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核磁共振 脉冲序列重复时间TR与组织对比

背景简介

之前研究的对象都是单一组织中的质子系统。现在来研究两个不同的组织:组织A和组织B。假定这两种组织的质子密度相同,则在外磁场B0中产生的纵向磁化强度矢量M0是相同的。 在π/2脉冲后,两种组织的纵向磁化强度Mz要恢复,如图1中给出了A、B两种组织的纵向强度Mz恢复曲线。显然,组织A的纵向弛豫时间T1更大,即需要较长的时间进行恢复。若在连续两个π/2射频脉冲后,使用不同重复时间TR,对得到的FID信号的强度有何影响呢?


图1.两种不同T1组织的恢复曲线

图2.不同TR对组织对比影响


图2给出了对A、B两种组织使用两个不同的TR:长TR2和短TR1。当第一个π/2射频脉冲作用后,两种组织的纵向磁化强度矢量M0均翻转到xOy平面内,此刻在xOy平面内横向磁化强度矢量的大小均为M0,如果立即接收信号,则接收的FID信号强度相同。而经过TR时间,第二个π/2射频脉冲作用后,有如下情况:

(1)长TR减少T1作用

前面已经讨论过信号的强度,其表达式为:

信号强度=SI∝ρ(H)(1-e-TR/T1

如果取TR无穷大,即TR→∞,那么(1-e-TR/T1)→1, 则有SI→ρ(H)。也就是如果选取TR很长,就可除去上式的T1成份,即消除(或减少)T1对FID信号的影响,也就是长TR减少T1作用。对于长 TR,信号强度取决于组织的质子密度ρ(H),ρ(H)大的组织,信号强度大,反之,信号强度小。如果两组织质子密度相同,对于长TR,则信号强度相同。

(2)短TR增加T1对比

对于短的TR,则不能消除SI∝ρ(H)(1-e-TR/T1)中的T1项,对图2中给出的A、B两种组织来讲,就有:

信号强度(组织 A)/信号强度(组织 B)=(1-e-TR/T1(组织A))/(1-e-TR/T1(组织B)

由于组织A和组织B的T1不同,短TR可以显示这两种组织的T1不同,即短TR可使T1不同的组织信号强度不同,增加了组织的T1对比。当然,这里是假定组织A和组织B的质子密度相同。

如果TR取得太短,即TR→0,那么(1-e-TR/T1)→0,在这种情况下,由于TR非常短,最终将无法得到信号。一般取TR接近或小于所研究组织的T1,差别不要太大。

组 织间的T1差异(即T1对比)可以通过选择适当的MRI脉冲序列体现出来。可以选择使用短的TR脉冲序列,接收信号强度与组织T1有关,在这类脉冲序列中 最终图像的对比度受组织间的T1差异的影响,在图像上长T1组织的信号强度较低,短T1组织信号高。由于图像中能充分表现出组织间的T1差别,故称之为 T1加权图像。所谓加权是对某一参量增加权重,即强调或突出某一参量。能显示组织间T1差别的图像称为T1加权图像。


核磁共振实验教学案例展示:不同组织T1加权成像对比
图3.不同TR时间,油水T1权重像对比
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