GRASE原理（Gradient and Spin Echo, GRASE）

pppsss 2022-08-30 发布于天津

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临床上磁共振常用的成像序列有自旋回波、梯度回波、平面回波成像等序列。自旋回波是使用90度激励脉冲和一个或多个180度回波脉冲进行采集成像，为了快速采集，可以使用单次激发序列（Single Shot TSE），一次激励就能完成整个图像信号的采集。梯度回波是小角度脉冲激励，利用梯度脉冲采集回波进行成像，一般使用较短的TR/TE实现快速采集。在飞利浦的MR系统中，还有另外一种将自旋回波与梯度回波混合起来的成像技术，叫做GRASE。

【技术原理】

GRASE序列，是利用90度脉冲进行激励，通过180度脉冲进行相位回聚，而这个180度相聚脉冲产生的回波信号利用多个回波梯度进行快速采集，一次采集多个回波信号，从而实现图像的快速成像（图1）。

图1，GRASE序列。图a为TSE序列，90度激励脉冲后，使用180度回波脉冲，在第一个TE1时间产生第一个回波信号，第二个TE2时间产生第二个回波信号，采集到的每个回波信号都将填充到K空间的一行，所以TSE序列在一个90度激励脉冲之后使用多个180度回波脉冲，填充多行K空间，实现图像的快速采集。图b为GRASE序列，与TSE序列相比，也使用90度激励脉冲，配合180度回聚脉冲，在信号采集时，GRASE序列并不直接进行信号的采集，而是使用额外的一系列正反梯度脉冲，进行多个回波信号的采集，一次填充多行K空间数据，从而实现图像加倍的快速采集。在成像参数上，要分别设定180度回波脉冲和回波梯度的个数。此图中，使用了3个180度回波脉冲，使用了3个梯度回波脉冲，采集速度是传统TSE序列的3倍。

GRASE序列是混合了FFE和TSE技术的成像方法，180度回波脉冲在这里只起到相位回聚的作用，从图1的横向弛豫相散和相聚的情况来看观察180度聚相脉冲的作用。90度激励脉冲之后，横向弛豫发生相散，施加了180度脉冲之后，横向弛豫重新开始相聚，在第一个TE1时间点产生回波（TE2, TE3时间点处理方法相同）；此时，GRASE序列利用多个回波梯度进行采集（回波信号s1, s2, s3），一次完成多行K空间的填充，见图2。

图2，GRASE序列180度聚相脉冲。180度聚相脉冲将横向磁化矢量重新聚相位，产生回波，利用多个回波梯度进行采集，每个梯度脉冲形成一个梯度回波，在这里，分别针对TE1, TE2, TE3时间点，分别产生三组梯度回波信号， S1S2S3， S3S4S5和S7S8S9。

在K空间填充模式上，与TSE、单次激发TSE序列的顺序性K空间填充模式不同，由于GRASE序列进行信号采集时，使用正反梯度脉冲，在K空间填充时，在频率编码上进行正反方向K空间填充，见图3。

图2，GRASE、TSE、EPI序列K空间填充方式的比较。GRASE序列中，利用正反梯度采集一个180度自旋回波信号，产生S1、S2、S3三个信号，采集后分别以正向、反向填充到K空间的不同位置，见图a。图b为TSE序列K空间顺序性填充。图c为EPI序列，正反梯度产生的信号分别以正、反方向依次填充到K空间。

【成像特点】

GRASE序列中既使了180度自旋回波技术，也使用了梯度回波采集技术，根据弛豫信号的特点，分别混合了T2和T2*的信号，图3。

根据GRASE序列的特点，临床上主要应用于T2加权成像，同时，图像中也混合了T2*的信号，因此，GRASE图像中由于T2*的存在，也存在类似于梯度回波序列中水脂之间的化学位移现象，也容易受到局部磁场不均匀性的影响。但这些成像特点，根据不同的临床需求，都可以利用来反映疾病的不同病变情况。

【临床应用】

GRASE序列在一开始主要用于人体各个部分的T2加权成像（图4），采集速度快，成像时间短，同时又能反映出一些病变引起的磁敏感效应（图5）。

图4，大脑T2加权成像，分别使用GRASE、TSE、单次激发TSE序列采集。图a为GRASE序列，45秒时间采集13层，图b为TSE序列，采集时间4.6min，图c为单次激发TSE序列，采集时间64秒。从图像上观察，GRASE图像上皮下脂肪、骨髓信号由于化学位移现象，表现为相对低信号，没有单次激发TSE中那么明显。

GRASE序列支持2D、3D模式图像采集，在3D模式，由于GRASE的高效采集方式，可以成倍的缩短扫描时间，当应用于3D_MRCP成像时，甚至可以在屏气条件下就能实现（图6）。

图6，腺管囊肿3DMRCP成像。图a为传统的在呼吸门控条件下，基于TSE序列采集的3D_MRCP图像，扫描时间6min。图b为屏气条件下基于3D GRASE序列采集的3D_MRCP图像，扫描时间20秒。TSE 3D_MRCP图像上，常常可见由于呼吸不规律引起的胰管边缘模糊现象，而屏气GRASE序列图像上胰胆管边缘更加锐利清晰。