CINE成像原理简介（一）——梯度回波与自旋回波-清心影像
在之前的推送中，我们提到心脏磁共振成像方法是目前心脏功能测量的金标准[1,2]鲁兆博客。今天将集中介绍磁共振成像中最常见的两种回波序列——梯度回波序列和自旋回波序列。
图1. 梯度回波序列
磁共振成像中，在没有任何梯度磁场影响时，采用一个90°射频脉冲后，会产生自由感应衰减信号（free induction decay, FID）如图1所示。对于实际成像而言产生和接收磁共振信号常用的回波有两种：梯度回波和自旋回波。
图2. 梯度回波序列
梯度回波序列是在90°射频脉冲激发后，先后采用一个正的梯度磁场和一个负的梯度磁股海牧童场，在经历一个回波时间TE后，线圈将会接收到一个回波信号，该信号即为梯度回波信号。当第一个正的梯度磁场作用时导致质子自旋沿着梯度磁场方向快速失相位，从而使得FID信号快速衰减为0（图2）；当第二个负的梯度磁场作用时，之前质子自旋的失相位会逐渐恢复且FID信号会再度出现。若两个梯度磁场作用时间相同时间，则经历两个梯度磁场时间后的信号幅值最大（此时信号被称为回波信号，该时刻被认为回波信号的中心时刻）；若第二个梯度磁场继续作用，则FID信号将再次失相位。回波信号中心时刻距离脉冲中心时刻的时间间隔被称为回波时间（echo time, TE），在梯度回波序列中TE可以通过控制梯度磁场作用的时间来改变其长短绿角蛙 。
图3. 自旋回波脉冲序列
而自旋回波脉冲序列则是在一个90°射频脉冲激发后，在经历1/2TE后用一个180°的射频脉冲，从而形成自旋回波信号（图4）。当第一个90°射频脉冲激发后梨花雪后，绕着z轴进动的质子自旋被翻转到绕着xy平面的一条直线进动且由于磁场不均匀性而具有不同拉莫频率的自旋质子会相互间产生相位差（即出现失相位现象），呈现出FID信号的特征腹黑贤妻，在1/2TE后180°射频脉冲使得所有质子自旋沿着xy平面进行了180°的翻转，先前失相位的自旋质子又重新聚相位，再经历一个1/2TE时间后烈血风云 ，信号幅值最大即产生了回波信号。
总体而言，杨绿润 180°聚相脉冲消除了磁场不均匀性引起的失相位，故而自旋回波脉冲信号的幅值比梯度回波脉冲，并且自旋回波序列成像受到金属伪影引起的场不均匀性的影响更小。但梯度回波由于缺少一个180°射频脉冲，因此成像速度更快。两种回波序列的关键差异性如表1所示[3]
表1. 自旋回波脉冲序列和梯度回波脉冲序列的关键不同之处
由于Cine是在一个心动周期内不同的时间点进行数据采集，因此在一个心动周期内需在尽可能多的时间点进行数据采集，故而需要TR较短。因此，目前临床上常用的Cine序列均基于梯度回波序列。一般而言尚品网 ，梯度回波脉冲序列分为扰相梯度回波脉冲序列(spoiled gradientecho pulse sequence)和平衡稳态自由进动梯度回波脉冲序列(balanced SteadyState Free Precession gradient echo pulse sequence, bSSFP gradient echo pulsesequence)，这两种序列在不同厂商生产的磁共振设备中有不同的名称大村官，具体如表2所示[3]。
表2. 不同设备的梯度回波脉冲序列的名称
由于梯度回波序列具有很短的TR值（该TR值通常远远小于心肌或血液的T2弛豫时间），所以在每次TR结束时将会有一部分横向磁化矢量存在，这将影响下一TR阶段脉冲序列的使用。对于这一问题，扰相梯度回拨脉冲序列通过在TR结束时添加一个扰相梯度使横向磁化矢量失相位或者采用射频脉冲扰相技术去抑制残存的横向磁化矢量，而扰相梯度回波技术中翻转角、TR和TE三个参数的设置是至关重要的（较小的翻转角是该项技术具有较短TR值的关键）[4,5]，通过设定这三个参数能够使得图像具有T1加权或者T2*加权的效果。对bSSFP技术而言，残存的横向磁化矢量被聚相并通过几个TR的积累达到稳态的自由进动状态并被接收线圈检测到较强的信号（一般该信号比扰相梯度回波信号更强），但该项技术会因为磁场强度的不均匀性而导致图像中出现带状暗伪影[6]。
以上就是本期推送的内容，谢谢各位读者的支持。
参考文献
[1] Peshock RM, Willwtt DL, Sayad DE,Hundley WG, Chwialkowski MC, Clarke GD, Parkey RW. “Quantitative MR imaging ofthe heart烤肉刘 ,” Magn. Reson. Imaging Clin. N. Am., vol. 4, pp. 287-305,1996.
[2] Rathi VK,Biedermann RW. “Imaging of ventricular function by cardiovascular magneticresonance,” Curr. Cardiol. Rep., vol. 6, pp. 55-61, 2004.
[3] Ridgway JP. “Cardiovascular magnetic resonancephysics for clinicians: part I,” Journal of Cardiovascular Magnetic Resonance, vol. 12, no. 71,2010.
[4] Van der MP, Groen JP, Cuppen JJM. “Very fast MR imaging by field echoes and small angle excitation,”Magn.Reson. Imaging,vol. 3, pp. 397-399, 1985.
[5] Frahm J, Hasse A, Matthaei D. “Rapid NMRimaging of dynamic processes using the FLASH technique,” Magn. Reson. Med.,vol. 3, pp. 321-327, 1986.
[6] Scheffier K, Lehnhardt S. “Principles andapplications of balanced SSFP techniques乌英达姆,” Eur. Radiol.,vol. 13, pp.2409-2418, 2003.