解放军文职招聘考试MR成像技术包括

 MR成像技术包括：

一、磁共振成像的立体定位

前述MR成像过程尚不能进行三维立体定位，为使引出的MRI信号与空间位置对应，采用所谓空间编码技术，即在原外强磁场上再叠加三个三维方向上(即沿X、Y、Z轴)、随空间位置改变而呈线性变化的磁场，称梯度磁场，以便与原外加磁场相区别，后者称静磁场或主磁场。叠加上梯度场后，置于磁场中的人体内处于不同空间位置的质子，具有不同的共振频率(以X、Y、Z三维方向标示)；反之，依赖质子的频率差别，可标出具体质子的空间位置，应用梯度场技术使任意选择MR成像平面、并行图像的立体定位成为可能。

具体实施立体定位过程以空间坐标系解释如下 ：Z轴为宏观外磁场磁距方向，在叠加梯度场后，垂直于Z轴的各平面的磁场强度呈线性变化，故每一个层面的拉莫进动频率亦不同，用确定频率的射频脉冲激发人体，则仅有一个层面的质子与射频脉冲发生共振，而其他层面的质子因进动频率不同，而不被激发，这就完成了MR成像的叠层。

确定选层后，在所选层面的X、Y轴方向分别进行频率和相位编码。Y轴叠加梯度场后，使垂直于Y轴的各条直线上的质子磁距进动速度呈线性变化，产生相位差，称相位编码；在X轴上叠加梯度场使垂直于X轴的各条直线上质子磁距的进动频率呈线性变化，称频率编码，由相位编码和频率编码线数组成MRI图像的矩阵。为获取一幅图像，必须在相位编码轴上重复激发，激发次数等于相位编码数，而频率编码不必重复。

二、磁共振成像的脉冲序列

MRI过程中,向自旋系统发射射频脉冲是重要环节,而通常射频脉冲是以脉冲序列的方式进行的。迄今为止,应用最广泛的是自旋回波(SE)脉冲序列：先发射一个90°

脉冲，间隔τ时间后，再发射一个180°脉冲。其次为反转恢复(Inversion Recovery;IR)序列，先给一个180°脉冲，使宏观磁矩反转，间隔τ时间后，再加一个90°脉冲。还有饱和恢复(Saturation Recovery;SR)序列，先给一系列90°脉冲,使自旋系统进入饱和状态(即平行和反平行于主磁场的自旋数量相等，故自旋系统没有纵向磁距)，再加180°脉冲，为变相的SE序列。后两种方法少用。

(一)自旋回波脉冲序列  先发射一个90°脉冲，使宏观磁矩从Z轴倒入Y轴(由纵向倒入横向)，即进入X-Y平面。由于磁场的不均匀性，进动中各质子相位由同步(即速度一致)逐渐变为异步，称去相位(Dehasing)，质子进动快慢不一，横向磁矩由刚从Z轴倒入Y轴时的最大，逐渐变小，最终趋于零。与此相对应，产生了一个自由感应信号(Free Induction Signal;FIS)。间隔t时间后，在Y轴上加一个180°脉冲，宏观磁矩绕X轴转180°至Y轴方向，使异步进动的质子重新趋于同步状态，称相位重聚(Rephasing)，故横向磁矩出现先趋于零，又接近最大，然后再趋于零的变化过程。与此相适应，产生一个由小至大、又至小的回波信号，即SE信号。90°脉冲发放至产生回波的时间称回波时间(Time of Echo;Te)，两个90°脉冲间隔时间称重复时间(Time of Repetition;TR)。SE序列所得MR信号的振幅见公式：

SI=N(H)(1-e-TR/T1) e-TR/T2

SI:MRI信号振幅；N(H)：质子密度。

从上述公式中可以看出决定SE序列MRI图像黑白对比度的因素：即质子密度、T1和T2时间、TR和TE时间，再加上“流空效应”(Effect of Flow;EF)，共六个因素。下面详细阐述此六个因素的作用和特性。其中有四个因素由被检查者的组织特性所决定：

1 质子密度(N)，被成像组织单位体积内质子数越多，则产生的MR信号越强，如脂肪含质子多，在图像上呈白色；纤维组织含质子少呈灰黑色；骨皮质、钙化灶等无质子，则无信号。应用SE序列，被成像组织所含质子密度的多少决定MRI图像的基本对比度。

2 T1时间长短，T1短的组织在第二个射频脉冲序列发放前，纵向弛豫完全，磁距大，产生的MR信号强，以图像上呈白色；相反，T1长的组织，纵向弛豫不完全，磁距小，发生的MR信号弱，呈黑色。

3 T2时间长短，T2长的组织横向弛豫衰减得慢，则产生的MR信号就强；相反，T2短的组织横向弛豫衰减得快，信号就弱。

4 流空效应，应用SE技术，以一定速度流动的液体产生流空效应，呈无或低信号。产生此效应的原因在于：射频脉冲所激发的质子在接收线圈获取MR信号时，因流动已移出成像层面，而此时成像层面内原部位的质子为流入的非激发质子，故不能产生MRI信号。与流动液体相比，周围静止组织如：血管壁发出的MRI信号不变。血液在血管中流动是产生此效应的典型示例，较快速流动的血液呈无或低信号，与静止呈中等信号的血管壁形成鲜明对比，清楚显示出血管的形态结构。这是SE技术的MRI的一个显著优点，也是MRI显示心脏大血管解剖结构的基础。

如果血流速度较慢，SE技术MRI图像上血管内可有少量信号呈灰色，而慢速血流则产生强白信号。分析MRI图像时应注意此效应所致的血管内信号变化。

5 脉冲重复时间(TR)，如TE不变，TR越长，组织的纵向弛豫越完全，则MR信号越强，反之亦然。

6 回波时间(TE)，如TR不变，TE越长，横向弛豫就越完全，产生的MRI信号就越弱；相反，TE短，MRI信号则强。

(二)快速成像技术  SE技术MR成像很实用，图像质量好，对比度高，但扫描时间长。为了克服此缺点,提高扫描速度，缩短TR和TE值,工程技术人员研究开发出快速成像技术,最初广泛应用的快速成像技术有两个技术要点：即小角度激发(＜90°角)和反转梯度回波。下面分别加以介绍。

1 小角度激发(low angle shot)：常规SE脉冲序列，向质子自旋系统发射90°脉冲，使宏观纵向磁矩倒入X-Y平面，每次激发后都要经过相当长的重复时间，以完成纵向弛豫，进而再行第二次激发，故成像速度较慢。改用小角度激发，通过改良射频脉冲的幅度和脉宽，使激发角在10°～90°之间改变，换言之，用小于90°的脉冲取代常规SE应用的90°脉冲。在该脉冲的作用下，Z轴上的纵向弛豫与平衡态相比，小角度倾斜(如10°)其纵向磁矩降低并不明显，而横向Y轴的磁矩增加幅度较大，激发后磁矩仍大部分保持在纵向，仅需很短时间即恢复到平衡状态。TR可取至很短如20毫秒以下甚至几个毫秒，所获图像含较强的T2加权因素，称准T2WI，由于磁矩较90°脉冲小，其信噪比较低，图像质量不如SE法。当激发角接近90°时，所获取图像含T1加权因素多，称准T1WI，图像信噪比较高，质量接近SE法。

2 梯度回波(gredient echo;GE)：利用反转梯度场来取代180°射频脉冲产生回波，可使TE缩短至8～12ms，甚至更短为2～3ms，实施过程如下：在X轴频率编码方向加双极梯度，首先负向梯度场通过选择层面，使自旋系统去相位，自旋逐渐散开，彼此形成相位差；继之梯度场反转，加一个与负向梯度大小相等，时间相同的正向梯度磁场，使自旋瞬间反身，原先具有较大相位的自旋转为较小，自旋以与去相位相同的速度复相位，此过程产生回波信号，此信号称梯度回波。

3 多回波脉冲序列(multiple echo pulse sequences)：多回波脉冲序列与SE不同，在固定 TR 时间内由一个 90°脉冲和其后的一系列 180°脉冲组成。在每一个180°脉冲后面都产生一个MRI回波，其信号强度依次按指数规律递减。每一个回波信号可以重建一幅图像，一次扫描可得到同一层面的一系列图像。由于越靠后的回波信号越弱，实际应用时以不超过四个回波为宜。如果多回波序列取TR值远大于组织的T1值(2000ms)，第一个TE值远小于组织的T2值(30ms)时，则其第一回波图像为质子密度加权像；第二回波图像TE值加倍即60ms，第三回波TE值为90ms，第四回波为120ms，后三个回波均为，但其加权程度不同，回波数越高，图像的T2加权程度越重。若取TR值约等于组织的T1值(500ms)，则第一个回波为T1WI，以后各回波图像为T1和T2混合图像，但回波数越高，T2加权的成份亦越重。

应用多回波技术，一次扫描可获取两种以上不同性质的图像，进行同层面各回波图像的对比，增另了信息量，有利于鉴别诊断。

4 快速自旋回波序列(fast spin echo sequences;FSES):FSES是多回波脉冲序列的改良 ，在 TR 固定的情况下，它也是先发放一个 90°脉冲， 然后再加一系列180°脉冲组成脉冲序列，但它与多回波序列的区别在于：90°脉冲后的一系列180°脉冲所产生的回波，不是用来分别重建各自的图像，而是用于共同填充一个K空间，即X-Y平面，组成一幅SE图像，故扫描时间大为缩短。180°脉冲的数目越多，扫描时间越短。但图像质量随180°脉冲数目增多而下降。如果有8个180°脉冲，扫描时间将缩短为原SE序列的1/8，一般应用4-8个脉冲，兼顾缩短扫描时间和保证图像质量两个方面的要求。

K空间有一个特性，即其外围80%的空间决定图像的分辨率，中心20%的空间决定图像的对比度。所以，只要调整K空间的中心回波即可选择图像的性质，以TR：3500ms，第一回波TE：30ms为例，如将第一个回波放在k空间的中心，所获图像为质子密度像，将第四个回波放在k空间的中心位置(即TE:120ms)，所获图像即为T2WI。也可以一次扫描获取双回波图像，同一层面，一幅为质子密度，另一幅为T2WI，但此时，如回波数不变，所获图像幅数加倍，故成像时间比单纯一种性质图像长一倍，即加快扫描速度的程度减半。目前，新型MRI扫描机已常规配置FSE序列，特别是以FSE的T2WI代替SE的T2WI，使扫描时间缩短至1～2min，应用广泛。

5 超快速成像(Ultrafast MR Imaging;UFMRI):UFMR成像扫描速度进入毫秒级，目前已可临床实用，其基本技术有数种，其中最重要的是回波平面成像(echo-planar imaging;EPI)，此技术能瞬间获取二维图像，不用心电图门控进行心脏实时扫描。早在1977年MRI开发的早期，Mansfield根据其资料采集方式就提出此成像方法，由于所获图像信/噪比低，有几何变形和化学位移干扰，重建方法复杂，需要较高的梯度场和梯度场快速转换，以及高度的磁场均等问题，最初未能很好解决，所以，初期十年此技术未获临床应用。近年，上述问题逐一解决，最新推出的高场MRI扫描机，均常规配置此功能，临床已逐渐推广应用。

(1)EPI的基本工作方式：对横断面而言，继Z轴层面选择90°脉冲后，立即在X轴加180°脉冲，随后在Y轴应用波动或双向梯度场(正负转换率约1000Hz)，在X-Y平面上反复进行磁化的去相位和复相位，诱发一系列回波充填K空间，即x-y平面，此过程组成一个光栅样轨迹。然后，行傅立叶转换，产生一系列条形频谱，一次激发即收集到重建图像的全部数据。EPI不必进行相编码，应用波动式或双向梯度场又称“梯度场振荡”，使读出大为加快，属读出模式，成像速度主要取决于梯度场振荡的读出速度，即梯度场的切换速度。为提高信噪比和图像质量，临床实际应用时，EPI技术与SE或梯度回波(GE)脉冲序列相结合，称混合(hybrid)技术。例如在一次成像中，采用8个相位编码的SE，应用8次波动梯度场。

(2)EPI的临床应用：EPI的特点是成像速度极快，有效的消除了各种运动伪影，包括周期运动(呼吸和心跳)和非周期运动(吞咽，肠蠕动等)。EPI在心脏成像的应用潜力巨大，它可超快速进行心功能测定，包括整体功能(如射血分数)和局部功能(如室壁运动分析)，显示心脏瓣膜功能状态，关闭不全和/或狭窄等，进行心脏，大血管的血流速度测量，应用大分子造影剂，进行首次通过法成像，获取心肌灌注图像，以早期发现心肌梗塞冠心病的心肌缺血区，以及进行三维立体扫描，显示高清晰的冠状动脉图像，有可能在MRA的冠状动脉成像方面有所突破。