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上一讲里我们谈及了有关射频脉冲的几个基本概念如射频脉冲的安全性问题包括电磁辐射与电离辐射的区分、SAR值问题以及射频脉冲的穿透问题。今天我们换一个角度来了解有关射频脉冲的基本概念。 根据射频脉冲在一个扫描序列中所发挥的作用我们可以把射频脉冲分类为： 1、射频激励脉冲 2、翻转脉冲 3、聚焦脉冲； 从射频脉冲的波形状来分可以分为： 1、矩形脉冲 2、SINC脉冲 3、SLR脉冲 4、可变脉冲； 从射频脉冲的频率选择属性又可分为频率相关脉冲如： 1、复合脉冲 2、磁化传递脉冲 3、频率选择脉冲； 从射频脉冲的空间选择属性又可分为： 1、多维脉冲 2、斜坡脉冲 3、空间饱和脉冲 4、空间频率脉冲； 考虑到射频脉冲的均匀性属性又区分为： 1、绝热脉冲 2、非绝热脉冲 这里面我们根据射频脉冲的临床性能又可衍生出:硬脉冲、软脉冲等等。 本分享中想从和我们日常磁共振成像最相关的几个方面简单分享几个重要的射频脉冲属性。看了这些脉冲大家一定脑袋都大了。我这里想从功能上帮大家提炼一下和咱们工作相关的有些概念。 在磁共振成像过程中首先需要一种能量激发人体内氢质子共振，这个过程其实就是使原本顺磁场方向排列处于低能级的那部分质子吸收射频脉冲的能量转变为逆磁场方向排列处于高能级。 为了实现这个能量传递过程就需要发射激励脉冲且该激励脉冲的频率必须满足氢质子的进动频率。 在激励脉冲作用下，从微观上看就是处于低能级的氢质子跃迁高能级；而从相对宏观的效果看就是原本处于纵向的宏观磁化矢量以不同的角度向横向倾斜，这个倾斜的角度就是我们所说的翻转角。 根据翻转角的不同我们可以分为90°射频激励或小于90°的小角度射频激励。尽管90°射频激励常用于自旋回波序列而小于90°的射频激励（小角度激发）常用于梯度回波序列，但是这个不是区分自旋回波和梯度回波的最重要因素。有时候自旋回波也可以用小角度激发（如75°）；而梯度回波序列有时也可以用90°激发。 根据激励脉冲的层面轮廓我们常常可以听到硬脉冲和软脉冲的说法。 硬脉冲就是射频脉冲形状分类中的矩形脉冲，这种脉冲的持续时间短且激发过程中射频脉冲的幅度不变，所以其脉冲本身的包络（我觉得就是脉冲形状）呈矩形。这种矩形脉冲的特点是激发范围大，层面选定不精准，因此被称为硬脉冲。 硬脉冲简单理解就是缺乏精确层面或块选择的激励脉冲，该脉冲的最大特点是脉冲持续时间短，通常用于3D容积激发。因为激发范围大，所以通常会导致层面间卷褶伪影，一般重建过程中会删除两侧的具有卷褶伪影的层面。 与硬脉冲相对应的就是软脉冲。软脉冲从波形上看属于SINC脉冲或SLR脉冲，具有这种波形的脉冲经过傅里叶变换后具有更精确的层面轮廓。 在我们日常磁共振成像过程中理论上2D扫描应该采用SINC脉冲这一类的软脉冲。SINC脉冲理论上是在一个主叶两旁有无数个细小旁叶，两侧的旁叶越多经过傅里叶变换后层面轮廓越接近矩形。但实际工作中不可能采用无限个旁小叶，因为这要求RF激励脉冲的持续时间无限长。通常的做法是我们在主叶旁仅保留几个旁小叶，保留的小叶越多层面轮廓越精准；而保留的小叶越少则层面轮廓越不精准。 了解这个事实后大家就可以想象一下：假定我们在扫描界面上设定的扫描层厚是5个毫米，但是因为射频脉冲的精度没有那么高，实际上激发的层厚可能会到6个毫米，所以如果我们假设不在两层之间给个间隔就会导致部分组织被重复激励而导致层面信噪比下降。 了解硬脉冲和软脉冲的概念对我们实际的临床工作还是非常有必要的，至少它能帮助我们理解很多现象的背后本质是什么？ 大家知道在3.0T磁共振上水脂化学位移成像第一个反相位时间是1.1ms,第一个同相位时间是2.2ms。这给2D化学位移双回波成像带来很大困难，因为如果要保证具有更精准的层面轮廓就需要采用更长的RF脉冲激发时间（或者说保留更多的旁小叶），这样很可能就抓不到第一个反相位时间。如果为了能够抓到第一个反相位时间，我们可以以牺牲层面轮廓精准度为代价通过减少旁小叶而实现更短的RF激发时间。据笔者了解，有些公司2D的化学位移双回波成像的实际层厚与标称层厚就有很大误差。 在射频激励过程中只有那部分被激励的氢质子才能参与磁共振成像。前面我们反复提及只有射频脉冲的频率符合氢质子的进动频率即拉莫尔频率才能实现能量传递并发生共振。 在人体组织内氢质子可以有两种存在状态：一种是可以理解为“可移动的、自由的、液态池”中的氢质子；而另一种可以理解为“运动受限的、半固态的、大分子池”中的氢质子。 所谓大分子池中的氢质子比较常见的就是存在于蛋白质等大分子中的那些氢质子。有个有趣的现象希望大家记住：一种物质的T2越短，其共振频率谱范围就越宽；而一种物质的运动度越大则其共振频率谱就越窄，这种现象被称之为“运动缩频”。 磁化传递脉冲其实就是利用的这个现象。因为蛋白质等大分子池中氢质子的具有极短T2，因此其共振频率谱远远大于可以自由移动的那部分氢质子。 我们人为施加一个远离拉莫尔频率的射频脉冲，这样对于液态池中的氢质子影响几乎为零，但对于大分子池中的氢质子所受影响就很大，其中一部分氢质子因为频率匹配而吸收了射频脉冲的能量而饱和。我们把这种远离中心频率的偏离共振频率的脉冲称之为磁化传递脉冲。 这种被磁化传递脉冲饱和的大分子池中氢质子和那些未受磁化传递效应影响的液态池中的氢质子，随着时间推移发生能量交换（这种现象称为磁化交换），但不是所有的液态池中的氢质子都会和大分子池中氢质子发生磁化交换比如：血液、脑脊液、皮下脂肪中的质子几乎不发生磁化交换，而其他组织如脑白质、软骨、肌肉以及肝实质表现出比较明显的磁化交换，因此这些组织可以表现出比较明显的磁化传递效应影响。 在实际工作中用到磁化传递效应的最常用的检查就是头部的3D TOF成像，通过施加磁化传递脉冲可以实现更彻底的背景抑制而提高小血管的显示能力。磁化传递脉冲因为可以导致背景信号抑制，所以在三叉神经扫描过程中建议不采用磁化传递脉冲，否则不利于显示神经结构。 有关磁化传递脉冲请大家记住这个关系：一种组织的共振频率谱的半高全宽正比与组织的T2成反比，T2越短，FWHM越宽。  小结一下：今天重点和大家分享了硬脉冲、软脉冲及磁化传递脉冲等基本概念。我们在日常工作中学习射频脉冲这些概念还是要紧密结合临床工作，在抽象中有具体，在具体中有抽象，这样会让我们的原理学习更加落地而且实用。好，有关射频脉冲今天先聊到这里。   |
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