 经典自旋回波序列 经典自旋回波序列：经典自旋回波序列（Spin Echo, SE）的构成就是一个90°激发脉冲后跟随一个180°聚焦脉冲。从时序上看，90°射频脉冲到180°聚焦脉冲的时间间隔为τ，而180°聚焦脉冲到回波中心的时间也是τ，这个时间上的对称性确保了聚焦脉冲可以克服空间上有规律分布的磁场不均匀对弛豫的干扰，因此采用SE序列可以获得比较标准的反映组织横向弛豫特性的对比度图像。早期SE序列可以用于T1及T2加权成像，但由于SE序列每个TR重复时间内只能采集一条K空间线，所以该序列成像时间比较长，目前临床上高场磁共振上通常用FSE序列取代了SE序列。在高场磁共振成像由于组织的平均T1时间长，通常T1对比度变差，有时可以用稍小的翻转角取代经典的SE序列。如可以采用75°翻转角等。 SE序列在低场强磁共振上可用于T1加权成像如头部、膝关节等部位的T1加权成像，在高场强磁共振因为SE序列T1对比度变差，很少用于头部T1加权像。同时由于T2加权像需要的TR时间很长，而SE序列在每个TR时间内只能采集一条K空间线，所以SE序列也不适合用于T2加权成像。这就在客观上需要在SE序列基础之上开发出一个保留自旋回波序列对比度特点而扫描时间又切实可行的序列，这就是下面要介绍的快速自旋回波序列。 快速自旋回波序列 快速自旋回波序列（Fast Spin Echo, FSE）:与SE序列相比FSE序列的根本性变化就是在一个90°射频脉冲后不是只跟一个射频聚焦脉冲而是跟了多个聚焦脉冲，也就是说在每个TR重复时间内采集多条K空间线，这个聚焦脉冲的个数也被称为回波链长度（Echo Train Length, ETL）或FSE Factor或Turbo factor，这些不同的名称对应的是不同的厂商。这里面我们不难发现快速自旋回波序列的“快”是通过提高了K空间线的采集效率，但这也带来不同程度的图像质量的变化。在临床使用过程中这些是使用者必须认真思考的。 在我们使用FSE序列过程中回波链长度（ETL）和回波间隔(Echo space, ESP)是两个重要的质控因素。回波间隔指的是相邻两个回波之间的时间间隔。从FSE序列示意图我们可以看出越靠后的回波其信号越低，这就意味着如果我们采用的回波链过长就会导致靠后的回波信噪比过低。事实上与SE序列的相位编码相比，在FSE序列因为回波链上不同回波之间存在着T2弛豫衰减，这种衰减导致每条K空间线的信号强度不同。我们把这种由于回波链每个回波之间的信号不同对图像的影响称之为T2加权函数（T2 Weighting Function）。在SE序列或梯度回波序列这个加权因子是1，而在FSE序列这个加权因子取决于回波间隔的长短和回波链的数目。简单的说这种每条K空间线原始信号强度的T2弛豫差别会导致最后图像的不同程度的模糊效应。回波间隔越短、回波链长度越短这种模糊效应就会越轻。了解这些大家就会更能深刻的理解在FSE序列中的“快”的益处与代价，在二者之间寻求一个最佳的平衡点是序列开发人员和磁共振使用者所共同追求的一个目标。尽管我们在讨论K空间属性时强调过K空间中心部更多的决定图像的信噪比和对比度，但过长的回波链依然会导致图像的对比度变差和信噪比降低。现在的问题是在一个TR时间内我们到底能用多长的回波链？我们能不能有一个考量的标准呢？首先，我们需要强调的是在相同的回波时间跨度内，显然回波间隔越短则可以允许使用的回波链可以更长。降低回波间隔可以从序列设计本身，也可以通过参数的调节。为了解释如何缩短回波间隔问题，我们这里需要引入一个简单的公式：θ=γB1τ。尽管过多的公式会让我们头疼，但如果我们理解了会帮助我们更好的理解序列上的技术细节。这里面B1就是射频场的强度，τ是射频脉冲的持续时间。大家可以发现如果要达到相同的翻转角时，B1场强度大则需要的持续时间就短。在GE的磁共振平台的FSE_XL序列就是默认选用相对更高的射频场强度来缩短聚焦脉冲的持续时间。当然，我们要想缩短ESP还可以通过采用较大的接收带宽或适当减少频率编码矩阵等方法实现。当然每种方法都有一定的局限性。 通过上面的示意图我们不能发现当我们采用更高的射频场强度时我们便可以减少射频场持续的时间，这对于缩短回波间隔有一定的意义。 回波链长度与组织对比度 回波链长度与组织对比度：这部分内容在参数优化分享章节会做专门的重点讨论。这里我们必须强调的是快速自旋回波序列的“快”在一定程度是以牺牲图像的对比度作为代价的。当我们使用FSE这一类序列进行成像时一定注意决定对比度的不仅仅是由我们所设定的TR、TE等参数来决定，回波链长度其实对对比度有重要的影响，只不过它作为一种暗线参数存在着。特别是当我们采用FSE序列进行T1加权对比度成像，回波链长度必须控制在很短的范围内，结合恰当的信号读取带宽、频率编码矩阵等，一般回波链长度也需要控制在3或4左右，除了类似垂体动态增强扫描时偶尔会把回波链放在5左右，因为这种情况下我们更强调的是时间分辨率，而我们要观察的也是对比剂引起的T1弛豫改变。具体问题具体分析是实现磁共振个性化扫描的基础，但总的原则必须坚持是做好质量控制的前提。 快速恢复快速自旋回波 快速恢复快速自旋回波：如前所述快速自旋回波序列通过回波链技术大大缩短了SE序列的扫描时间，但我们也指出受回波信号逐渐下降趋势以及SAR值等因素的影响，回波链的长度使用也有明显限制。在T2加权对比度成像，为了最大化消除T1弛豫的污染客观上要求使用比较长的TR时间，这就意味着会有一部分重复时间是用来等待的，这无疑降低了扫描效率。我们有没有一种更高效的方式能在相对较短的时间内促进完成T1弛豫呢？这就是快速恢复快速自旋回波序列的产生基础。快速恢复快速自旋回波（Fast Recovery Fast Spin Echo, FRFSE）中的快速恢复机制，也被称为驱动平衡（Driven equilibrium）在不同公司可能有不同的实现机制。在GE磁共振这个快速恢复包括两个步骤：首先是一个180°聚焦脉冲使残存的横向磁化矢量相聚，然后一个负90°的射频脉冲把这些横向磁化矢量翻转到纵向。这个过程有点像拔苗助长，它能够在更短的时间内完成纵向弛豫，所以如果用这个序列完成T2加权像我们就可以适当的采用短TR，这样有利于实现更快的扫描。但即便如此，通常TR也不宜过短，至少在2000ms左右。同时必须强调这种快速恢复的机制使得这个序列不适合用于T1加权对比成像，因为快速恢复这个脉冲组合一定程度上消除了组织间的纵向弛豫对比。打个比方：两个孩子在奔跑中同时摔倒在地，因为每个孩子的体质和应变能力不同，他们自己慢慢站立起来的时间可能就不同，我们通过观察这些差别一定程度也反映了孩子的某种内在属性；如果此时两个孩子的家长看见孩子摔倒马上用力把他们拉起来，我们就不能通过站立起来的这个动作时间来考察孩子自身的应变能力了。我们学习这些不同的序列一定牢记这些序列的特点，这样才能在临床实际应用中扬长避短，更好的满足临床和诊断的需要。 图片说明：在眼球扫描过程中采用相同的TR(2000ms)、TE(102ms)和回波链长度(18)时，可以发现FRFSE眼球及脑脊液亮度明显高于FSE序列；而双下肢扫描时FSE：TR 740ms, TE10.9ms, ETL3, FRFSE：TR649ms,TE10.9ms, ETL3。我们发现一个在FSE序列上呈等T1信号改变的病变在FRFSE呈“短T1”信号改变，似乎提示这是一个出血或脂肪性或蛋白含量高的囊性病变，但此时的T1高信号并不能反映病变的T1弛豫特性，因为快速恢复脉冲的存在消除了组织间T1弛豫的差别，尽管TR很短，但相应图像具有一定质子密度对比的存在。 小结：自旋回波序列家族是脉冲序列家族中重要的一个分枝，具有广泛的临床应用 1） 自旋回波序列家族的一个重要特点是回波信号读取之前使用了射频聚焦脉冲 2） 射频回波的一个重要特点是可以消除空间上有规律分布的磁场不均匀对信号的干扰 3） 从经典的自旋回波序列可以衍生出很多新的序列，快速、快速恢复等等。 |
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