Последовательности градиентного эха

Последовательности градиентного эха (GRE) являются альтернативной методикой по отношению к последовательностям спин-эхо, отличаясь от них двумя основными моментами:

• использование градиентных полей для формирования поперечной намагниченности
• углы отклонения менее 90°

По сравнению с последовательностями спин-эхо и инверсия-восстановление, последовательности градиентного эха более вариативны. Варьируется не только базовая последовательность за счет добавления дефазирующих или рефазирующих градиентов в конце последовательности, но и появляется важная дополнительная переменная, задаваемая помимо обычных TR и TE. Эта переменная — угол отклонения спинов.

Угол отклонения

Угол отклонения обычно равен или близок к 90 градусам для последовательности спин-эхо, но меньше в последовательностях градиентного эха, обычно варьируя в диапазоне от 10 до 80 градусов (обычно обозначается буквой α). Для базовой GRE последовательности FLASH большие углы отклонения обеспечивают бóльшую T1-взвешенность изображения, а меньшие углы отклонения — бóльшую T2- или, точнее, T2*-взвешенность изображений. 

Градиентное эхо

Градиентное эхо формируется градиентом частотного кодирования, с той разницей, что он применяется дважды подряд и в противоположных направлениях: сначала он используется в обратном направлении для принудительной поперечной дефазировки вращающихся протонов, а сразу после этого — в качестве градиента считывания (как при МРТ на основе спин-эхо) для рефазировки дефазированных протонов и, следовательно, сбора сигнала.

Поскольку используются малые углы отклонения, сохраняется часть исходной продольной намагниченности, в отличие от 90-градусного импульса в последовательности спин-эхо, который полностью устраняет продольную намагниченность. В результате время восстановления продольной намагниченности для последующих импульсов значительно сокращается, что обеспечивает более быстрый сбор данных при GE.

Другой важной особенностью GRE является то, что расфазировка прецессирующих протонов происходит в результате T2*-спада, который протекает быстрее, чем процесс T2-релаксации, лежащий в основе последовательности спин-эхо (что приводит к более короткому TE), и чувствителен к неоднородностям статического магнитного поля (что усиливает влияние продуктов распада крови и металлических объектов на сигнал).

Характеристики изображений

Изображения других GRE-последовательностей, таких как GRASS (Gradient Recalled Acquisition in Steady State) и FISP (Fast Imaging with Steady state Precession), обладают менее интуитивно понятными характеристиками тканевого контраста, чем FLASH (Fast Low Angle Shot). Последовательности FLASH и SPGR (SPoiled Gradient-Recalled) демонстрируют более выраженный тканевой контраст между белым веществом и серым веществом в головном и спинном мозге, чем GRASS или FISP, и предпочтительны, когда время сбора данных не обязательно должно быть очень коротким. GRASS и FISP сохраняют более высокое соотношение сигнал/шум (SNR), чем FLASH, при коротком времени TR и поэтому предпочтительны, например, при методиках с задержкой дыхания.

Векторная диаграмма намагниченности для последовательности GRE представлена на Рисунке 1. Обратите внимание, что рефокусировка спинов происходит за счёт изменения направления движения спинов на противоположное, а не за счёт их переворачивания на противоположную сторону плоскости x-y, как это происходит в последовательности спин-эхо. Градиентная рефокусировка спинов занимает значительно меньше времени, чем рефокусировка с помощью 180-градусного РЧ-импульса. Одним из основных недостатков последовательностей GRE является потеря сигнала из-за неоднородности статического магнитного поля. В последовательностях спин-эхо это происходит в меньшей степени (и по другой причине). По этой причине артефакты магнитной восприимчивости более выражены на последовательностях GRE, чем на последовательностях спин-эхо.