【医学图像处理】MRI T1, T2 PD-加权成像

深度炼丹炉公众号：

与辐射成像不同，在对比度成像中，对比度取决于所成像结构的衰减率。MR图像中，对比度取决于所成像区域中的磁性和氢核数。通过运行具有不同权重的不同序列，可以选择要成像区域中的不同对比度。主要有一下三个序列：

T1加权：最大化T1对比度显示
T2加权：最大化T2对比度显示
质子密度PD加权：氢质子密度显示

当然还有更加复杂的序列，比如 FLAIR：fluid attenuated inversion recovery 和 STIR: short tau inversion recovery

T1加权成像

概括地说，T1弛豫是纵向磁化强度（Mz）的恢复。施加90°RF脉冲时的Mz越高，横向信号（Mxy）越大。TR（重复时间）决定了90°RF脉冲之间的时间长度：

TR越长->到达下一个90°RF脉冲的时间越长->Mz必须恢复的时间更多->施加90°RF脉冲时横向信号越高。TR确定T1信号

时间常数T1是衡量原子核达到其原始M z的 63％所需时间的量度。不同分子中的氢核具有不同的T1。T1短的人比T1长的人恢复Mz更快。

为了使要成像的样本中组织的T1特性之间的对比度最大化，我们需要设置TR，使其出现在曲线上最大差异处。从上面的曲线可以看出，这是在很短的TR处。

关于T2加权成像的注意事项

为了最大化T2加权成像，我们希望最小化T1对比度的贡献。从上图可以看出，最小的T1对比度是长TR或短TR。TR短时，信号太小而无法使用，因此使用了较长的TR。

T2加权成像

概括地说，T2衰减是施加90°RF脉冲后横向磁化强度（Mxy）的衰减。

90°RF脉冲后的时间越长，Mxy衰减越大，横向信号越小。正如我们在自旋回波序列中所见，TE是“回波时间”。如果我们留一个较长的TE，我们会给Mxy（T2信号）衰减更多的时间，而得到的信号会更小。

TE越长->Mxy衰减时间越长->横向T2信号越小 TE决定T2信号

时间常数T2是氢核衰减到其激发Mxy的 37％所需的时间。不同分子中的氢核具有不同的T2。T2短的那些将比T2长的那些花费更少的时间。

为了最大化T2对比度，使用了很长的TE，尽管信号忽略不了太长。

关于T1加权成像的注意事项

为了在T1加权成像中最大化T1信号，我们希望最小化T2信号的贡献。从曲线到左侧，最小对比度出现在一个小的TE或一个非常长的TE处。但是，在TE太长的情况下，信号太小，因此在T1加权成像中使用了较短的TE。

质子密度成像

与T1和T2加权图像不同，质子密度（PD）不会显示氢核的磁性，但是会显示成像区域中的核数。为了获得PD加权图像，我们希望最小化T1和T2对比度的贡献。

T1 minimised with a long TR: large signal and small T1 contrast
T2 minimised with a short TE: large signal and small T2 contrast

总结

T1:


图像
water signal	水具有长的T1. T1加权成像使用短的TR。所以水的信号仍然很低，因此，水看上去是暗色的
fat signal	脂肪具有端的T1，所以即使TR短，脂肪的信号仍然高，脂肪看上去是明亮的
TR	短 300-600ms
TE	短 10-30ms

T2:


图像
water signal	T2加权成像使用长的TE，所以水的信号较高，因此水看上去比较明亮
fat signal	脂肪具有短的T2，所以长的TE下信号脂肪会 less bright，看上去比水更暗
TR	长 2000ms
TE	长 90-140ms

PD:


图像
water signal	长的TR会导致高的水信号，但是短的TE意味着小于T2扫描的信号，所以水信号强度是middle
fat signal	长的TR导致高的脂肪信号，而短的TE使得脂肪信号比T2成像更高，所以脂肪信号是明亮的
TR	长 1000-3000ms
TE	短 15ms

20200418