Современные виды томографии - часть 14

2.6. Основные импульсные последовательности

Для МР-томографии разработаны различные импульсные последова-

тельности, которые, в зависимости от цели исследования, определяют вклад
того или иного параметра в интенсивность изображения исследуемых
структур для получения оптимального контраста между нормальными и из-
мененными тканями [45].

Импульсной последовательностью (ИП) называют выбранный набор оп-

ределенных РЧ и градиентных импульсов, обычно неоднократно повторяе-
мых  во  время  сканирования,  интервал  между  которыми,  их  амплитуда  и
форма  определяют  характеристики  изображений.  Импульсные  последова-
тельности  это  компьютерные  программы,  контролирующие  все  параметры
аппаратуры  в  процессе  измерений,  основными  параметрами  которых  явля-
ются:

TR - период повторения последовательности;
TE - время появления эхо-сигнала;
TI - время инверсии (интервал между инвертирующим и 90

° импульса-

ми), используется для ряда последовательностей;

ETL - длина эхо-трейна (для ряда последовательностей;);
BW - ширина частотной полосы пропускания;
FA - угол отклонения, используется для ряда последовательностей;
NEX - количество возбуждений выбранного слоя.
Все временные интервалы в последовательностях задаются в мс.
Импульсные последовательности можно классифицировать следующим

образом:

1. спин-эхо последовательности (спин-эхо, быстрое спин-эхо, быстрое

спин-эхо с быстрым восстановлением), основанные на обнаружении спино-
вого эха;

2. градиент-эхо последовательности (градиент-эхо, градиент-эхо с очи-

щением), основанные на обнаружении градиентного эха;

3. последовательности с выборочным подавлением сигналов.

2.6.1. Спин-эхо последовательность

Спин-эхо (SE, spin echo) последовательность это наиболее часто ис-

пользуемая ИП, изобретенная Карром и Парселом на заре МР-томографии и
основанная на обнаружении спинового или эха Хана.

Первым подается 90° РЧ импульс, поворачивающий намагниченность в

плоскость  XY .  Протоны  начинают  синхронно  вращаться,  но  из-за  неодно-
родности  поля  синхронность  будет  теряться  и  поперечная  составляющая
сместится  по  фазе.  Через  некоторое  время  прикладывается 180° импульс,
поворачивающий намагниченность вокруг оси

; протоны окажутся в фа-

зе, создав значительную поперечную намагниченность для получения сиг-
нала спин-эхо.

Рис. 27. Схема спин-эхо (SE) последовательности

После получения пика эхо-сигнала происходит потеря синхронности

прецессии (сдвиг по фазе) и сигнал снова уменьшается. Если в этот момент
снова приложить 180° импульс, то через время ТЕ появится новый эхо сиг-
нал. Такая SE последовательность называется мультиэхо, а ряд 180° рефо-
кусирующих импульсов называют эхо-трейном.

Существует разновидность ИП с переменным эхо, которая представляет

собой методику получения данных с двумя эхосигналами, при которой вто-
рой эхосигнал будет кратным первому. В такой ИП за один проход можно
получить один, два или четыре эхосигнала, каждый из которых использует-
ся для создания отдельного изображения, характеризующегося определен-
ной контрастностью. Чаще используют ИП с двумя эхо-сигналами, позво-
ляющими получить изображение протонной плотности и

T -изображение.

Восстановление

-намагниченности в SE ИП происходит через время

(100-2000 мс) обычно много меньшее чем время

T , т.к. для большинства

живых тканей

. Простейшее SE отображение, когда ИП повторяется

столько раз, сколько линий в изображении.

Изображения, полученные с помощью ИП спин эхо, как правило, менее

чувствительны к неоднородностям магнитного поля и парамагнетикам, что
обусловлено  рефазированием  протонов  РЧ  импульсами.  Они  характеризу-
ются  меньшими  геометрическими  искажениями,  и,  соответственно,  более
резкими  контурами.  Единственным  недостатком SE ИП  является  большое
время сканирования, по сравнению с FSE (при равных значениях TR).

На контрастность получаемых изображений влияют время TR (опреде-

ляет уровень насыщения тканей или влияние процесса T1 релаксации) и
время TE (определяет уровень расфазирования до момента считывания эхо-
сигнала или влияние процесса T2 релаксации).

РЧ

Срез

Фаза

Считы-
вание

АЦП
Сигнал

180

Удалено: <sp>

2.6.2. Последовательность быстрое спин-эхо

Последовательность быстрое спин-эхо (Fast Spin Echo, FSE) позволяет

получать данные в двухмерном и трехмерном режимах и состоит из началь-
ного 90° возбуждающего  РЧ  импульса,  за  которым  следует  серия  из  не-
сколько 180° рефокусирующих  РЧ  импульсов  в  течение  периода TR, соз-
дающая  ряд  эхо-сигналов  (рис. 28). Таким  образом,  если  в  ИП  спин  эхо  в
течение одного периода TR 180° импульс создает один эхосигнал и запол-
няется  только  одна  строка  k-пространства,  то  в  ИП  быстрое  спин  эхо  за
один период TR подается несколько 180° импульсов и заполняется несколь-
ко строк k-пространства. Количество рефокусирующих импульсов задается
изменением длины эхо-трейна (Echo Train Length, ETL)

Рис. 28. Схема последовательности быстрое спин-эхо (FSE) c ETL=3

Например, в последовательности с 4 эхо k-пространство будет разделено

на 4 секции. Первое эхо используется для заполнения центральной части k-
пространства (линии 96-160). Второе эхо используется для линий 64-96 и
160-192. Третье эхо заполняет линии 32-64 и 192-224. Последнее эхо запол-
няет линии 1-32 и 224-256 k-пространства.

Преимущество этого метода состоит в значительном уменьшении про-

должительности  сканирования  (для ETL= 4 время  сокращается  в 4 раза).
Благодаря  использованию 180° РЧ  импульсов  изображения,  полученные  с
помощью  ИП  быстрое  спин  эхо,  менее  чувствительны  к  неоднородностям
магнитного  поля  и  парамагнетикам.  На  практике  последовательность FSE
применяется для исследований с высоким разрешением и различным соче-
танием числа шагов частотного и фазового кодирования. На контрастность
FSE изображения влияют параметры TE, TR и ETL. Недостатком метода яв-
ляется  размывание  мелких  деталей  изображения,  снизить  которое  можно
выбирая меньшую длину эхо-трейна.

РЧ

Срез

Фаза

Считы-
вание
АЦП

Сигнал

180

Удалено: <sp>

2.6.3. Последовательность инверсия-восстановление

Последовательность  инверсия-восстановление (Inversion Recovery, IR)
представляет собой разновидность ИП спин-эхо, в которой первым подается
инвертирующий 180° РЧ  импульс  (рис. 29), поворачивающий  суммарную
намагниченность против внешнего поля. После его отключения поперечная
намагниченность  отсутствует,  а  продольная  испытывает  спин-решеточную
релаксацию  и  возвращается  от  значения

−

в равновесное состояние

вдоль поля. Если через некоторое время TI (время инверсии) подать 90° им-
пульс, то он создаст поперечную намагниченность в плоскости

XY . Прото-

ны начинают терять синхронность прецессии (сдвиг по фазе) и подаваемый
затем 180° импульс создает эхо-сигнал. Временной промежуток между 90°
возбуждающим импульсом и серединой считывающего импульса называют
временем TE, по аналогии с ИП спин эхо.

Рис. 29. Схема последовательности инверсия-восстановление

Преимущество ИП инверсия-восстановление – сильный контраст между

тканями, имеющими разное время

T релаксации на который влияют пара-

метры TI, TR и TE. Время инверсии TI является основным параметром, вы-
бирая который можно подавить сигнал от выбранного компонента:

(26)

где

T это время спин-решеточной релаксации подавляемого компонента.

При выборе оптимального времени

T , рассматривают не только силу

магнитного  поля,  но  и  тип  подавляемых  тканей  и  анатомию.  Существуют
разные  виды IR ИП:  для  удаления  сигнала  от  движущейся  жидкости  ис-
пользуется FLAIR (Fluid Attenuation Inversion Recovery); STIR (Short T1
Inversion Recovery) чувствительна  к  стационарным  (не  движущимся)  жид-
костям.

Недостаток этих последовательностей в том, что дополнительный ин-

вертирующий РЧ импульс увеличивает продолжительность сканирования.

РЧ

Срез

Фаза

Считы-
вание

АЦП
Сигнал

180

содержание .. 12 13 14 15 ..