磁共振（MRI）参数-重复时间TR

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TR是最基本的一个参数之一，但是实际上不同序列的TR定义是完全不同的。我们应该熟练的掌握不同序列的TR的含义。

本期磁共振参数的故事，讲一个基本上操作过磁共振的技师和医生都知道的参数——TR。

和上期的TE一样，TR是基本上所有操作磁共振老师最熟悉的一个参数之一。这个参数是最基本也是最简单的一个参数，那么这个参数有必要单独讲吗？

其实，越简单的东西，越容易犯错或者混淆。TR确实非常简单，在自旋回波序列SE和快速自旋回波序列TSE中，TR可以决定图像的对比度。另外，TR也可以决定决定图像的信噪比SNR和扫描时间。TR越长，图像扫描时间越长，理论上信噪比越高。

前文链接：磁共振基本序列及图像对比度（权重）

一.TR的定义

回波时间TE和重复时间TR是控制序列权重，影响图像对比度最重要的两个扫描参数了，在很多公司都把这几个参数归到对比度栏里。而不同的序列其含义会略微不同。

我们首先来看看传统的磁共振序列中对于TR的定义：

重复时间（Repetition Time, TR）是指相邻两次射频脉冲激发的间隔时间。具体到自旋回波序列，就是相邻两次90°射频脉冲激发的时间间隔。



图1：序列中的TR

要得到完整的图像，射频脉冲就不可能只激发一次。假设TR >>TE，也就是下一次射频脉冲激发的时候，上一个90°激发产生的信号已经完全衰减了，不会干扰到后面的信号。



图2：TR和TE对磁共振信号的影响

从图中可以，TR的长短主要影响T1对比。不同组织之间的T1值不同，代表着它们的纵向弛豫能力不同。T1长的组织，纵向弛豫恢复得慢；T1短的组织，纵向弛豫恢复得快。在相同的时间内，纵向弛豫恢复得越多，组织在纵向分量上磁化矢量就越大，被激发到水平方向的磁化矢量也就越大，产生的信号就越高；同理，纵向弛豫恢复得越少，组织在纵向分量上磁化矢量就越小，被激发到水平方向的磁化矢量也就越小，产生的信号就越低。假设两次90°射频脉冲之间的间隔时间TR是无限长的，那么每一次90°射频激发，每个组织的纵向弛豫都已经充分恢复了，组织间的T1差异并没有影响最终的信号强度。所以，TR主要决定图像的T1权重。TR太长了，则削弱了组织之间T1差异对图像的影响。表面上看TR的定义是十分明确的，但是有些序列会有意外情况，这就是我们下面要讨论的几个序列。
二.单激发序列的TR
这里首先要明白什么是单激发序列。
前文链接：磁共振序列的故事（九）——单激发序列
所谓的单激发序列也就是一次射频脉冲激发就采集完一幅图像所有的K空间相位编码线。



图3：单激发序列的相关设置
这样的话，理论上单激发序列是没有重复时间TR这个概念的。因为一次射频脉冲激发就完成了一幅图像，不需要再重复这个过程。和普通的SE（Spin Echo）自旋回波序列相比或者TSE（Turbo SE）快速自旋回波相比，单激发的TSE（SSh-TSE）序列扫描速度则更快。因为仅需要一次射频脉冲激发，在短短的几十毫秒ms时间则完成全部图像的采集，能够达到几乎瞬间成像的目的。既然单激发序列是没有TR这个概念的，但是为什么大家在单激发序列的时候还是可以看到磁共振系统会显示TR这个参数或者让用户可以来设置TR呢？这是因为在单激发序列中，TR的定义有所变化。在单激发序列中，TR这个重复时间定义为：顺序采集两层图像的时间间隔。因为单激发序列扫描速度太快，一次射频脉冲激发后，不停的使用梯度切换或者射频脉冲进行信号的采集。所以，单激发序列都是采用贯序的扫描模式。也就是先采集完一幅图像的所有K空间信息，再采集下一层。这种采集模式不同于传统的交叉采集模式。前文链接：磁共振多片技术（交叉采集）
所以，在单激发序列中，TR实际上是两层不同图像的射频脉冲之间的时间间隔。



图4：单激发序列的TR的定义

三.呼吸触发序列的TR

在腹部扫描中，为了冻结运动伪影，很多时候会采用一些抗运动的技术和手段，比如呼吸触发。

前文链接：磁共振扫描如何冻结呼吸运动

很多厂家在使用呼吸触发扫描的时候，显示的Act. TR或者TR不是真正意义上的TR，而是指采集信号的时间窗。用户可以根据这个时间来判断是否超过了呼气末平台期。而对于呼吸触发序列，真正的两个脉冲之间的间隔时间（TR）其实是两次呼吸之间的间隔时间。对于一个普通人，10秒钟如果3个呼吸波，则一次呼吸的时间是3.3秒，实际上真实的TR大约为3300ms。



图5：呼吸触发序列中的TR

这里怎么理解呼吸触发序列中的真正的TR呢？由于呼吸触发序列是结合了患者的呼吸曲线。

系统在探测到曲线变化（一般是从吸气到呼吸的下降阶段），变化主要是通过呼吸曲线最高点的阈值来判断（不同厂家不同，飞利浦是呼吸曲线最高点的中点；西门子是呼吸高度的20%）。当系统探测到呼吸曲线变化（由吸气变向呼气的时候），根据触发延迟时间的设置系统才触发施加射频脉冲。

所以，在采用呼吸触发技术的时候，两个射频脉冲最短的时候间隔也是两次呼吸之间的时间间隔。这样的话，呼吸触发序列的TR实际上是不固定的，两次射频脉冲激发的时间间隔取决于患者的呼吸节律。

那么系统上显示的TR又是什么呢？实际上系统上显示的TR在参数的右侧栏又表现为Act. TR。Actual TR。



图6：呼吸触发序列中设置的TR

这个Act. TR不是两次射频脉冲之间的时间间隔（重复时间），而是在呼吸触发序列采集过程中，信号采集的持续时间窗。



图7：Act. TR的实际意义（反映序列的采集时间窗）

那么这个TR可以决定一次射频脉冲激发的采集效率。设置得短，那么采集的信号时间窗短，这样的话更稳定，但是扫描时间慢；反之亦然。

在呼吸触发序列中，用户选中TR，可以自定义TR或者设置一个shortest，系统计算的最短TR（实际上是采集时间）



图8：呼吸触发序列设置TR

那么可能有老师问，我设置的最短shortest也达不到我要求的最短，如何再把实际上采集的时间窗（也就是TR）设置变短？

这种情况，我们可以通过分包（增加）序列的package来让系统调整最短的TR。

四.TR的设置

在飞利浦的序列中，用户可以在参数对比度一栏进行TR的设置和自定义。

前文链接：Philips磁共振操作之参数 Contrast

这里需要注意，不同的序列，可能TR的设置情况有所不同。对于一个常规的序列（不是呼吸触发或者mDIXON），TR的设置灵活度非常大。



图9：常规序列的TR设置

普通序列，用户可以选择自定义（user defined）、shortest、range。

user defined就是用户可以自己输入一个值，单位是ms。shortest的时候，系统根据图像权重自动算一个最短的TR。而range这个设置比较特殊。



图10：TR的设置range

选择range（范围）后，需要输入一个最小值和最大值。这样的话，系统根据最短原则在这个范围内自动调节TR。这样做有什么好处呢？

比如，如果你把TR固定，在扫描的时候增加了层数，很可能导致这个TR内采集的层数变少了，这样就等于增加了package（分包），扫描时间会大大增加。

而如果用户设置TR为shortest，那么层数增加，TR也会逐渐增加，以保证package不变。

而采用range，只要固定好范围之后，那么增加层数后，系统会在这个范围内保证首先不分包，略微延长TR。而如果对于T1WI的序列，TR延长太多又会影响对比度，所以设置一个范围之后，把TR固定在一个范围内调整，也不会导致shortest的情况下，层数增加太多，TR延长很大，影响了图像的对比度。

而对于呼吸触发的序列，前面讲过TR的定义是不同的。在设置的时候，只允许用户选择自定义和shortest。



图11：呼吸触发序列的TR设置

这种也比较好理解，因为呼吸触发序列的TR实际上是指信号采集持续时间，所以需要固定，不能设置一个范围。

而还有一种特殊的就是mDIXON序列，这种序列的TR设置也不能使用范围。



图12：mDIXON序列的TR

这是由于飞利浦的mDIXON序列采用的是灵活两点法采集，对于TR有一定要求。

五.总结

TR这个参数是大家最熟悉的，但是实际上不同序列TR的定义是不同的。

对于SE或TSE序列，TR可以决定图像的对比度；对于短TR的梯度回波序列或者磁化准备的梯度回波序列，TR决定对比度的作用不大。

除了对比度，TR还直接影响扫描时间，也会影响图像的对比度。

不同序列的TR定义不同，比较特殊的就是单激发序列的TR和呼吸触发序列的TR。

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