MRI成像序列和参数的选择
2011-12-08 15:57:34   来源：   作者：  评论：0 点击：

【 成像序列和参数选择的目的 】
尽可能在最短的时间内获得所有与诊断有关的信息，其先决条件是有满意的信噪比(SNR)、
良好的空间分辨率和良好的对比度( C )。
【 各种参数的定义及其相互关系 】
1．信号(S)、信噪比(SNR)、组织对比(C)和 CNR：
（1） MRI 信号：MRI 信号与人体中每一部分的 H 质子有密切关系，每个组织的 H 质子是
相同的，如骨皮质和空气的共振质子极少，故在所有程序中均呈“黑影” 。MRI 的信号强度取决
于不同的参数，在 SE 程序中信号的强度可用公式表示： S＝KN（N）f（V）exp
（－TE/T2）
[1－
exp
（-TR/T1）
]。从公式可得出：信号强度(S)与质子成正比；TE/T2 的比值越小，相对信号强度越高；
TR/T1 的比值越大，相对信号强度越高。
（2） SNR：信号强度( S ) 与体素成正比，但人体也产生散乱的 RF 发射波(噪声 N )，N 影
响 MRI 的图象质量，因此，SNR 是评价图象质量的一个方法。
（3） C 和 CNR：C 是二个不同组织(A，B)之间相对的差异，C=(Sa-Sb)/Sb。既要有高的
SNR，又要有满意的对比度(C)，二者相结合即为 CNR，CNR=SNRa-SNRb。对比度取决于被检
组织的固有特性，即质子密度、T1、T2 和血流，同时又取决于选择的参数和脉冲程序。
提高 SNR 的方法和缺点：增加 ACQ，扫描时间延长；增大体素，空间分辨率下降；TR、
TE 与信号强度密切相关；选择合适的线圈。
（4）分辨率：是发现微小病变的第三个重要因素。保留其他参数，特别是扫描时间。体素
缩小，SNR下降；补偿办法是增加 ACQ，延长扫描时间。
2．MRI 参数：
MRI 参数有组织参数和生理参数二大组成部分。组织参数：T1、T2、质子、T2*，固定不变
(除用对比剂)；生理参数：呼吸，心跳，血和脑脊液的流动，不自主运动，影响信号及产生伪影。
（1） 质子是影响 S 的主要因素，但人体组织质子差异不大。
（2） T1 与T1 有关的因素：分子重新定向速度与 Larmor 进动频率的差异，相近则快，T1
时间短；进动频率与外加磁场(Bo)成正比，因此，T1 有场强依赖性。

（3） T2：T2 指人体局部小磁场 Mxy矢量丧失所需的时间，主要与人体组织固有的小磁场
有关。大分子比小分子 Mxy丧失快，另外对外磁场不如 T1 敏感。
（4） T2*(准 T2) ：T2*是主磁场不均匀的附加作用引起 Mxy衰减，快于所预料的 T2，T2*
总是小于 T2，称之为自由诱导衰减(FID)。
在 SE 程序，T2 决定图象对比，在梯度回波(GRE)程序 T2*决定图象对比。
（5）生理参数：包括呼吸运动、心脏运动、血和脑脊液流动、不自主运动。
【 扫描参数与信号、图像对比的关系 】
1．影响信号强度的参数：
（1） 体素：由矩阵分隔的 FOV 和层厚决定。体素大，信号强；层厚薄，体素小，信号低；
FOV：保持相同的矩阵，FOV 小，空间分辩率高，信号低。
（2） 矩阵(MA) ：分扫描矩阵和显示矩阵。扫描矩阵由读出(频率)方向的采样点和相位编
码数组成。 在特定 FOV 条件下，MA 大，空间分辨率高，SNR 低；增加相位编码数，扫描时
间延长。频率编码数不增加扫描时间，但可防止卷褶伪影。
与相位编码数有关的因素：扫描时间、空间分辨率、伪影（运动、图象重叠） 。
（3） ACQ(或 NEX) ：ACQ 数增加，扫描时间成倍延长，SNR提高。
（4） 线圈：线圈大，敏感容积大，噪声大，SNR 低；表面线圈，SNR 高，但降低容积的
均匀性。
2．影响图象对比的参数：
（1）参数：
TR：T1 的对比很大程度上取决于 TR。短 TR：T1-W 重，SNR 低；长 TR：质子加权重，
SNR大，T1-W 低。
TE：T2 对比很大程度上取决于 TE。长 TE T2-W重，SNR低。
结论：短 TR、短 TE为 T1-W；长 TR、长 TE 为 T2-W；长TR、短 TE 为质子加权像。
翻转角：小于 90 度的反转角减少信号饱和，反转角决定图像对比与采用的序列有关。SE 程
序：长 TR和长 TE 的T2 加权，用小于 90 度的反转角(63 度)能使长 TR(CSF)信号最大化。

【 MRI成像序列 】
1．SE 序列：
（1） T1 对比：T1 时间是指组织的最大纵向磁化恢复 63%，恢复快的组织 T1 时间短，反
之则长。两个不同 T1 时间的组织对比取决于特定时间(TR)纵向磁化率，即 T1 短信号高，因此，
T1 的对比取决于 TR。
（2） 噪声：与 TR无关。长 TR，SNR高(TR长，纵向磁化恢复时间长，信号高)，相反，
短 TR，SNR低。
（3） 重复时间(TR)：长 TR提供高的 SNR，减少 T1 的对比，短 TR可使 T1对比最大化，
但必需妥协 SNR(SNR 下降)，鉴于 SNR的原因，用 TR = 400~700ms，目的是 T R既要短到有
好的 T1 对比，又要长到能保持相当的 SNR 和图象质量。T1 加权：用短 TR使 T1 对比最大化，
用短 TE 使T2 对比最小化。
T2 对比：T2 时间是横向磁化逐渐丧失的时间，横向磁化丧失 63%，剩 37%为 1 个 T2 时间。
两个不同 T2 时间的组织对比取决于特定时间(TE)的磁化率。根据特定时间磁化率的曲线，长 TE
的 T2 对比远大于短 TE。
T2 加权：长 TE 使T2对比最大化，长 TR使 T1对比最小化。
质子密度(PD)加权：有高的 SNR，较低的组织对比，用长 TR和短 TE。
（4） 回波时间（TE） ：短 TE，SNR 高，但 T2 对比小；长 TE，SNR低，T2 对比好。回波
时间(TE)：用长 TE 可增加 T2 对比，减少 SNR，假如 T1 对比是很小，选择 TE=70~100ms是可
以产生好的 T2 对比，并保留高的 SNR和图象质量(小于 2 岁的儿童和肝肿瘤等除外)。
2．GRE(梯度回波)序列：
SE 程序的缺点是扫描时间太长，尤其是 T2-W 和 PD-W。GRE 的特点是使用小于 90 度的
RF 脉冲，横向磁化矢量部分仍有相当大，而纵向磁化矢量变化相对较小，故明显缩短扫描时间。
GRE 序列的机理是在施加梯度磁场后造成质子自旋频率的互异，很快丧失相位一致，MRI 信号
逐渐消失。如再加一个强度一样，时间相同，方向相反的梯度磁场，可使分散的相位重聚，趋向

一致，原消失的信号又重现，在回波达到最高值时记录其信号，这种用一个方向相反的梯度磁场
代替 180 度 RF 脉冲产生回波，称之为梯度回波技术(GRE)。
梯度回波横向磁化衰减是由于 T2 或自旋-自旋驰豫、磁体不均匀性、磁性敏感性不同、化学
位移、铁磁性物质的存在，局部磁场扭曲。上述复合去相位作用，自旋-自旋驰豫和磁场不均匀
是 T2*时间，而不是 T2 时间。
GRE 优点为：TR 短，成象时间短；每一单位时间高 SNR；3D 成为可能；由于消失了 180
度 RF，短 TE；低 SAR，对病人安全；强 T1 和/或 T2*对比。GRE 常用的方法有二种：快速小
角度激发(FLASH)和稳定进动快速成象(FISP)。
FLASH 与 SE 比较：在一定条件下，FLASH 对比与 SE 相似(反转角=90 度)，因此，获得 SE
中的 T1 和T2 加权规则相同，只是 T2 被 T2*代替。FLASH 的对比不仅取决于组织的 T1 和T2，
也与装备的磁场不均匀性有关。在 FLASH 序列中，T1-W 为短 TE(5~10ms)，T2*-W 最小化。根
据 Ernst 角规则，TR和 FA 共同决定 T1 加权，T1 对比在特定的 TR下，随反转角(FA)增大而 T1
权重加强。T2*加权参数选择原则:是长 TR，最小的 T1 对比；长 TE 最大的 T2*对比；小角度，
最小的 T1 对比。需注意的是在 FLASH 中，由于磁场不均匀，信号衰减很快，TE 不能象 SE 那
样长，因此，在 FLASH 中，TE＞18ms是长的，TE＜5ms是短的，TR(200~300ms)影响不太大，
FA 最重要。FISP 序列主要用于 3D，FISP 的信号是 T1/T2*作用。
【 MRI成像序列的临床应用 】
1．SE 序列：
应用时间长，经验丰富，不太受某些物质影响(如磁场不均匀或磁场敏感性物质)，应用范围
广。主要用于脑、眼、头颈部、四肢、关节、肌肉的 2D，骨关节需 3D 可用 FISP；在脊柱、脊
髓 方面除非考虑 T2-W，否则可用 FLASH；心、胸可用 SE 评价解剖，GRE 用于动态研究；腹
部 由于运动伪影，目前趋向用 GRE 代替 SE，GRE 可屏气完成检查；3D 成象不用 SＥ。SE 序
列的 T1 加权显示解剖结构和有较好的 SNR，注射 GD-DTPA后许多病理组织强化(肿瘤)；T2 加
权其成像时间长，SNR低，但对多数的病变组织的检出敏感性以 T2 为好，反映病理特征也更可
靠， 典型 TE 时间设定一般为 80～90ms， 能提供强的 T2 对比， 是重 T2 加权和 SNR的最佳结合，
如 TE 再延长， T2 权重只轻度增加， 而付出 SNR下降， 运动和流动伪影增加； 相反 TE 短， PD-W
增加，在腹部和盆腔等检查 TE 常设在 TE=80～90ms，肝脏和小儿脑除外。质子加权对解剖和
SNR好，可用于椎管和椎间盘、四肢关节的检查。
2．GRE 序列（FLASH 序列） ：
T1 加权用短 TE，以减少 T2*成份；多层面成像用长 TR大 FA；腹屏气 16～21 秒，产生 6～
8 幅，可消除运动伪影，也可注射 GD-DTPA增强。在 3D 成像，T1-W 用短 TR，低-中 FA。T2*
加权用长 TR，长 TE，低 FA。典型 T2*-W 其 TR=300ms，TE=18~30ms，FA+10-15 度；脊柱
T2*-W 比 SE 的 T2-W 更小的流动伪影。缺点是对磁化伪影敏感。利用此缺点可检查颅内出血。
FISP:主要用于 3D，检查四肢关节，FA=40 度，以增强区分黑色的软骨、半月板和韧带。2D 主
要用于心脏的动态观察，心脏电影。
3．快速 SE 程序：
特点是有效地利用 K-空间，使扫描时间成倍地缩短，优点是图象清晰、对比度增加、扫描
时间短、运动伪影小和磁化伪影少。缺点是对短 T2 的物质不敏感。