核磁共振脈沖序列重復(fù)時(shí)間TR的介紹與設(shè)置方法

　　縱向弛豫時(shí)間T1是組織在特定磁場下的內(nèi)在特性。人們對(duì)MRI脈沖序列的成像參數(shù)進(jìn)行控制，以此來突出或縮小組織之間的T1差異，從而改變組織之間的T1對(duì)比。在大多數(shù)脈沖序列中，可改變圖像T1對(duì)比的主要參數(shù)是重復(fù)時(shí)間TR和翻轉(zhuǎn)角，下面將對(duì)脈沖序列的重復(fù)時(shí)間TR進(jìn)行簡要的介紹。 　

　　若把樣本放入MRI的磁體內(nèi)，會(huì)得到暫時(shí)的磁化，形成縱向磁化強(qiáng)度矢量M0。然后以拉莫爾頻率發(fā)射一個(gè)射頻脈沖，會(huì)得到一個(gè)自由感應(yīng)衰減信號(hào)FID，它是由整個(gè)樣本產(chǎn)生的，并沒有給我們提供關(guān)于信號(hào)的來源部位的信息及該信號(hào)是沒有空間分辨能力的。而為了得到相應(yīng)的空間信息，我們必須對(duì)信號(hào)進(jìn)行空間編碼，而對(duì)信號(hào)進(jìn)行空間編碼是通過MRI設(shè)備中的梯度線圈產(chǎn)生的線性梯度場來完成的。 　

　　為了對(duì)信號(hào)進(jìn)行空間編碼，我們必須在變化梯度是多次施加射頻脈沖，反復(fù)施加的射頻脈沖順序稱為脈沖序列。每施加一個(gè)脈沖，得到一個(gè)FID，多次施加射頻脈沖，依次得到多個(gè)FID。當(dāng)從多個(gè)FID中獲得的信息放到一起的時(shí)候，我們可以得到生成一副圖像的足夠信息。 　

重復(fù)時(shí)間（TR）

　　這里以π/2脈沖為例，介紹重復(fù)時(shí)間（TR）。對(duì)質(zhì)子系統(tǒng)施加一個(gè)π/2射頻脈沖后，再施加一個(gè)π/2射頻脈沖。這兩個(gè)π/2射頻脈沖之間的時(shí)間間隔被稱為重復(fù)時(shí)間（time of repetition，TR）即各次重復(fù)射頻脈沖之間的時(shí)間間隔為重復(fù)時(shí)間，見圖1。

圖1.TR代表兩個(gè)連續(xù)的π/2射頻脈沖間的時(shí)間間隔

　　在連續(xù)施加π/2射頻脈沖的時(shí)候，TR對(duì)縱向磁化強(qiáng)度M_z恢復(fù)有什么影響呢？

　　（1）在施加射頻脈沖前，質(zhì)子系統(tǒng)縱向磁化強(qiáng)度矢量M₀沿z軸，大小為M₀。

　　（2）當(dāng)*個(gè)π/2射頻脈沖作用后，磁化強(qiáng)度矢量M₀翻轉(zhuǎn)到xOy平面內(nèi)，z軸沒有磁化強(qiáng)度矢量的分量，此時(shí)的橫向磁化強(qiáng)度矢量M_xy的大小為M₀。

　　（3）如果脈沖序列重復(fù)時(shí)間TR遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于組織的T₁，則在第二個(gè)π/2射頻脈沖作用前，縱向磁化強(qiáng)度矢量M_z有足夠時(shí)間恢復(fù)到M₀，結(jié)果第二個(gè)π/2射頻脈沖激勵(lì)后翻轉(zhuǎn)到xOy平面內(nèi)磁化強(qiáng)度矢量的大小仍為M₀。

　　（4）如果重復(fù)時(shí)間TR接近或小于組織T₁，經(jīng)過TR后，即第二個(gè)射頻脈沖作用前瞬間，縱向磁化強(qiáng)度M_z僅部分恢復(fù)，其大小M_z<M₀，在xOy平面的橫向磁化強(qiáng)度有部分（或全部）衰減，因橫向衰減比縱向恢復(fù)要快，可假設(shè)M_xy可忽略。當(dāng)?shù)诙€(gè)射頻脈沖作用后，將把作用前已恢復(fù)的M_z翻轉(zhuǎn)到xOy平面，M_z的大小由公式M_z（t）=M₀（1-e^-t/T1）,當(dāng)t=TR時(shí)，有

M_z（TR）=M₀（1-e^-TR/T1）

　　該式給出了第二個(gè)射頻脈沖作用前，已恢復(fù)的縱向磁化強(qiáng)度的大小。

　　（5）脈沖作用后，M_z將再次開始從零沿z軸恢復(fù)，再經(jīng)過TR，第三個(gè)π/2射頻脈沖作用后，僅將該射頻脈沖作用前已恢復(fù)的M_z翻轉(zhuǎn)到xOy平面內(nèi)，而翻轉(zhuǎn)到xOy平面內(nèi)的磁化強(qiáng)度更小。但經(jīng)過多次 射頻脈沖作用后，下一次射頻脈沖作用后，下一次射頻脈沖作用前磁化強(qiáng)度矢量的恢復(fù)將達(dá)到一個(gè)恒定的水平，此種狀態(tài)稱為穩(wěn)態(tài)。圖2為多次脈沖激勵(lì)后獲得的穩(wěn)態(tài)。

圖2. 多次脈沖激勵(lì)后獲得穩(wěn)態(tài)

　　獲得穩(wěn)態(tài)之后，才接收FID信號(hào)或稱為數(shù)據(jù)采集。假若兩種不同的組織具有相同初始縱向磁化強(qiáng)度矢量M₀，但縱向弛豫時(shí)間T₁不同，使用短TR的脈沖序列，則短T₁的組織縱向恢復(fù)比長T₁的組織恢復(fù)快。因此，在第二次π/2射頻脈沖作用時(shí)，短T₁組織的縱向磁化強(qiáng)度恢復(fù)的將比長T₁組織的更多，所以在第二次π/2射頻脈沖作用后短T₁組織的產(chǎn)生的橫向磁化強(qiáng)度也將更大。