shí)相,第二時(shí)相,MRI采集的運(yùn)

5、動(dòng)相關(guān)部分容積效應(yīng),由于運(yùn)動(dòng)相關(guān)部分容積效應(yīng)造成組織對(duì)比降低,2、為什么要加快MR的信號(hào)采集速度,1、SE序列實(shí)在太慢，特別是T2WI2、動(dòng)態(tài)增強(qiáng)掃描的需要3、運(yùn)動(dòng)器官成像的需要（偽影）4、灌注成像的需要（時(shí)間分辨）5、功能成像的需要（時(shí)間分辨）6、經(jīng)濟(jì)效應(yīng)的需要,近年來，由于硬件、軟件的進(jìn)步，MRI的信號(hào)采集速度越來越快，快速及超快速序列不斷涌現(xiàn)，已逐漸取代常規(guī)的SE序列，MRI在形態(tài)學(xué)和功能檢查中扮演著越來越重要的角色。,

6、“快”已經(jīng)成為當(dāng)今MRI的主題,FAST…FAST…FAST…FAST…FAST,3、快速M(fèi)RI的硬件要求,要加快MRI信號(hào)采集速度并保證圖像一定的信噪比（signal to noise ratio，SNR）及空間分辯，硬件的發(fā)展至關(guān)重要，其中最重要的是：主磁體場強(qiáng)及其均勻度梯度線圈脈沖線圈,主磁場,主磁場的場強(qiáng)MRI的SNR與主磁場場強(qiáng)的成正比如果其他所有成像參數(shù)相同，1.5T磁共振采集1次所得圖像的SNR，用0.5T的磁共

7、振需要采集9次才能獲得（掃描時(shí)間9倍）臨床應(yīng)用型的MRI儀場強(qiáng)已由0.15 T以下上升到1.0T-3.0T,MR按主磁場的場強(qiáng)分類MRI圖像信噪比與主磁場場強(qiáng)成正比低場: 小于0.5T中場：0.5T－1.0T高場: 1.0T－2.0T（1.0T、1.5T、2.0T）超高場強(qiáng)：大于2.0T（3.0T、4.7T、7T）,主磁場的均勻度磁場均勻度的提高：1、圖像質(zhì)量提高；2、可進(jìn)行大視野掃描，有利于偏中心部位的檢查50厘米

8、球表面均勻度可控制在3PPM以下，45厘米球體均勻度可控制在1PPM以下,梯度線圈,空間定位、采集信號(hào)梯度線圈性能的提高 ? 磁共振成速度加快沒有梯度磁場的進(jìn)步就沒有快速、超快速成像技術(shù),層面選擇方向梯度線圈性能提高,頻率和相位編碼方向梯度線圈性能提高,掃描層面更薄,MR信號(hào)采集速度更快,,,,梯度線圈性能指標(biāo)梯度場強(qiáng) 25 / 60 mT/m切換率 150 / 200 mT/m.s,脈沖線圈,脈沖線

9、圈的作用如同無線電波的天線激發(fā)人體產(chǎn)生共振（廣播電臺(tái)的發(fā)射天線）采集MR信號(hào)（收音機(jī)的天線）,接收線圈與MRI圖像SNR密切相關(guān)接收線圈離身體越近，所接收到的信號(hào)越強(qiáng)線圈內(nèi)體積越小，所接收到的噪聲越低,表面線圈,脈沖線圈特別是接收線圈的進(jìn)步顯著提高了MR圖像的信噪比。表面接收線圈至今已發(fā)展到第四代。第一代為線性極化表面線圈第二代為圓形極化表面線圈第三代為圓形極化相控陣線圈第四代為一體化全景相控陣線圈,相控陣線圈

10、,用相控陣線圈采集的MR圖像的SNR明顯高于用體線圈采集的MR圖像,體線圈采集SNR=11.7,相控陣線圈采集SNR=26.3,,,4、與快速成像相關(guān)的MRI基本概念,矩陣、FOV、空間分辨率圖像信噪比（signal to noise ratio,SNR)對(duì)比噪聲比（contrast to noise ratio,CNR)采集次數(shù)（平均次數(shù)）激發(fā)角度K空間及其填充,,矩陣 Matrix,矩陣：圖像X軸、Y軸方向上的像素?cái)?shù)目

11、,,,,,,,10,,,10,Matrix＝10×10,磁共振的矩陣可為 64×64－－1024×1024,磁共振最常用的矩陣為 256 × 256,磁共振最常用的高分辨矩陣為 512 × 512,視野 FOV（field of view）

12、,,,,,,,,,320mm,320mm,視野：X軸、Y軸方向上實(shí)際成像區(qū)域的大小,FOV＝320mm×320mm,MRI的FOV根據(jù)檢查部位、序列、線圈及場強(qiáng)可為 25mm－－530mm,FOV 2.5cm,FOV 530mm×2025mm,空間分辨率 Resolution,空間分辨：單個(gè)體素在X軸、Y軸、Z軸的大小,,層面方向的空間分辨 ＝ 層厚,頻率編碼方向的空間分辨＝頻率方向的FOV除以頻率方向的Ma

13、trix,相位編碼方向的空間分辨＝相位編碼方向的FOV除以相位方向的Matrix,空間分辨率,,,,,,,,,,,30mm,10mm,,,,,30mm,10mm,空間分辨＝10mm×10mm×8mm,層厚＝8mm,根據(jù)MR的場強(qiáng)、線圈、序列及檢查部位的不同，可選擇不同的空間分辨率,MRI的層厚常為：1－10mm,MRI層面內(nèi)的空間分辨常為：0.5mm×0.5mm－－2mm×2mm,FOV不變：矩

14、陣越大，XY平面的空間分辨率越高矩陣不變：FOV越大，XY平面的空間分辨率越低層厚越厚：層面選擇方向的空間分辨率越低,FOV、Matrix、層厚與Resolution的關(guān)系,10mm×10mm×8mm,5mm×5mm×8mm,矩陣不變：FOV越大，XY平面的空間分辨率越低,10mm×10mm×8mm,5mm×5mm×8mm,FOV不變：矩陣越大，XY平面

15、的空間分辨率越高,矩陣、FOV、空間分辨率圖像信噪比（signal to noise ratio,SNR)對(duì)比噪聲比（contrast to noise ratio,CNR)采集次數(shù)（平均次數(shù)）激發(fā)角度K空間及其填充,,與快速成像相關(guān)的MRI基本概念,信噪比， SNRSignal to Noise Ratio,圖像質(zhì)量的最重要、最基本的指標(biāo),良好的SNR是MRI清楚解剖結(jié)構(gòu)、病變及其特性的基礎(chǔ),高質(zhì)量的MR圖像必具有較高的S

16、NR,高SNR意味著較高的有效信號(hào)強(qiáng)度和較低的噪聲信號(hào),SNR = SI tissue / SD background,影響SNR的主要因素,主磁場場強(qiáng)（正比關(guān)系）表面線圈空間分辨－－Voxel體積大?。ㄕ龋雍?、Matrix、FOV采集次數(shù)（平方根正比）偽影（反比）序列及其參數(shù),矩陣、FOV、空間分辨率圖像信噪比（signal to noise ratio,SNR)對(duì)比噪聲比（contrast to noise r

17、atio,CNR)采集次數(shù)（平均次數(shù)）激發(fā)角度K空間及其填充,,與快速成像相關(guān)的MRI基本概念,對(duì)比噪聲比（CNR),在圖像擁有一定SNR的條件下，足夠的CNR是檢出病變（特別是實(shí)質(zhì)臟器內(nèi)病變）的根本保證。T1WI：CNR反映圖像的T1對(duì)比T2WI：CNR反映圖像的T2對(duì)比,CNR的檢測,CNR＝（SI1－SI2）/SD3,同一個(gè)肝臟病變用幾個(gè)不同的序列可得到不同的CNR，CNR高的序列有利于病變的檢出,,,,,影響CNR的主

18、要因素,是否具有足夠的SNR序列掃描參數(shù)病變與正常組織的差異偽影空間分辨是否使用對(duì)比劑,矩陣、FOV、空間分辨率圖像信噪比（signal to noise ratio,SNR)對(duì)比噪聲比（contrast to noise ratio,CNR)采集次數(shù)（平均次數(shù)）激發(fā)角度K空間及其填充,,與快速成像相關(guān)的MRI基本概念,采集次數(shù),其他條件相同的情況下采集次數(shù)增加1倍MR圖像SNR為原來的1.41倍MR信號(hào)采集

19、時(shí)間為原來的2倍圖像的偽影減少,矩陣、FOV、空間分辨率圖像信噪比（signal to noise ratio,SNR)對(duì)比噪聲比（contrast to noise ratio,CNR)采集次數(shù)（平均次數(shù)）激發(fā)角度K空間及其填充,,與快速成像相關(guān)的MRI基本概念,激發(fā)角度,脈沖激發(fā)后體素內(nèi)的宏觀磁化矢量偏轉(zhuǎn)的角度常規(guī)SE序列：90度翻轉(zhuǎn)恢復(fù)序列：180度梯度回波序列：小于90度,射頻脈沖繼發(fā)后宏觀磁化矢量發(fā)生偏轉(zhuǎn)，偏

20、轉(zhuǎn)角為?,磁共振現(xiàn)象是靠射頻線圈發(fā)射無線電波（射頻脈沖）激發(fā)人體內(nèi)的氫質(zhì)子來引發(fā)的，這種射頻脈沖的頻率必須與氫質(zhì)子進(jìn)動(dòng)頻率相同，低能的質(zhì)子獲能進(jìn)入高能狀態(tài),微觀效應(yīng),射頻脈沖激發(fā)后的效應(yīng)是使宏觀磁化矢量發(fā)生偏轉(zhuǎn)射頻脈沖的強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間決定射頻脈沖激發(fā)后的效應(yīng),低能量,中等能量,高能量,宏觀效應(yīng),90度脈沖繼發(fā)后產(chǎn)生的宏觀和微觀效應(yīng),低能的超出部分的氫質(zhì)子有一半獲得能量進(jìn)入高能狀態(tài)，高能和低能質(zhì)子數(shù)相等，縱向磁化矢量相互抵消而等于零,,

21、使質(zhì)子處于同相位，質(zhì)子的微觀橫向磁化矢量相加，產(chǎn)生宏觀橫向磁化矢量,激發(fā)角度越大，縱向弛豫所需時(shí)間越長激發(fā)角度越大，T1成分越大，T1對(duì)比越大90度脈沖能產(chǎn)生最大的橫向磁化矢量小角度激發(fā)能產(chǎn)生相對(duì)較高的橫向磁化矢量效能,激發(fā)角度與縱向弛豫,激發(fā)角度越大，縱向弛豫所需時(shí)間越長激發(fā)角度越大，T1成分越大，T1對(duì)比越大90度脈沖能產(chǎn)生最大的橫向磁化矢量,小角度激發(fā)能產(chǎn)生相對(duì)較高的橫向磁化矢量效能,5、優(yōu)質(zhì)快速M(fèi)R圖像的要求,足夠的信

22、噪比高空間分辨率組織對(duì)比良好盡可能少的偽影（？）盡量短的采集時(shí)間,MRI基本原理MRI空間定位 K空間MRI序列基本構(gòu)建與快速成像有關(guān)的基本概念,如何進(jìn)行MRI信號(hào)快速采集？,影響MRI信號(hào)采集時(shí)間的因素,二維圖像的采集時(shí)間Ts=TR × Ny × NEX三維圖像的采集時(shí)間Ts=TR × Ny× Nz × NEX,SE序列為何費(fèi)時(shí),90度激發(fā)后，T1馳豫需要很長

23、時(shí)間，因而必須采用很長的TR一次激發(fā)后只采集一個(gè)回波為減少運(yùn)動(dòng)偽影往往需要進(jìn)行多次信號(hào)采集利用180度射頻脈沖采集回波需時(shí)較長，通常為10-15毫秒,一幅SE－T2WI圖像采集所需要的時(shí)間,,采集時(shí)間（TA）＝TR × Matrix (phase-encoding) ×NEX,TA = 3秒 × 256 × 2 ＝ 1536秒 ＝ 25分36秒,二維圖像的采集時(shí)間,Ts=TR ×

24、Ny × NEX,快速成像技術(shù)通過縮短其中1個(gè)或多個(gè)因素加快MRI信號(hào)采集速度,MRI快速采集方法,多層采集技術(shù)縮短重復(fù)時(shí)間減少采集次數(shù)利用梯度回波替代自旋回波采集更少的相位編碼線RARE技術(shù)單次激發(fā)技術(shù)EPI技術(shù)平行采集技術(shù)其他與快速采集有關(guān)的技術(shù),,,1、多層采集技術(shù),用最愚蠢的方法采集10幅SE－T2WI,,采集時(shí)間（TA）＝TR × Matrix (phase-encoding) ×

25、;NEX,單幅圖像TA = 3秒 × 256 × 2 ＝ 1536秒 ＝ 25分36秒,10幅圖像采集時(shí)間＝25分36秒×10＝4小時(shí)16分鐘,SE序列T1WI：TR 400ms，TE 15msT2WI：TR 3000ms，TE 80ms,T1WI：TR 400ms，TE 15ms 400-15＝385msT2WI：TR 3000ms，TE 80ms。3000-80＝2200ms,利用剩余的時(shí)間我們能

26、做些什么？？？,,,,,,,,,,,,,,TE,,TR,,利用剩余時(shí)間可以激發(fā)和采集其他層面,一個(gè)TR間期能激發(fā)采集層面數(shù)與以下因素有關(guān)：TR：越長能采集越多TE：越短能采集越多準(zhǔn)備脈沖：脂肪抑制、流動(dòng)補(bǔ)償、飽和帶等,現(xiàn)在幾乎所有的MR序列均采用多層采集技術(shù),如果TR長度足夠采集所有（10層）層面 掃描1層和掃描10層所需時(shí)間一樣,用多層采集技術(shù)掃描10幅SE－T1WI,,采集時(shí)間（TA）＝TR ×

27、Matrix (phase-encoding) ×NEX,單幅圖像TA = 0.4秒 × 256 × 2 ＝ 205秒 ＝ 3分25秒,10幅圖像采集時(shí)間＝3分25秒,不是35分鐘,延長TR 增加能采集的層面 影響T1對(duì)比（T1WI） 掃描時(shí)間延長,縮短TE 增加能采集的層面 影響T2對(duì)比,,增加掃描層數(shù)的方法：,去除一些準(zhǔn)備脈沖,分次采集（

28、對(duì)于T1WI尤為重要）,MRI快速采集方法,多層采集技術(shù)縮短重復(fù)時(shí)間減少采集次數(shù)利用梯度回波替代自旋回波采集更少的相位編碼線RARE技術(shù)單次激發(fā)技術(shù)EPI技術(shù)平行采集技術(shù)其他與快速采集有關(guān)的技術(shù),,2、縮短重復(fù)時(shí)間（TR）,Ts=TR × Ny × NEX,縮短TR可以成比例縮短采集時(shí)間,TR縮短可能會(huì)影響圖像對(duì)比（T1弛豫成分改變）,利用梯度回波和小角度激發(fā)技術(shù)可以大大縮短TR,MRI快速采集方法

29、,多層采集技術(shù)縮短重復(fù)時(shí)間減少采集次數(shù)利用梯度回波替代自旋回波采集更少的相位編碼線RARE技術(shù)單次激發(fā)技術(shù)EPI技術(shù)平行采集技術(shù)其他與快速采集有關(guān)的技術(shù),,3、減少采集次數(shù),MRI場強(qiáng)的提高和脈沖線圈的改進(jìn)特別是相控陣線圈的應(yīng)用，大大提高了MR圖像的SNR，一般單次采集所得到的圖像即能達(dá)到足夠的SNR，這使屏氣掃描成為可能?，F(xiàn)在多數(shù)胸、腹部快速成像序列特別是屏氣序列的NEX為1,為減少呼吸運(yùn)動(dòng)偽影，胸腹部的SE序列掃描

30、，需要采集2-3次以上進(jìn)行信號(hào)平均。,Ts=TR × Ny × NEX,TR=400, TE=20, NEX=2 Matrix=256×160 TA=2分14秒,TR=125，TE＝4.1 NEX=1 Matrix=256×160 TA=20秒,SE-T1WI,SPGR-T1WI,MRI快速采集方法,多層采集技術(shù)縮短重復(fù)時(shí)間減少采集次數(shù)利用梯度回波替代自旋回波采集更少的相位編碼

31、線RARE技術(shù)單次激發(fā)技術(shù)EPI技術(shù)平行采集技術(shù)其他與快速采集有關(guān)的技術(shù),,4、利用梯度回波替代自旋回波,自旋回波：用180度復(fù)相脈沖采集回波,梯度回波：用讀出梯度場的反向切換采 集回波,SE,自旋回波,用讀出梯度場的反向切換采集回波,用180度復(fù)相脈沖采集回波,梯度回波,SE序列為何費(fèi)時(shí),90度激發(fā)后，T1馳豫需要很長時(shí)間，因而必須采用很長的TR

32、一次激發(fā)后只采集一個(gè)回波為減少運(yùn)動(dòng)偽影往往需要進(jìn)行多次信號(hào)采集利用180度射頻脈沖采集回波需時(shí)較長，通常為10-15毫秒,小角度激發(fā)能產(chǎn)生相對(duì)較高的橫向磁化矢量效能,梯度回波如何加快速度,小角度激發(fā)后T1弛豫較快，可選用較短的TR,梯度回波常采用小角度激發(fā),90度激發(fā)與小角度激發(fā)的差別,,,激發(fā)共振,質(zhì)子弛豫,所需時(shí)間長,所需時(shí)間短,SE,利用讀出梯度場的反向切換來采集梯度回波省時(shí)快速，因而可采用很短的TE(可短于2毫秒）,利用1

33、80度復(fù)相射頻脈沖采集回波，TE常需要10-15毫秒（T1WI),自旋回波與梯度回波序列比較,自旋回波與梯度回波的信號(hào)采集,自旋回波用180度脈沖采集信號(hào)。信號(hào)穩(wěn)定，對(duì)磁場均勻度要求低，但速度慢。梯度回波用讀出梯度線圈反向切換采集信號(hào)。速度快，但對(duì)磁場不均勻比較敏感。,SE,T2*與T2的差別,梯度場切換采集的梯度回波不能糾正主磁場恒定不均勻造成的質(zhì)子失相位，因而得到的圖像為T2*WI而非T2WI,產(chǎn)生回波的梯度切換實(shí)際上用的就是頻

34、率編碼梯度線圈,梯度回波的產(chǎn)生,SE,反向梯度使質(zhì)子失相位，正向梯度使質(zhì)子相位重聚,,離相位梯度,聚相位梯度,,,,,離相位梯度,聚相位梯度,,,右,右,左,左,?,,,,時(shí)間（ms）,Mxy,T2*,T2,T2*(GRE),GRE回波,SE回波,,MRI快速采集方法,多層采集技術(shù)縮短重復(fù)時(shí)間減少采集次數(shù)利用梯度回波替代自旋回波采集更少的相位編碼線RARE技術(shù)單次激發(fā)技術(shù)EPI技術(shù)平行采集技術(shù)其他與快速采集有關(guān)的技術(shù),

35、,5、采集更少的相位編碼線,根據(jù)采集時(shí)間計(jì)算公式可知，減少相位編碼線的采集同樣可以成比例地縮短信號(hào)的采集時(shí)間。,Ts=TR × Ny × NEX,相位編碼線（回波）的減少與K空間填充直接相關(guān),付立葉轉(zhuǎn)換只能區(qū)分相位相差180度的MR信號(hào),矩陣為256*256的圖像需要進(jìn)行256次相位編碼，也即采集256條相位編碼線,,K空間的填充,矩陣為256*256的圖像需要采集256條相位編碼線來完成K空間的填充，每條相位編碼線

36、含有全層MR信息。K空間呈對(duì)稱填充K空間的數(shù)據(jù)點(diǎn)陣與圖像的點(diǎn)陣不是一一對(duì)應(yīng)的,K空間及其填充,填充K空間中央?yún)^(qū)域的相位編碼線決定圖像的對(duì)比填充K空間周邊區(qū)域的相位編碼線決定圖像的解剖細(xì)節(jié),減少Ny的采集可以通過以下途徑來實(shí)現(xiàn)：半傅立葉采集技術(shù)采用矩形FOV直接減少相位編碼線數(shù)目匙孔技術(shù),（1）、半付立葉采集技術(shù),采集的相位編碼線僅需填充略多于一半的K空間，其余部分則利用K空間對(duì)稱性的原理進(jìn)行填充,,,,,,,,,,,,,

37、,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,NY,,NX,常規(guī)自旋回波序列的信號(hào)采集和K空間填充,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,半付立葉采集的K空間填充,,,NX,NY,,,,,,,,,,,,,,,,,,,采用半付立葉技術(shù)后采集時(shí)間約為原來的一半圖像SNR可達(dá)原來的70%左右（平方根反比，回波數(shù)減少一半，1/1.41）空間分辨力不變,半付立葉技術(shù)采集的圖像,TA＝13秒（25秒）,T

38、A=11秒（20秒）,TA=15秒（28秒）,（2）、采用矩形視野（FOV）,由于各解剖部位各徑線長度不同，可選擇徑線短的方向?yàn)橄辔痪幋a方向，采用的矩形FOV（4?8 ? 7?8），所需采集的相位編碼線減少。,矩形FOV的K空間填充及圖像重建示意圖,保持空間分辨力不變所需采集的相位編碼線減少采集時(shí)間成比例縮短SNR僅略有下降（平方根反比）,采用矩形FOV后：,（3）、直接減少相位編碼線,直接減少相位編碼線的采集也即較少回波的采集，

39、這將縮小相位編碼方向上的矩陣，降低此方向上的空間分辨。,直接縮小相位編碼方向Matrix后的K空間填充,所需采集的回波減少，重建后的圖像的像素呈長方形，相位編碼方向的像素徑線變長，空間分辨降低,直接減少相位編碼線的實(shí)際操作,所需采集的相位編碼線只有原來的一半相位編碼方向上像素增大一倍，空間分辨降低采集時(shí)間減少到原來一半SNR＝（1×2）/1.414＝1.414,減少相位編碼線采集可成比例的減少信號(hào)采集時(shí)間相位編碼方向的

40、空間分辨率下降同時(shí)像素變成長方形 SNR反而略有升高,直接降低相位編碼線的采集后,1、該方法犧牲了相位編碼方向的空間分辨率2、利用該方法提高SNR效率并不高3、在相位編碼方向空間分辨要求不高時(shí)，該方法不僅節(jié)約時(shí)間，而且能提高圖像的SNR,提醒：,(4)、匙孔（Key Hole）技術(shù),K空間及其填充,填充K空間中央?yún)^(qū)域的相位編碼線決定圖像的對(duì)比填充K空間周邊區(qū)域的相位編碼線決定圖像的解剖細(xì)節(jié),,,,,,,,,,,,,,,,,,,

41、,,,,,,,,,,,,,匙孔技術(shù)主要用于加快動(dòng)態(tài)增強(qiáng)掃描的速度增強(qiáng)前先進(jìn)行平掃，采集填充K空間的全部相位編碼線注射造影劑后采集的僅僅是填充K空間中央?yún)^(qū)的部分相位編碼線（約20%），決定增強(qiáng)后的圖像對(duì)比。K空間的周邊部分利用平掃時(shí)采集的相位編碼線來填充以顯示解剖細(xì)節(jié)大大節(jié)約信號(hào)的采集時(shí)間（僅需要原來的20％），加快掃描速度。,匙孔技術(shù),MRI快速采集方法,多層采集技術(shù)縮短重復(fù)時(shí)間減少采集次數(shù)利用梯度回波替代自旋回波采集更少

42、的相位編碼線RARE技術(shù)單次激發(fā)技術(shù)EPI技術(shù)平行采集技術(shù)其他與快速采集有關(guān)的技術(shù),,6、弛豫增強(qiáng)快速采集（RARE）技術(shù)RARE：Rapid Acquisition Relaxation Enhancement,常規(guī)SE序列在90度脈沖后用一個(gè)180度相位重聚脈沖產(chǎn)生一個(gè)回波，填充K空間的一條相位編碼線。,RARE則在90度射頻脈沖后用n個(gè)180度脈沖產(chǎn)生n個(gè)回波，填充K空間的n條相位編碼線，MR信號(hào)采集時(shí)間縮短為相應(yīng)SE

43、序列的1/n。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,SE,FSE,RARE在臨床應(yīng)用上也稱為快速自旋回波Fast Spin Echo（FSE）Turbo Spin Echo（TSE）,RARE技術(shù),回波鏈長：RARE序列中，90度脈沖后用180度脈沖所采集回波的數(shù)目稱為回波鏈長（Echo Train Length，ET

44、L），也稱時(shí)間因子。,回波間隙：echo space, ES回波鏈中，兩個(gè)回波的時(shí)間間隔稱為回波間隙,RARE技術(shù),RARE的K空間填充,,,,,有效TE,MRI快速采集方法,多層采集技術(shù)縮短重復(fù)時(shí)間減少采集次數(shù)利用梯度回波替代自旋回波采集更少的相位編碼線RARE技術(shù)單次激發(fā)技術(shù)EPI技術(shù)平行采集技術(shù)其他與快速采集有關(guān)的技術(shù),,7、單次激發(fā)技術(shù),單次激發(fā)(Single-shot)技術(shù)是回波采集的極端表現(xiàn)形式一次激

45、發(fā)后采集所有的回波信號(hào)，填充整個(gè)K空間單層圖像的采集時(shí)間僅為數(shù)十到數(shù)百毫秒,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,FSE,SS-FSE,單次激發(fā)技術(shù)可用于RARE序列EPI序列,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,SS-FSE,,,,,,SS-EPI,MRI

46、快速采集方法,多層采集技術(shù)縮短重復(fù)時(shí)間減少采集次數(shù)利用梯度回波替代自旋回波采集更少的相位編碼線RARE技術(shù)單次激發(fā)技術(shù)EPI技術(shù)平行采集技術(shù)其他與快速采集有關(guān)的技術(shù),,8、EPI技術(shù),回波平面成像（echo planar imaging，EPI）是目前最快的MRI信號(hào)采集方式，單層圖像的信號(hào)采集時(shí)間可縮短到100毫秒以內(nèi)梯度回波的一次激發(fā)采集多個(gè)回波的形式。普通梯度回波為一次脈沖激發(fā)后利用梯度線圈反向切換一次采

47、集一個(gè)梯度回波EPI是在一次脈沖激發(fā)后依靠梯度線圈的連續(xù)反向切換，采集一連串梯度回波信號(hào),,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,GRE,EPI,EPI可分為多次激發(fā)（Multi shot）EPI單次激發(fā)（Single shot）EPI,MS－EPI是在一次脈沖激發(fā)后利用讀出梯度線圈的連續(xù)反向切換采集多個(gè)梯度回波信號(hào)，填充部分K空間。通過多次如此重復(fù)激發(fā)和采集完成整個(gè)K空間

48、的填充。,SS-EPI是在一次脈沖激發(fā)后利用讀出梯度線圈的連續(xù)反向切換，采集填充整個(gè)K空間所需的全部梯度回波信號(hào)。,,,,,,,,,,,,,,,,,SS-EPI,MS-EPI,MS-EPI與RARE,一次激發(fā)后利用讀出梯度線圈的反復(fù)切換采集多個(gè)梯度回波信號(hào)，填充部分K空間與自旋回波類的RARE技術(shù)相對(duì)應(yīng)不同點(diǎn)是多次激發(fā)EPI采集的為梯度回波，RARE采集的為自旋回波,RARE,MS-EPI,SS-EPI與SS-RARE,一次激發(fā)后利

49、用讀出梯度線圈的反復(fù)切換采集所有梯度回波信號(hào)，填充全部K空間與自旋回波類的SS-RARE技術(shù)相對(duì)應(yīng)不同點(diǎn)是SS-EPI采集的為梯度回波，SS-RARE采集的為自旋回波,EPI技術(shù)僅僅是MR信號(hào)的采集方式，而非MRI掃描序列。EPI必須結(jié)合特定的激發(fā)脈沖才能成為真正的MRI序列EPI序列的對(duì)比和權(quán)重決定于預(yù)脈沖,,,,,,,,,,,,,,,預(yù)脈沖是翻轉(zhuǎn)恢復(fù)序列，則得到T1加權(quán)的EPI圖像,EPI-T1WI（IR-EPI）,180

50、90,180 90,180 90,,,,,,預(yù)脈沖為單個(gè)900射頻脈沖則得到GRE-EPI圖像,EPI-T2*WI（GRE-EPI）,90°,,,,,,,90° 180°,EPI-T2WI（SE-EPI）,,預(yù)脈沖是SE序列，所得到的稱為SE-EPI圖像,MRI快速采集方法,多層采集技術(shù)縮短重復(fù)時(shí)間減少采集次數(shù)利用梯度回波替代自旋回波采集更少的相位編碼線RARE技術(shù)單次激發(fā)技術(shù)

51、EPI技術(shù)平行采集技術(shù)其他與快速采集有關(guān)的技術(shù),,9、平行采集技術(shù),SENSE－SENSitivity Encoding（Philips）,ASSET－（GE）,SMASH / SENSE－（Siemens）,SENSE技術(shù)需要用多通道相控陣線圈。SENSE技術(shù)最早由Philips公司應(yīng)用于臨床，至今約有5年左右。目前Philips、GE已經(jīng)將SENSE技術(shù)作為臨床商業(yè)技術(shù)。目前利用SENSE技術(shù)可將MRI信號(hào)采集速度提高到原

52、來的6倍，以后有望提高到原來的8倍以上。,SENSE技術(shù)的基本原理？？？,相控陣線圈提高信噪比,+,＝,SNR提高到1.41倍,相控陣線圈的2組線圈分別采集信號(hào)就相當(dāng)于普通表面線圈采集2次，理論上SNR增加到原來的1.41倍。,利用相控陣線圈和SENSE技術(shù)提高信號(hào)采集速度,+,,,相控陣線圈的兩組線圈同時(shí)各采集一半填充K空間所需的相位編碼線，采集速度因此提高到原來的2倍，而SNR不能提高。,SENSE技術(shù)主要用于需要提高信號(hào)采集速度的

53、檢查，如CE－MRA、動(dòng)態(tài)增強(qiáng)掃描、腹部成像、心臟成像等，此時(shí)速度比SNR更為重要。,SENSE技術(shù)采集的MR圖像,3D-FFE T1WI150 slices in 2:58 5:56 without SENSE,TSE-T2WI 51211 slices in 1:303:00 without SENSE,TSE-T2WI 51218 slices in 2:505:40 without SENSE,SENSE技術(shù)采集的M

54、R圖像,Multiphase Banlance-FFE of the Left Ventricle38 phases in A Breath-hold with SENSE,SENSE技術(shù)采集的MR圖像,FFE-T1WI 25 slices in 0:110:22 without SENSE,SS-TSE-T2WI 30 slices in 0:130:26 without SENSE,SS-TSE-T2WI+FS1 sli

55、ces in 200ms400ms without SENSE,SENSE技術(shù)采集的MRA,3D-TOF MRA,75 slices in 5 minutes without SENSE,75 slices in 2.5 minutes with SENSE,150 slices in 5 minutes with SENSE,MRI快速采集方法,多層采集技術(shù)縮短重復(fù)時(shí)間減少采集次數(shù)利用梯度回波替代自旋回波采集更少的相位編碼線

56、RARE技術(shù)單次激發(fā)技術(shù)EPI技術(shù)平行采集技術(shù)其他與快速采集有關(guān)的技術(shù),,10、加快信號(hào)采集的其他技術(shù),（1）梯度回波和自旋回波采集相結(jié)合,在SE序列或RARE序列的每個(gè)自旋回波采集前后利用讀出梯度場切換各采集一個(gè)梯度回波同時(shí)產(chǎn)生1個(gè)自旋回波和2個(gè)梯度回波，自旋回波填充K空間的中心，決定圖像的對(duì)比。與相應(yīng)的SE或RARE相比，采集速度提高到原來的3倍。如果在每個(gè)自旋回波的前后各采集多個(gè)回波，則成像的速度還可進(jìn)一步加快。,

57、自旋回波與梯度回波結(jié)合,GRASE序列采集的圖像,TGSE一次激發(fā)產(chǎn)生3個(gè)自旋回波， 6個(gè)梯度回波TR＝3000，TE＝90，NEX＝2Matrix＝256×192掃描時(shí)間＝1分04秒,ES的縮小對(duì)于長ETL的RARE、SS-RARE及EPI非常重要縮短ES可在組織的信號(hào)明顯衰減前完成信號(hào)采集ES的縮小依賴于梯度場場強(qiáng)和切換率的提高高性能梯度場的MRI儀上，SS-RARE的ES可縮小到5毫秒以下，EPI的E

58、S可縮小到1毫秒以下。,（2）、縮小回波間隙,長回波鏈序列中，隨著回波的采集，組織的MR信號(hào)在不斷衰減。,縮短回波間隙（ES）加快信號(hào)采集速度,（3）、半回波技術(shù),與半富立葉采集技術(shù)相似利用K空間在頻率編碼方向的對(duì)稱性每個(gè)回波僅采集半個(gè)（略多于半個(gè)）其余部分利用K空間對(duì)稱性特點(diǎn)來填充,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,半付立葉采集的K空間填充,,,NX,NY,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,

59、,,,,,,,,,,,,,NY,,NX,半回波技術(shù)的K空間填充,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,自旋回波序列,應(yīng)用SE或GRE序列均可優(yōu)點(diǎn)加快回波采集速度縮短TE相同的TR可采集更多的層面缺點(diǎn)損失部分SNR和空間分辨,半回波技術(shù),SE序列半回波與全回波采集的比較,TR=400ms，TE＝8msSlice=17（可采24層）NEX=2，TA=2′40″17層TR可縮短到300ms,TR=4

60、00ms，TE＝8msSlice=17，NEX=2TA=2′40″17層最短TR為400ms,,,,,,,,七種顏色在藝術(shù)家手中將繪制出一幅幅美麗的畫卷,鹽 油 醬 醋 料酒 味精 大料 辣椒 蒜 蔥花,合理并綜合應(yīng)用多種快速采集技術(shù)可進(jìn)一步加快MR信號(hào)的采集速度并獲得高質(zhì)量的MR圖像。,HASTE－T2WI,綜合多種快速采集技術(shù),RARE技術(shù)單次激