梯度回波信號(hào)的影響因素：梯度回波序列與自旋回波序列的一個(gè)最重要的區(qū)別是梯度回波是單純通過讀出梯度場(chǎng)的極性反轉(zhuǎn)所形成。因?yàn)樵谄浠夭óa(chǎn)生過程中沒有施加射頻聚焦脈沖，所以通常梯度回波序列所反映的橫向弛豫對(duì)比屬于T2*對(duì)比（真正穩(wěn)態(tài)自由進(jìn)動(dòng)序列例外）。這個(gè)T2*也稱表觀T2（ApparentT2），因?yàn)門2*對(duì)比中包含了空間上有規(guī)律的磁場(chǎng)不均勻?qū)Τ谠サ母蓴_即含有T2'的成分，從公式上看：

這個(gè)公式中T2'=1/γ△B，代表由于各種原因?qū)е碌目臻g上有規(guī)律分布的磁場(chǎng)不均勻所導(dǎo)致的橫向磁化衰減。我們不難發(fā)現(xiàn)，如果△B=0，即主磁場(chǎng)絕對(duì)均勻則T2*=T2。所以我們應(yīng)該清楚看到的是梯度回波序列所反映的T2*中也包括反映組織自身特性的T2弛豫的成分。同樣，盡管我們多次強(qiáng)調(diào)自旋回波序列家族能夠消除空間上有規(guī)律變化的磁場(chǎng)不均勻?qū)M向磁化矢量衰減的影響，但這是指90°射頻激勵(lì)脈沖到180°聚焦脈沖的時(shí)間剛好是TE/2時(shí)間，這樣在180°聚焦脈沖前因各種原因所引起的相位差距經(jīng)過聚焦脈沖后的TE/2時(shí)間剛好被抵消。換言之，在SE或FSE序列，180°聚焦脈沖也必須滿足這種時(shí)序上的對(duì)稱性時(shí)才能最有效的克服空間上有規(guī)律變化的磁場(chǎng)不均勻?qū)Τ谠サ挠绊憽Ｈ魏卧驅(qū)е?80°聚焦脈沖時(shí)序上對(duì)稱性遭到破壞都會(huì)導(dǎo)致自旋回波或快速自旋回波序列中含有T2'的影響因素。通常，在FSE序列從90°射頻脈沖到第一個(gè)回波中心的時(shí)間剛好等于回波間隔的時(shí)間。如果我們?nèi)藶榘衙恳粋€(gè)聚焦脈沖提前或延后，或者我們通過改變讀出梯度的設(shè)計(jì)，從而導(dǎo)致聚焦脈沖的回波時(shí)刻和讀出梯度場(chǎng)的回波時(shí)刻發(fā)生錯(cuò)位，這時(shí)在SE或FSE序列中就包含了T2*成分。在FSE水脂分離解決方案中如FSE IDEAL等正是通過人為設(shè)計(jì)使得自旋回波信號(hào)和梯度回波信號(hào)發(fā)生錯(cuò)位，從而實(shí)現(xiàn)了同相位與反相位信號(hào)采集，這里面實(shí)際上人為引入了T2*對(duì)比成分。

寫到這里，我們又需要特別聲明一下：盡管通常我們理解的梯度回波序列反映是橫向弛豫的T2*弛豫屬性，但在那些保持橫向磁化矢量穩(wěn)態(tài)的梯度回波序列（包括常規(guī)梯度回波序列、真正穩(wěn)態(tài)自由進(jìn)動(dòng)梯度回波序列）中都存在著反映組織T2弛豫屬性而不是T2*弛豫屬性的回波，這個(gè)我稍后再詳細(xì)介紹。

梯度回波序列的基本分類：梯度回波序列的開發(fā)和應(yīng)用一個(gè)重要的臨床目的就是實(shí)現(xiàn)快速成像。為了達(dá)到快速成像的目的通常在梯度回波序列中都會(huì)采用比較短甚至是系統(tǒng)所能允許的最短TR時(shí)間。這種短TR的應(yīng)用帶來一個(gè)很現(xiàn)實(shí)的問題是：如果TR<T2*(或T2)，那么就意味著在下一次信號(hào)采集開始時(shí)在橫向上仍然會(huì)有殘存的橫向磁化矢量存在，如何處理這個(gè)殘存的橫向磁化矢量？事實(shí)上對(duì)于殘存橫向磁化矢量的不同處理方式對(duì)于梯度回波序列的對(duì)比度、信噪比以及進(jìn)一步的臨床應(yīng)用都具有深遠(yuǎn)的影響。在學(xué)習(xí)梯度回波序列中首先必須清晰認(rèn)識(shí)和理解這些知識(shí)點(diǎn)。對(duì)于殘存橫向磁化可以有兩種截然不同的處理方式：要么去掉，要么保留。根據(jù)這種不同的處理方式梯度回波序列就被分為：去除橫向磁化的擾相梯度回波序列和保留橫向磁化的穩(wěn)態(tài)梯度回波序列。擾相梯度回波序列主要用于各種T1加權(quán)對(duì)比度成像；而非擾相梯度回波序列又可分為普通（常規(guī)）穩(wěn)態(tài)梯度回波序列和真正穩(wěn)態(tài)自由進(jìn)動(dòng)梯度回波序列兩大類，相比于擾相梯度回波序列而言，非擾相梯度回波序列的對(duì)比度更復(fù)雜，而且不同組織之間對(duì)比度也相對(duì)差。

梯度回波序列的翻轉(zhuǎn)角：雖然梯度回波序列有時(shí)被稱為快速小角度激勵(lì)，但事實(shí)上在實(shí)際應(yīng)用過程中可能選擇的翻轉(zhuǎn)角會(huì)有很大不同。通常，在擾相梯度回波序列，為了突出T1弛豫對(duì)比會(huì)采用比較大的翻轉(zhuǎn)角，如70°或80°翻轉(zhuǎn)角，采用大的翻轉(zhuǎn)角可以有相對(duì)更多的縱向磁化轉(zhuǎn)化為橫向磁化，此時(shí)在縱向上殘存的縱向磁化矢量更少。這就意味著不同組織要完成T1弛豫需要花更長(zhǎng)的時(shí)間，這在客觀上留出了更寬的時(shí)間窗來觀察不同組織之間的T1弛豫屬性差別。不過在那些TR采用非常短的擾相梯度回波序列，考慮到信噪比、對(duì)比度等綜合因素此時(shí)也可能配合小角度翻轉(zhuǎn)角。梯度回波序列相比于自旋回波序列家族而言，具有更高的轉(zhuǎn)化效率，如左圖所示，當(dāng)施加一個(gè)小角度θ角后，產(chǎn)生的橫向磁化分量為：M₀*sinθ，而殘存的縱向磁化矢量為：M₀*cosθ。假設(shè)我們采用一個(gè)30°的翻轉(zhuǎn)角，我們計(jì)算得知：此時(shí)產(chǎn)生的橫向磁化矢量為0.5M₀，而此時(shí)殘存的縱向磁化矢量為0.87M₀,這就相當(dāng)于我們花了13%的縱向磁化矢量換來了50%的橫向磁化矢量轉(zhuǎn)化。通過一組類似的計(jì)算，我們可以發(fā)現(xiàn)在梯度回波序列有時(shí)盡管采用比較小的翻轉(zhuǎn)角時(shí)，但卻可以換來相對(duì)比較多的橫向磁化矢量。這是為什么利用梯度回波序列小角度激發(fā)卻可以能夠滿足臨床成像信噪比的需求。當(dāng)然，采用相對(duì)更大的翻轉(zhuǎn)角則會(huì)獲得相對(duì)更明顯的T1對(duì)比度圖像。梯度回波序列采用小角度激發(fā)的另一個(gè)好處就是減少了組織的飽和現(xiàn)象，這給使用短TR提供了保證。

為什么梯度回波序列可以使用小角度射頻激勵(lì)而自旋回波序列通常采用90°射頻激勵(lì)呢？這是因?yàn)椴捎眯〗嵌壬漕l激勵(lì)可以在縱向上有更多的Mz存留。梯度回波序列中的梯度極性反轉(zhuǎn)不會(huì)影響縱向磁化矢量；而在自旋回波序列通常會(huì)跟一個(gè)180°聚焦脈沖，這個(gè)聚焦脈沖除了可以引起橫向磁化矢量發(fā)生相位重聚外，同時(shí)也會(huì)引起縱向磁化矢量發(fā)生翻轉(zhuǎn)，從而從Mz轉(zhuǎn)化為-Mz，這樣就會(huì)導(dǎo)致下一次射頻激發(fā)時(shí)瞬間縱向磁化矢量變低，同時(shí)圖像中也會(huì)混有更復(fù)雜的對(duì)比機(jī)制，如在進(jìn)行T2對(duì)比加權(quán)成像時(shí)會(huì)引入更多的T1污染。這就是為什么梯度回波序列可以使用小角度激勵(lì)而SE序列則通常采用90°射頻激勵(lì)的原因。

梯度回波序列的SAR值更低：梯度回波序列的回波信號(hào)形成是通過梯度場(chǎng)的極性翻轉(zhuǎn)，而不像自旋回波或快速自旋回波序列那樣要施加一個(gè)或多個(gè)聚焦脈沖，這就使得梯度回波序列大大減少了掃描過程中SAR值的累積。在臨床實(shí)際工作中特別是高場(chǎng)強(qiáng)磁共振的掃描過程中，合理安排序列組合可以避免因?yàn)镾AR值超標(biāo)而導(dǎo)致的掃描暫停。

梯度回波序列中的穩(wěn)態(tài)概念：相比于自旋回波和快速自旋回波序列而言，梯度回波序列的參數(shù)組合對(duì)于圖像對(duì)比度、信噪比的影響因素相對(duì)更復(fù)雜。在理解在某一套參數(shù)組合下圖像的對(duì)比度時(shí)需要采用動(dòng)態(tài)分析的方法，如TR的長(zhǎng)短與翻轉(zhuǎn)角的大小必須相互配合才能獲取更好的對(duì)比度、信噪比等，這些內(nèi)容在隨后的分享中會(huì)進(jìn)行更詳細(xì)的討論。這里筆者想和大家談一下梯度回波成像過程中的穩(wěn)態(tài)。穩(wěn)態(tài)--Steady state, 在介紹梯度回波序列的相關(guān)原理書中也被稱為動(dòng)態(tài)平衡（dynamic equilibrium），這是與靜態(tài)平衡(Static equilibrium)形成了一個(gè)對(duì)比。靜態(tài)平衡是說一個(gè)系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)，該系統(tǒng)的各項(xiàng)參數(shù)不發(fā)生變化；而動(dòng)態(tài)平衡指的是一個(gè)系統(tǒng)是處于不斷變化中的，但在這個(gè)變化過程中最后達(dá)到了一個(gè)平衡狀態(tài)。其實(shí)動(dòng)態(tài)平衡可以說是更廣泛的一種客觀存在形式，比如人體的各種代謝、激素水平的調(diào)節(jié)、體溫的維持都是一種動(dòng)態(tài)平衡的表現(xiàn)，這也就是我們生理學(xué)中所談到的內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)。在梯度回波脈沖序列我們需要考慮兩種穩(wěn)態(tài)的形成：縱向磁化矢量穩(wěn)態(tài)和橫向磁化矢量穩(wěn)態(tài)的建立和維持。以縱向磁化矢量為例，在快速的射頻激勵(lì)過程中縱向磁化矢量在每一次射頻激勵(lì)過程中都經(jīng)歷一次從縱向磁化矢量向橫向磁化矢量的轉(zhuǎn)化過程，但在每次射頻脈沖停止后又立即進(jìn)入縱向弛豫的過程?？v向弛豫過程是一個(gè)指數(shù)衰減的過程。前面我們?cè)谡劦街笖?shù)衰減時(shí)說過，指數(shù)衰減的速率與初始的量成正相關(guān)。這就是說如果被轉(zhuǎn)化為橫向磁化矢量的縱向磁化矢量越多，那么這個(gè)縱向弛豫的速率就越快，反之亦然。這樣經(jīng)歷一連串的射頻激發(fā)后就會(huì)達(dá)到一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡：每次射頻激發(fā)被轉(zhuǎn)化的縱向磁化矢量與下一次射頻激發(fā)之前恢復(fù)的縱向弛豫的量相等，這樣就確保了每次激發(fā)過程中瞬間的縱向磁化矢量是相同的，這就是所謂縱向磁化矢量的穩(wěn)態(tài)。梯度回波序列中的穩(wěn)態(tài)正如動(dòng)態(tài)平衡一詞所描述的那樣，是一個(gè)在絕對(duì)運(yùn)動(dòng)中達(dá)到的一個(gè)相對(duì)靜止的狀態(tài)。由于不同組織的弛豫屬性不同，在這個(gè)相對(duì)靜止的時(shí)刻組織之間形成了差別和對(duì)比。磁共振成像也恰恰是通過把這種相對(duì)靜止時(shí)刻的組織之間的差別和對(duì)比通過信號(hào)形式傳遞出來。

關(guān)于信號(hào)與信息的思考：在談到磁共振成像原理的時(shí)候，我們經(jīng)常會(huì)聽到或提到信號(hào)解讀這一很時(shí)尚的提法。什么是信號(hào)解讀？為什么要進(jìn)行信號(hào)解讀？回答這個(gè)問題其實(shí)就是要回答一下信號(hào)與信息的關(guān)系問題。信號(hào)是傳遞信息的一種手段，譬如我們的喜怒哀樂可以通過語(yǔ)言傳遞，也可以通過肢體語(yǔ)言和表情來傳遞；而信息是信號(hào)的內(nèi)涵。在磁共振成像過程中我們會(huì)看到各種各樣的信號(hào)，在這些信號(hào)的背后蘊(yùn)含著深層次的組織內(nèi)在的各種弛豫特性信息，而這些弛豫特性又是和組織成分的改變、組織結(jié)構(gòu)的改變等息息相關(guān)。我們只有深入了解影響弛豫過程的各種機(jī)制以及各種成像序列的信號(hào)決定因素才能夠更好的解讀這些信號(hào)的內(nèi)涵。那么在梯度回波序列所呈現(xiàn)出的各種信號(hào)改變中又蘊(yùn)含著哪些重要的信息呢？在隨后的分享中我們將繼續(xù)解讀。