核磁共振脈沖序列重復時間TR的介紹與設置方法

　　縱向弛豫時間T1是組織在特定磁場下的內在特性。人們對MRI脈沖序列的成像參數進行控制，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對比。在大多數脈沖序列中，可改變圖像T1對比的主要參數是重復時間TR和翻轉角，下面將對脈沖序列的重復時間TR進行簡要的介紹。 　

　　若把樣本放入MRI的磁體內，會得到暫時的磁化，形成縱向磁化強度矢量M0。然后以拉莫爾頻率發射一個射頻脈沖，會得到一個自由感應衰減信號FID，它是由整個樣本產生的，并沒有給我們提供關于信號的來源部位的信息及該信號是沒有空間分辨能力的。而為了得到相應的空間信息，我們必須對信號進行空間編碼，而對信號進行空間編碼是通過MRI設備中的梯度線圈產生的線性梯度場來完成的。 　

　　為了對信號進行空間編碼，我們必須在變化梯度是多次施加射頻脈沖，反復施加的射頻脈沖順序稱為脈沖序列。每施加一個脈沖，得到一個FID，多次施加射頻脈沖，依次得到多個FID。當從多個FID中獲得的信息放到一起的時候，我們可以得到生成一副圖像的足夠信息。 　

重復時間（TR）

　　這里以π/2脈沖為例，介紹重復時間（TR）。對質子系統施加一個π/2射頻脈沖后，再施加一個π/2射頻脈沖。這兩個π/2射頻脈沖之間的時間間隔被稱為重復時間（time of repetition，TR）即各次重復射頻脈沖之間的時間間隔為重復時間，見圖1。

圖1.TR代表兩個連續的π/2射頻脈沖間的時間間隔

　　在連續施加π/2射頻脈沖的時候，TR對縱向磁化強度M_z恢復有什么影響呢？

　　（1）在施加射頻脈沖前，質子系統縱向磁化強度矢量M₀沿z軸，大小為M₀。

　　（2）當個π/2射頻脈沖作用后，磁化強度矢量M₀翻轉到xOy平面內，z軸沒有磁化強度矢量的分量，此時的橫向磁化強度矢量M_xy的大小為M₀。

　　（3）如果脈沖序列重復時間TR遠遠大于組織的T₁，則在第二個π/2射頻脈沖作用前，縱向磁化強度矢量M_z有足夠時間恢復到M₀，結果第二個π/2射頻脈沖激勵后翻轉到xOy平面內磁化強度矢量的大小仍為M₀。

　　（4）如果重復時間TR接近或小于組織T₁，經過TR后，即第二個射頻脈沖作用前瞬間，縱向磁化強度M_z僅部分恢復，其大小M_z<M₀，在xOy平面的橫向磁化強度有部分（或全部）衰減，因橫向衰減比縱向恢復要快，可假設M_xy可忽略。當第二個射頻脈沖作用后，將把作用前已恢復的M_z翻轉到xOy平面，M_z的大小由公式M_z（t）=M₀（1-e^-t/T1）,當t=TR時，有

M_z（TR）=M₀（1-e^-TR/T1）

　　該式給出了第二個射頻脈沖作用前，已恢復的縱向磁化強度的大小。

　　（5）脈沖作用后，M_z將再次開始從零沿z軸恢復，再經過TR，第三個π/2射頻脈沖作用后，僅將該射頻脈沖作用前已恢復的M_z翻轉到xOy平面內，而翻轉到xOy平面內的磁化強度更小。但經過多次 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度矢量的恢復將達到一個恒定的水平，此種狀態稱為穩態。圖2為多次脈沖激勵后獲得的穩態。

圖2. 多次脈沖激勵后獲得穩態

　　獲得穩態之后，才接收FID信號或稱為數據采集。假若兩種不同的組織具有相同初始縱向磁化強度矢量M₀，但縱向弛豫時間T₁不同，使用短TR的脈沖序列，則短T₁的組織縱向恢復比長T₁的組織恢復快。因此，在第二次π/2射頻脈沖作用時，短T₁組織的縱向磁化強度恢復的將比長T₁組織的更多，所以在第二次π/2射頻脈沖作用后短T₁組織的產生的橫向磁化強度也將更大。