不同的RF激发，结果将选择性地激发对应的质子，不断变化的梯度磁场与对应变化的RF发生放大器配合，将达到空间定位的目的。
根据梯度磁场的变化来确定位置时，不需受检病人的移动，这是与CT成像明显不同。梯度磁场性能是磁共振机性能的一个重要指标，它可提高图像分辨能力和信噪比，可做更薄层厚的磁共振成像，提高空间分辨率，减少部分容积效应。同时梯度磁场的梯度爬升速度越快，越有利于不同RF频率的转换。 1.4.1.2层面选择
磁共振成像是多切面的断层显像。要使某一段大块的人体组织分层面显示，就要进行层面定位，人为地分解组织器官成为许多具有一定层厚的断面。横轴位（Gz）、失状位（Gx）和冠状位（Gy）的梯度磁场可作为层面选择梯度场，根据要求做矢状面、冠状面还是横断面，只要通过电脑控制启动某一轴上的梯度场即可。如果采用第一层对应梯度强度和频率的RF激发，RF停止后出现的具有特定频率的回波信号，将被计算机认为是第一层面质子的信号，然后再采用第二层对应频率的RF激发，如此重复，至最后一层，可以达到层面选择的目的，所以MRI做任何断面都不需移动病人，只是启动不同的梯度场即可
1.4.2 MRI断层平面信号的空间编码
以上仅对不同层面进行分辨，出现的回波信号仅仅为一个层面的总和。一个层面中有128×256或256×256个像素，如何分辨？对一个层面而言，平面上位置有左右和上下不同，可以再用相位和频率两种编码方法来实现定位。
层面分辨梯度是Z轴方向的话，我们可以在Y轴的上下方向上施加第二个梯度磁场，将上下空间位置的体素用不同相位状态来分辨，我们称这个梯度磁场为相位编码梯度磁场。一个128×256矩阵可用128种不同相位来编码，这时成像时间就与相位编码数直接相关。这样，我们用梯度磁场使层面的Z轴上和上下的Y轴上均有不同。但是，此时某一次ＲＦ激发后的回波仍是左右方向上一排像素（128或256个）的总和，这一排如何分？这一排像素要用频率编码的方法来区分，在一个RF激发停止后，立即在这一排像素所在方向上再施加另一梯度磁场，称为频率编码梯度磁场。使这一排上不同像素的质子在弛豫过程中出现频率不同，计算机可以识别此频率的差异而确定不同质子的位置。频率编码与成像总时间没有直接关系，故频率编码上的矩阵点数一般都为256。层面梯度、相位编码梯度和频率编码梯度的时间先后排列和协同工作，可以达到对某一成像体积中不同空间位置体素的空间定位。由以上可知，一次RF激发是对某一层面中的某一排（一般256个）像素的同时激发，而且要间隔一个TR时间后再进行该层面下一排像素的第二次激发，时间就与TR、层数、像素数有关。这个定位过程是一个反复的过程，较CT的定位更复杂。
1.4.3 MR图像重建理论 1.4.3.1 K空间填充技术
一次RF激发是相同相位编码位置上的一排像素的同时激发，这一排像素的不同空间位置是由频率编码梯度场的定位作用确定的。因此，相位和频率的相对应就可明确某一信号的空间位置。所以，在计算机中，按相位和频率两种坐标组成了另一种虚拟的空间位置排列矩阵，这个位置不是实际的空间位置，只是计算机根据相位和频率不同而给予的暂时识别定位，这
就是“K空间”。K空间实际上是MR信号的定位空间。在K空间中，相位编码是上下、左右对称的，从正值的最大逐渐变化到负值的最大，中心部位是相位处于中心点的零位置，而不同层面中的多次激发产生的MR信号被错位记录到不同的K空间位置上。
由于一排排像素的数量在同一序列中总是恒定的，使频率变化范围也恒定，某一排像素的频率编码起始频率低，则最末一个像素的终末频率也低。在K空间上相位变化的对称性的前提下，导致处于K空间频率坐标的中心位置的中等频率值的像素会最多，总的合计信号强度将最大。所以，K空间中心位置确定了最多数量的像素的信号，在傅利叶转换过程中的作用最大，处于K空间周边位置的像素的作用要小很多。
在K空间采集中，频率和相位编码的位置一一对应，虽然图像信号采集的矩阵为128×256或256×256，但K空间在计算机中为一个规整的正方形矩阵。如前所述，处于K空间中心区域的各个数值对图像重建所起的作用要比周边区域的更大，所以，在非常强调成像时间的脑弥散成像、灌注成像及心脏MRI成像时，为了节约时间，可以将周边区域的K空间全部作零处理，不化时间去采集，节约一半的时间，可能导致小于10%的图像信噪比损失。这种特殊的成像方法就叫K空间零填充技术。K空间分段采集技术一般应用于心脏快速MRI成像，在FLASH或Turbo-FLASH等快速梯度成像时，一个序列常可在1秒钟左右的时间内完成。但是，对心脏来说仍然太慢，一个心动周期不足一秒，运动伪影在所难免，且NEX只有一次时的图像质量不太理想。这时，可采用K空间分段采集的方法，将K空间分成8或16段，采用心电图门控触发的方法，使一段K空间的信号采集固定于心动周期的某一个时段内，达到心脏相对静止的效果。一个序列被分解在8或16次心跳中完成，总时间也在一次屏气时间允许之内，这样，既解决心脏跳动伪影问题。 1.4.3.2二维傅立叶图像重建法
二维傅立叶变换法是MRI特有且最常用的图像重建方法。K空间排列的原始数据，整合了相位、频率和强度的信息，傅利叶转换技术就是可以将以上的K空间信息逐行、逐点地解析和填补到真正的空间位置上去，形成很多幅反映信号强弱的MRI图像。二维傅立叶变换可分为频率和相位两个部分，通过沿两个垂直方向的频率和相位编码，可得出该层面每个体素的信息。不同频率和相位结合的每个体素在矩阵中有其独特的位置。计算每个体素的灰阶值就形成一幅MR图像。
MR成像技术篇—基础篇（2） 第2章 射频脉冲与脉冲序列
2.1 脉冲序列的基本概念 2.1.1 脉冲序列的概念
MR图像的信号强度取决于射频脉冲的发射方式、梯度磁场的引入方式和MR信号的读取方式等。为不同成像目的而设计的一系列射频脉冲、梯度脉冲和信号采集按一定时序排列称作脉冲序列。
2.1.2 脉冲序列的构成
一般脉冲序列的一个周期中包括射频脉冲、梯度脉冲和MR信号采集。射频脉冲包含用以激发氢质子的激发脉冲、使质子群相位重聚的复相脉冲以及反转恢复序列等；梯度脉冲包括层面选择梯度、相位编码梯度、频率编码梯度（也称读出编码），用以空间定位；形成的MR信号也称为回波。完成一个层面的扫描和信号数据采集需要重复多个周期。 2.1.3 脉冲序列的基本参数
在一个脉冲序列中有许多的变量，这些变量统称为序列成像参数。在成像中选用不同的成像参数可以得到不同类型的图像，这里我们介绍几个主要的序列成像参数。 2.1.3.1重复时间（repetition time；TR）
重复时间是指脉冲序列的一个周期所需要的时间，也就是从第一个RF激发脉冲出现到下一周期同一脉冲出现时所经历的时间间隔。在单次激发序列中，由于只有一个激发射频脉冲，TR等于无穷大。TR时间影响被RF激发后质子的弛豫恢复情况，TR长、恢复好。TR延长，信噪比提高，可允许扫描的层数增多，T2权重增加，T1权重减少，但检查时间延长；TR时间缩短，检查时间缩短，T1权重增加，信噪比降低，可允许扫描的层数减少，T2权重减少。 2.1.3.2回波时间（echo time；TE）
回波时间是指从激发脉冲与产生回波之间的间隔时间。在多回波序列中，激发RF脉冲至第1个回波信号出现的时间称为TE1，至第2个回波信号的时间叫做TE2，依次类推。在MRI成像时，回波时间与信号强度成反相关，TE延长，信噪比降低，但T2权重增加。TE缩短，信噪比增加，T1权重增加，T2对比减少。 2.1.3.3有效回波时间(effective echo time；ETE)
有效回波时间是指与最终图像对比最相关的回波时间。对于具有多个回波的快速成像序列，不同回波分别填充到k空间的不同位置，每个回波的TE值是不同的，填充到k空间中央的回波决定图像的对比，其TE值为ETE。 2.1.3.4反转时间（inversion time；TI）
反转时间是指反转恢复类脉冲序列中，180°反转脉冲与90°激励脉冲之间的时间间隔。 2.1.3.5翻转角(flip angle)
在射频脉冲的激发下，质子磁化矢量方向将发生偏转，其偏离的角度称为翻转角或激发角度。翻转角的大小是由RF能量所决定的。常用的翻转角有90°和180°两种，相应的射频脉冲分别被称为90°和180°脉冲。在快速成像序列中，经常采用小角度激励技术，其翻转角小于90°。 6.1.3.6信号激励次数(number of excitations；NEX)
信号激励次数又叫信号采集次数(number of acquisitions；NA)。它是指每一个相位编码步级采集信号的重复次数。NEX增大，有利于增加图像信噪比和减少图像伪影，但是所需的扫描时间也相应延长。
2.1.3.7回波链长度(echo train length；ETL)
回波链长度是指每个TR时间内用不同的相位编码来采样的回波数。ETL是快速成像序列的专用参数。对于传统序列，每个TR中仅有一次相位编码，在快速序列中，每个TR时间内可进行多次相位编码，使数据采集的速度成倍提高。
2.1.3.8回波间隔时间(echo spacing；ES)
回波间隔时间是指快速成像序列回波链中相邻两个回波之间的时间间隔。ES长短影响TE时间的长短。 2.1.3.9视野（FOV）
视野由图像水平和垂直两个方向的距离确定的。最小FOV是由梯度场强的峰值和梯度间期决定的。
2.1.3.10图像采集矩阵
代表沿频率编码和相位编码方向采集的像素数目，图像采集矩阵=频率编码次数×相位编码次数，例如频率编码次数为256，相位编码次数为192，则矩阵为256×192。 2.1.3.11接收带宽
序列的接收带宽是指接收信号的频率范围，即读出梯度采样频率的范围。采用低频率编码梯度和延长读出间期可获得窄的带宽。 2.2自旋回波脉冲序列
2.2.1自旋回波脉冲序列（spin echo，SE）
自旋回波序列简称SE序列，是目前磁共振成像最基本的脉冲序列。SE序列采用90°激发脉冲和180°复相脉冲进行成像。SE序列的过程是先发射一个90° RF脉冲，Z轴上的纵向磁化矢量M0被翻转到XY平面上；在第一个90°脉冲后，间隔TE/2时间后再发射一个180°RF脉冲，可使XY平面上的磁矩翻转180°，产生重聚焦的作用，此后再经过TE/2时间间隔就出现回波信号。从90° RF脉冲到接受回波信号的时间称回波时间，即TE时间，两个90°RF脉冲之间的时间称重复时间，即TR时间。 2.2.2 T1加权像
T1加权图像主要反映组织T1值差异，简称为T1WI。在SE序列中，T1加权成像时要选择较短的TR和TE值，一般TR为500ms左右，TE为20ms左右，能获得较好的T1加权图像。 2.2.3 T2加权像
主要反映组织T2值不同的MRI图像称为T2加权图像，简称为T2WI。在SE序列中，T2加权成像时要选择长TR和长TE值，具体地说，TR为2500ms左右，TE为100ms左右。 2.2.4质子密度加权像N（H）加权像
质子密度反映单位组织中质子含量的多少。在SE序列中，一般采用较长TR和较短TE时可获得质子密度加权图像，一般TR为2 500ms左右，TE为20ms左右时，SE序列成像可获得较好的质子密度加权图像。各种软组织的质子密度差别大多不如其T1或T2值相差大，所以目前许多情况下医生更重视T1或T2加权图像。
在具体工作中，可采用双回波序列，第一个回波使用短TE，形成质子密度加权图像，第二个回波使用长TE，形成T2加权图像。
2.3反转恢复脉冲序列
2.3.1反转恢复脉冲序列的理论基础
反转恢复序列（inversion recovery，IR）包括一个180°反转脉冲、一个90°激发脉冲与一个180°复相脉冲组成。第一个180°脉冲激发质子，使质子群的纵向磁化矢量M0由Z轴翻转至负Z轴。当RF停止后磁化矢量将逐渐恢复，之后，使用一个90°脉冲对纵向磁矩进行90°翻转，180°脉冲与此90°脉冲之间的时间间隔为反转时间TI。90°脉冲后就和SE序列一样在TE/2时间再使用一个180°脉冲实现横向磁矩再聚焦和信号读出。 IR序列的成像参数包括TI、TE、TR。TI是IR序列图像对比的主要决定因素，尤其是T1对比的决定因素。TI的作用类似于SE序列中的TR，而IR序列的TR对T1加权程度的作用相对要小，但TR必须足够长，才能容许在下一个脉冲序列重复之前，使Mz的主要部分得以恢复。由于IR序列对分辨组织的T1值极为敏感，所以传统IR序列一直采用长TR和短TE来产生T1WI。TE是产生T2加权的主要决定因素，近年来在IR SE序列中应用长TE值也能获得T2WI。尽管如此，IR序列主要还是用于产生T1WI和PDWI。IR序列典型的参数为TI＝200~800ms，TR＝500~2500ms，TE＝20~50ms。选TI值接近于两种组织的T1值，并尽量缩短TE，可获得最大的T1WI。通常TR等于TI的3倍左右时SNR好。IR序列可形成重T1WI，可在成像过程中完全除去T2的作用，可精细地显示解剖结构，如脑的灰白质，因而在检测灰白质疾病方面有很大的优势。目前IR序列除用于重T1WI外，主要用于两种特殊的MR成像，即脂肪抑制和水抑制序列。
2.3.2短TI反转恢复脉冲序列（short TI inversion recocery，STIR）
IR序列中，每一种组织处于特定的TI时（称为转折点），该种组织的信号为零。组织的转折点所处的TI值依赖于该组织的T1值，组织的T1越长，该TI值就越大，即TI的选择要满足在90°脉冲发射时，该组织在负Z轴的磁化矢量恰好恢复到０值，因此也没有横向磁化矢量，图像中该组织的信号完全被抑制。
脂肪组织的T1值非常短，IR序列一般采用短的TI（≤300ms）值抑制脂肪的信号，该序列称为STIR序列。STIR脉冲序列是短TI的IR脉冲序列类型，主要用途为抑制脂肪信号，可用于抑制骨髓、眶窝、腹部等部位的脂肪信号，更好地显示被脂肪信号遮蔽的病变，同时可以鉴别脂肪与非脂肪结构。另外，由于脂肪不产生信号，STIR序列也会降低运动伪影。STIR序列的TI值约等于脂肪组织T1值的69%，由于不同场强下，组织T1值不同，因此不同场强的设备要选用不同的TI抑制脂肪，例如，1.5T场强设备中TI设置在150～170ms。 2.3.3液体衰减反转恢复脉冲序列（FLAIR）
另一种以IR序列为基础发展的脉冲序列称为液体抑制（也有称流动衰减）反转恢复（fluid-attenuated inversion-recovery，FLAIR）序列，该序列采用长TI和长TE，产生液体（如脑脊液）信号为零的T 2WI，是一种水抑制的成像方法。选择较长的TI时间，可使T1较长的游离水达到选择性抑制的作用。这时，脑脊液呈低信号，但脑组织中水肿的组织或肿瘤组织仍像T2加权一样呈高信号，在1.5T场强设备中FLAIR序列的TI大约为2000ms。一旦脑脊液信号为零，异常组织、特别是含水组织周围的病变信号在图像中就会变得很突出，因而提高了病变的识别能力。另外，由于普通SE序列T2WI中，延长TE会造成因脑脊液搏动引起的伪影和部分容积效应增加。所以，设置的TE不能太长。而在FLAIR序列中，由于脑脊液信号为零，TE可以较长，因而可获得更重的T2WI。目前FLAIR序列常用于脑的多发性硬化、脑梗死、脑肿瘤等疾病的鉴别诊断，尤其是当这些病变与富含脑脊液的结构邻近时。