快速自旋回波FSE序列的特点之一是扫描速度快，但磁共振发展早期FSE序列还未出现，SE序列受限于扫描时间过长，这时候就出现了一种小角度激发的序列，叫做梯度回波——GRE（gradient echo）或场回波——FE(field echo)。
为了方便描述，后面都将梯度回波序列写为GRE序列，自旋回波都写为SE。GRE序列与SE序列不同之处在于SE序列一般都采用90°射频脉冲对组织进行激发，再采用180°回聚脉冲产生回波，而GRE序列基本都是使用小角度对组织进行激发，再采用读出梯度场切换产生回波。
图1:梯度回波序列示意图 接下来介绍GRE序列的一些特点，主要总结为四点：① 扫描速度快，速度快是因为两个原因，其一是小角度激发，组织可以残留较大的纵向磁化矢量，导致纵向磁化的时间能够显著缩短，这时候需要的TR就可以设置较短，从而达到缩短扫描时间的目的，小角度激发还有SAR值不高的优点；原因其二是GRE序列采集回波是采用的梯度场切换而非180°回聚脉冲，采集回波的速度大大提高，这样TE较短的情况下，相同采集层面可以使用更短的TR。② GRE序列主要用于T2*WI权重，T2*WI图像中信号强度由磁场均匀性及组织T2值决定，GRE序列为何无法获得T2WI图像，是由于没有180°回聚脉冲来避免磁场不均匀造成的质子矢相位，联影的多对比度多定量参数MTP序列正是受限于此无法获得T2WI图像。③ GRE序列信噪比较低，没有180°回聚脉冲来避免磁场不均匀造成的质子矢相位，导致对磁场不均匀性比较敏感，这样就容易产生磁化率伪影以及SNR较低，同时GRE序列小角度激发产生的横向磁化矢量较之SE序列小得多，TR也比较短，综上所述，GRE序列的信噪比是要比SE序列低的。④ GRE序列图像血流常呈高信号，这个特点往往让许多不那么了解原理的老师疑惑，明明是增强蒙片，为什么还是有造影剂显影？这是由于GRE序列不需要回聚脉冲，就不会出现流空效应，在有效梯度场作用及采集线圈范围内的组织都会产生信号。图2:梯度回波序列血流呈高信号（上为定位像，下为乳腺动态增强蒙片） 本篇文章主要介绍我们临床工作中经常使用的GRE序列，包括扰相梯度回波（有的老师称为破坏梯度回波）序列、三维内插T1WI序列、平衡式稳态自由进动序列。普通扰相梯度回波序列 扰相GRE序列是目前临床工作中最常使用的GRE序列，基本涵盖了全身各部位，可得到T1权重、T2*权重、PD权重，扰相GRE序列对比度主要受TE、TR、翻转角影响，不同的参数组合可得到不同的权重，应用最为广泛的是T1WI，使用得较少的是PDWI。图3:联影MTP序列一次扫描同时得到的颅脑T1、T2*、PD图像 GRE序列利用的是梯度场翻转生成的回波信号进行成像，一般采集的稳态梯度回波信号来源于纵向稳态磁化矢量及横向稳态磁化矢量，而扰相GRE序列应用了射频扰相技术，使横向稳态磁化矢量散相至零，仅由纵向磁化矢量决定采集的梯度回波信号的大小，以此来实现T1WI成像。 不同公司对于扰相GRE序列的命名也是不同的，联影公司叫做gre sp（spoiled gradient recalled echo），GE公司叫做SPGR（spoiled gradient recalled echo），西门子公司叫做FLASH（fast low angle shot），翻译为快速小角度激发，而飞利浦公司则命名为T1快速场回波T1-FFE(T1 fast field echo)。 二维扰相GRE序列可应用于全身各部位的T1WI成像，可平扫也可增强，目前我们的设备颅脑增强基本都是使用的扰相GRE序列，相比普通的SE序列，不但扫描速度上有优势，还可避免SE序列增强常出现的血管搏动伪影，血管搏动伪影可能会掩盖掉一些较小的病灶。图4:颅脑T1+C轴位图像（左为SE序列、右为扰相GRE序列） 三维扰相GRE序列相较于二维扰相GRE序列，不仅提高了图像的空间分辨率，而且由于各向同性的特点，可只扫描一个方位，再通过MPR的后处理重建出其他方位，目前应用较广泛的是在颅脑平扫及增强，得到的图像还可用于相应临床科室手术定位，但三维扰相GRE序列扫描时间会稍长于普通二维序列。图5:颅脑三维扰相GRE序列增强图像 基于化学位移成像原理的扰相GRE序列还可应用于腹部、盆腔，利用梯度场两次切换，获得不同TE的两个回波信号用于重建出两组图像，也称为同反相位成像，在腹部应用最为广泛，早期还没有脂肪定量序列，就是通过同反相位对脂肪肝进行初步诊断的。图6:腹部同反相位图像 很多初学磁共振老师比较关注的就是两个问题，如何分辨腹部同反相位两组图像？同反相位是先出同相位还是先出反相位？ 第一个问题很简单，可能关注我的绝大部分老师都知道，同反相位基于化学位移成像，水脂交界出现黑线将脏器的轮廓边缘勾画出来，简称勾边效应，这样的图像就是反相位。 第二个问题，先采集的图像是反相位，再采集同相位，这是因为水和脂肪中的氢质子存在进动频率差异，简单来说就是一个跑得快一个跑得慢，当两者处于同一起点的时候受到磁场激励开始跑起来，水跑得快脂肪跑得慢，当脂肪才跑完半圈，水已经跑完一圈了，这时候两者处于相反方向，采集得到反相位信息，等脂肪跑完一圈，水已经跑完第二圈了，这时候两者处于相同方向，采集得到同相位信息。话糙理不糙，这样既可以解释先出反相位再出同相位的问题，同时还说明了为什么叫做同反相位而不叫正反相位。图7:水脂进动频率差异 三维扰相GRE序列还可应用于MRA成像，扰相GRE加上MT磁化传递技术可以得到SNR高、空间分辨率高的3D TOF MRA图像，以及应用于全身各部位的增强MRA，扰相GRE增强MRA血管结构显示清晰、背景抑制干净，头颈增强MRA在临床上已经得到广泛的应用。图8:颅脑TOF MRA及头颈增强MRA 以上介绍的都是扰相GRE序列在T1WI的应用，应用较多的基本都说到了，一些很少用到的就没有说，而扰相GRE序列在T2*WI应用最广泛的应该就是SWI（susceptibility weighted imaging）了，SWI序列有助于诊断一些小血管及顺磁性物质相关的疾病。联影SWI序列扫描完成后自动重建四组图，最小信号投影图、磁敏感加权图、幅值图、相位图，无需后处理。 不同公司对磁敏感加权成像也采用了不同的命名，联影和西门子都叫做SWI，飞利浦叫做SWIp，后缀的p则代表相位信息phase，GE公司则叫SWAN（T2 star weighted angiography）。不同的公司磁敏感加权成像鉴别出血和钙化也是不同的方式，联影、GE、飞利浦都是采用右手定则，而西门子和佳能采用的则是左手定则。图9:联影SWI序列三维容积内插快速扰相GRE T1WI序列 该序列在联影叫做gre quick3d，比较简单直接，GE现在用的基本都是肝脏容积加速采集LAVA（liver acquisition with volume acceleration），西门子叫容积内插体部检查VIBE（volume interpolated body examination），飞利浦叫T1高分辨率各向同性容积激励THRIVE（T1 high resolution isotropic volume excitation）。 从命名就不难看出该序列基本应用于体部，如今应用最广泛的部位是上腹部肝脏，扫描速度极快，通常为十几秒甚至几秒，一次屏气得到多个期相的图像，扫描速度快是因为该序列采用了超短TR、TE及较小激发角度，同时附加了多种加速采集技术，包括部分K空间、并行采集、压缩感知、深度学习等。序列名称里带了容积内插几个字，表示该序列采用了容积内插重建技术，层间有重叠，便于三维重建。 一次屏气同时采集6个期相的图像，可准确获取动脉早期及动脉晚期信息，图像权重为T1WI，对比度良好，血管结构显示清晰，层厚较薄但SNR仍较高。图10:联影上腹部gre quick3d序列增强图像 一般该序列使用的脂肪抑制都是fs或spair，有的时候可能会出现压制不均、压制效果不理想的情况，于是在该序列上增加了水脂分离技术进行改进，一次扫描同时得到同相、反相、水相、脂相，不仅得到了良好的压脂图像，还获取了同反相位图像。图11:联影上腹部gre quick3d wfi序列图像 对于那种无法配合屏气但又需要增强图像进行明确诊断的患者，则可以采取自由呼吸动态增强序列进行增强检查，该序列采用了黄金角径向稀疏并行采样，K空间放射状填充，每条K空间线之间的夹角都满足黄金分割角，最大的特点是可连续采集K空间数据，无需将期相固定在某个时间点，可以自由设置扫描时间节点及期相数，该序列在联影叫做uCSR序列。图12:联影uCSR序列图13:联影uCSR序列图像 三维容积内插序列还可以应用在一些无需屏气的部位，比如乳腺，GE公司专用的乳腺序列VIBRANT（volume image breast assessment），双侧乳腺分别匀场保证了扫描部位的磁场均匀性，图像的SNR及空间分辨率都很高。图14:GE VIBRANT序列图像平衡式稳态自由进动序列 平衡式稳态自由进动序列，BSSFP（balance steady state free precession）。普通的SSFP序列只消除了相位编码梯度场对宏观横向磁化矢量重聚焦的影响，而BSSFP序列则考虑了相位、读出、层面选择方向对其的影响，使之达到一个真正平衡或真正稳态的状态。 该序列在联影叫做gre bssfp，GE叫做稳态快速采集成像FIESTA（fast imaging employing steady state acquisition），西门子叫做真稳态进动快速序列True-FISP（true fast imaging with steady state free precession），飞利浦叫做B-FFE或B-TFE。 该序列对比度为T2/T1，又叫“三亮”序列，水亮、血亮、脂肪亮，如果施加脂肪抑制则是“双亮”。BSSFP序列TR、TE 极短，一般TE设置为TR的1/2效果最好，翻转角可以根据扫描部位的不同修改。需要注意的是，BSSFP序列由于对比权重问题，不适合用于实质脏器实性病变以及软组织的观察。 BSSFP在平时的磁共振工作中应用也很广泛，包括腹部、心脏电影成像、内耳水成像、不打药肾动脉等，还可以使用该序列进行主动脉弓轴位亮血成像，但在体部容易出现偏振黑带伪影，尤以3.0T场强最为显著。图15:面听神经图像16:心脏亮血电影序列图像图17:不打药肾动脉图像图18：主动脉弓亮血成像图19:BSSFP序列偏振黑带伪影 以上就是对GRE序列的一些简单介绍，磁共振的序列及参数真的太多太多了，我感觉我写的每篇公众号内容已经够多了，但每次都还有很多没讲到，GRE序列家族还有很多应用，比如UTE、GETI、FQ、SNAP、MAPPING等等，学无止境啊。
- 本文固定链接: https://zydq.1006ss.com/?p=37670
- 转载请注明: y930712 于 中药养生知识-中草药的功效与作用 发表
