梯度回波GRE序列，一文读懂！

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作者：许乙凯

在之前的文章中介绍过反转恢复IR序列以及快速自旋回波FSE序列，今天主要介绍梯度回波GRE序列相关知识，GRE序列在MRI扫描中广泛应用，是三大序列之一即自旋回波SE类、反转恢复IR类、梯度回波GRE类序列。

梯度回波(GREgradient recalled echo)序列也称场回波序列(FE)，GRE序列是目前快速扫描序列之一，缩短重复时间的同时空间分辨率较高，也没有信号的损失，所以信噪比也较高，由于缩短重复时间TR，所以扫描时间明显缩短。在SE类和IR类序列中，都是使用了90°射频激励脉冲和180°聚焦脉冲来获得MRI信号，而在GRE序列中，它是利用小角度（即＜90°）的射频激励脉冲和梯度场的连续切换来产生信号，所以梯度回波序列使用小角度和梯度场的连续切换代替了SE和IR序列中的90°和180°脉冲。

GRE是如何缩短扫描时间的？

分析：

射频激发脉冲小于90°时，也就是采用的小角度射频脉冲激发，给组织施加射频脉冲后，宏观的磁化矢量偏转多少，主要决定性因素是射频脉冲的能量，射频脉冲能量越大，偏转的角度越大，射频脉冲能量越小，偏转的能量越小，在GRE序列中，射频脉冲也就是小角度脉冲简称 α 脉冲其范围通常介于10°~90°之间，偏转角小于90°后的结果是Mz没有完全倒向Mxy，没有完全倒向Mxy,说明纵向磁化相对初始时只是减小了，而没有完全归零，之前的SE序列和IR序列中，想要达到较大的磁化矢量需要90°射频脉冲方可达到，而现在达到较大的磁化矢量只需要原来的一半左右的脉冲，之前剩余的纵向磁化矢量为零，而现在剩余的纵向磁化矢量较大，由于剩余的纵向磁化矢量较多，所以不需要更多的时间去恢复，所以也就不需要太长的重复时间TR，TR时间缩短了，扫描时间必然会缩短。

    ①小角度脉冲的能量较90°脉冲小，所以SAR值较低；

    ③小角度激发后，组织可以残留的纵向磁化矢量较多，所以不需要很长的TR去恢复纵向磁化矢量，TR缩短了，所以扫描时间也缩短了。

    ②产生宏观横向磁化矢量的效率较高，与90°脉冲相比，30°脉冲的能量仅为90°脉冲的1/3左右，但产生的宏观横向磁化矢量可达90°脉冲的1/2左右，决定信号强度的主要就是横向磁化矢量的大小，

小角度脉冲时，Mz的变化相对90°脉冲变化较小，第二次射频脉冲激发前，Mz差不多完全恢复成初始状态，所以形成的稳态Mz的大小较大，从上述原理及小角度脉冲的优点可以发现，GRE序列和其他两大序列有着明显的互补作用，即扫描时间明显缩短，而且信噪比较高，所以广泛应用于MRI扫描中。

为什么GRE序列中，血液是高信号，而在SE类序列中，血液表现为留空，也就是血液为低或无信号，主要就是因为获取信号的方式不同，GRE是利用读出梯度场的连续切换产生，而SE类序列中，主要是利用180°聚焦脉冲产生信号，其读出梯度场的原理如上图，根据原理，在SE序列中，使用90°射频脉冲激发后，在使用180°聚焦脉冲时，之前已经激发的血液跑出了180°正在激发的层面，所以表现为留空即没有信号，按照其采集方式，GRE序列时，血液表现为高信号的主要原因总结为一下两点:

原因一:

如果一个区域按照顺序采集的话，不管采集那个层面，对于该层面而言，都相当于是流入层，基于流入层，所以会出现流入增强效应的出现。

原因二:GRE采集信号的方式是非层面选择，而是进行梯度翻转进行采集，这个采集方式虽然不会增强血液的信号，但是他可以留住血液的信号，以至于不出现流空。

图:90°脉冲激发时

图：180°脉冲激发时

小结:

如上图，在SE序列中，由于使用的是180°聚焦脉冲采集信号，其主要是针对某一个层面，而在GRE序列中，读出梯度场的连续切换，不在是只针对某一个层面，而是整个区域进行梯度场的切换，所以小角度脉冲激发后，整个区域内信号都表现为高信号。

重复时间TR：两个小角度脉冲中点间的时间间隔

回波时间TE：小角度脉冲到梯度场中点的时间间隔

一、扫描速度快 

因为使用小角度脉冲和剃度场的连续切换，所以扫描速度大幅度提高。

二、血液成高信号

由于采用读出剃度场的连续切换，使血液不在处于流空效应，而是使剃度场的区域内，血液处于高信号状态。

三、对主磁场的不均匀性敏感

由于梯度回波GRE序列，没有使用180°聚焦脉冲纠正主磁场的不均匀，所以采集到的不是真正的T2信号，而是T2※信息，没有纠正不均匀导致对主磁场的不均匀性也比较敏感，由于出血可以引起局部磁场的不均匀，所以GRE序列对于出血部位的检查比较敏感。

四、其他

一、胸腹部的屏气扫描 

二、心、血管中的应用

三、同反相位的应用

四、其他:动态增强扫描、关节软骨扫描等

一、SSFP扰相GRE序列

GE公司:SPGR或Fast SPGR

西门子公司:FLASH

飞利浦公司:T1-FFE

临床应用比较广泛，在扰相GRE中，T1权重的决定性因素主要是反转角和重复时间TR，TR越短，T1权重越重，T1对比越好，在T2*中，TE越短，权重越重。

二、普通稳态自由进动

GE公司:SSFP

西门子公司:FISP

飞利浦公司:FFE

扰相梯度回波序列由于施加了扰相位梯度场，实际上仅存在纵向稳定。如果序列中不施加扰相梯度场，且利用与空间编码梯度场反向的聚相位梯度场，那么该序列将在纵向和横向都达到稳态，这一类序列称为稳态自由进动(SSFP)序列。

特点：

 ①成像速度快，图像无明显运动伪影；

 ②血液流动造成的失相位程度较轻，血液均呈高信号；

 ③长T2的液体呈明显高信号，增加了液体与软组织的对比度：

 ④软组织之间的对比度很差；

 ⑤对磁场不均匀性敏感，所以容易出现磁化率伪影。

临床应用：

  ①采用心电触发技术进行心脏成像，可清晰显示心脏结构，并进行心功能分析

  ②进行冠状动脉成像，无需使用对比剂

  ③大血管病变(如主动脉夹层等)的检查

  ④利用三维平衡式SSFP序列进行水成像

  ⑤在腹部扫描有助于检出胆道梗阻、门静脉血栓等病变

三、平衡式稳态自由进动

GE公司:FIESTA

飞利浦公司:B-FFE

西门子公司:True  FISP

GE公司几种常见的GRE相关序列界面选择:

 总结

GRE序列由于优势所在，和其他两大类序列互相弥补，广泛应用于MRI扫描中，所以有必要对这部分内容进一步了解。