MRI核磁共振课件

核磁共振基核磁共振基础础及成像及成像姚姚红红英英20162016年年9 9月月2323日日核磁共振基础及成像姚红英1核磁共振基础及成像姚红英核磁共振基础及成像姚红英1Edward M.Purcell Felix Bloch Paul C.Lauterbur Sir P.Mansfield 核磁共振波谱学核磁共振波谱学液体高分子的化学成分和分子结构液体高分子的化学成分和分子结构固体高分辨率核磁共振波谱分析固体高分辨率核磁共振波谱分析900MHz 20T化学、生物大分子、材料和制药化学、生物大分子、材料和制药 核磁共振成像学核磁共振成像学生物医学领域生物医学领域10T石油测井石油测井寻找地下水源寻找地下水源Edward M.Purcell Felix Bloch 4Edward M.Purcell Felix Bloch 核磁共振现象核磁共振现象 原子核在外磁场作用下发生能原子核在外磁场作用下发生能级分裂级分裂,在一定射频场作用下吸收其能量发生能级在一定射频场作用下吸收其能量发生能级跃迁的现象跃迁的现象.E=h 塞曼能级分裂塞曼能级分裂射频脉冲射频脉冲 radio frequency radio frequency pulse,RFpulse,RF核磁共振条件核磁共振条件 E=E2-E1h =E=gI NB0核磁共振现象 原子核在外磁场作用下发生能级分裂,在一定射频13核磁共振现象 原子核在外磁场作用下发生能级分裂,在一定射频图1 质点点对固定固定轴的的转动量量原子核的磁矩原子核的磁矩1 角角动量的概念量的概念2 电子的子的轨道角道角动量量 和自旋和自旋角角动量量3 原子核的自旋原子核的自旋图2 电子子轨道角道角动量量和自旋角和自旋角动量量图3 质子的自旋角子的自旋角动量量图4 外外场中中质子自旋的两种取向子自旋的两种取向图1 质点对固定轴的转动量原子核的磁矩1 角动量的概念2 电15图1 质点对固定轴的转动量原子核的磁矩1 角动量的概念2 电4 原子核的磁矩原子核的磁矩原子核的磁矩原子核的磁矩图5 环形形电流的磁矩流的磁矩图6 质子的自旋子的自旋与与自旋自旋磁矩磁矩共共线且同且同向向(a)磁矩与外磁磁矩与外磁场平行平行(b)磁矩与外磁磁矩与外磁场反反平行平行图7 在外在外场中中质子自旋磁矩的取向子自旋磁矩的取向4 原子核的磁矩原子核的磁矩图5 环形电流的磁矩图6 质子的164 原子核的磁矩原子核的磁矩图5 环形电流的磁矩图6 质子的Larmor 进动（a）核受到的磁力矩）核受到的磁力矩（b）拉莫）拉莫尔进动图8 核受到的磁力矩作用核受到的磁力矩作用发生拉莫生拉莫尔进动 0=B0Larmor 进动（a）核受到的磁力矩 （b）拉莫尔17Larmor 进动（a）核受到的磁力矩 （b）拉莫尔图9 质子在外磁子在外磁场中的能中的能级分裂分裂图9 质子在外磁场中的能级分裂18图9 质子在外磁场中的能级分裂图9 质子在外磁场中的能级分裂质子系统的纵向磁化质子系统的纵向磁化 磁化强度矢量磁化强度矢量MM=质子系统的纵向磁化 磁化强度矢量MM=19质子系统的纵向磁化 磁化强度矢量MM=质子系统的纵向磁 纵向磁化减小纵向磁化减小 纵向磁化向纵向磁化向xOy平面翻转平面翻转 与产生横向磁化与产生横向磁化 =B1 0=B0 纵向磁化减小 纵向磁化向xOy20 纵向磁化减小 纵向磁化向xOy90 脉脉冲冲180 脉冲脉冲 =B1 90脉冲180脉冲 =B12190脉冲180脉冲 =B190脉冲180由由单个原子核的校直个原子核的校直导致致组织体素的磁化体素的磁化磁化磁化强度矢量度矢量组织体素的体素的浓度度核素的磁化灵敏度核素的磁化灵敏度磁磁场强度度磁化磁化过程程由单个原子核的校直导致组织体素的磁化磁化强度矢量 组织体22由单个原子核的校直导致组织体素的磁化磁化强度矢量 组织体弛豫过程弛豫过程松弛松弛、舒张、放松、舒张、放松.自然界的固有属性自然界的固有属性.非平衡态到平衡态非平衡态到平衡态.纵向磁化纵向磁化平衡态平衡态 横向磁化横向磁化非平衡状态非平衡状态 M弛豫过程松弛、舒张、放松.自然界的固有属性.非平衡态到23弛豫过程松弛、舒张、放松.自然界的固有属性.非平衡态到弛豫的分类弛豫的分类自旋核周围局部场的任何波动，只要其频率与自旋核的共振自旋核周围局部场的任何波动，只要其频率与自旋核的共振频率相当，均可引起核系统的弛豫频率相当，均可引起核系统的弛豫。能量传递的过程。能量传递的过程。l 自旋自旋-晶格弛豫，纵向弛豫晶格弛豫，纵向弛豫一一个自旋核与环境交换能量的个自旋核与环境交换能量的过程过程l 自旋自旋-自旋弛豫，横向弛豫自旋弛豫，横向弛豫高能态的核将能量传递给低能态的核高能态的核将能量传递给低能态的核弛豫的分类自旋核周围局部场的任何波动，只要其频率与自旋核的共24弛豫的分类自旋核周围局部场的任何波动，只要其频率与自旋核的共弛豫弛豫过程中程中纵向磁化的生向磁化的生长纵向弛豫向弛豫时间T1l 在每个成像在每个成像周期开始周期开始时，纵向磁化被一个向磁化被一个RF脉冲减小到脉冲减小到零。零。l 然后在然后在这周周期内期内让它弛豫。它弛豫。在弛豫在弛豫阶段，段，测量其磁量其磁场强度并度并作作为像素的像素的强度度或亮度，周期就或亮度，周期就终止了。止了。弛豫过程中纵向磁化的生长纵向弛豫时间T1 在每个成像周期开始25弛豫过程中纵向磁化的生长纵向弛豫时间T1 在每个成像周期开始l横向磁化很快会衰减横向磁化很快会衰减l横向弛豫横向弛豫时间T2，T2比比T1短短具有最短具有最短T2值的的组织要比其他要比其他组织衰减快衰减快横向弛豫横向弛豫时间T2横向磁化很快会衰减具有最短T2值的组织要比其他组织衰减快横向26横向磁化很快会衰减具有最短T2值的组织要比其他组织衰减快横向纵向分量要回家，横向分量要散伙；纵向分量要回家，横向分量要散伙；散伙得快，回家得慢。散伙得快，回家得慢。纵向分量要回家，横向分量要散伙；散伙得快，回家得27纵向分量要回家，横向分量要散伙；散伙得快，回家得90 脉冲后磁化强度矢量的弛豫脉冲后磁化强度矢量的弛豫综合弛豫合弛豫轨迹迹90 脉冲后磁化强度矢量的弛豫综合弛豫轨迹2890 脉冲后磁化强度矢量的弛豫综合弛豫轨迹90 脉冲后磁自由感应衰减自由感应衰减信号信号 FID自由感应衰减信号 FID29自由感应衰减信号 FID自由感应衰减信号 FID29自旋回波信号自旋回波信号 SESE让磁矩磁矩180度反向度反向自旋回波序列中，消除磁自旋回波序列中，消除磁场不均匀的影响不均匀的影响90度度脉冲脉冲后相位聚集后相位聚集质子失相子失相180 度脉冲度脉冲后相位反后相位反转相位重聚相位重聚自旋回波信号 SE让磁矩180度反向90度脉冲后相位聚集 30自旋回波信号 SE让磁矩180度反向90度脉冲后相位聚集 自旋回波信号自旋回波信号Spin Echo自旋回波信号Spin Echo31自旋回波信号Spin Echo自旋回波信号Spin Echo用于成像的信号是采集线圈中的感应电动势用于成像的信号是采集线圈中的感应电动势 B=0 M =BS用于成像的信号是采集线圈中的感应电动势B=0 M32用于成像的信号是采集线圈中的感应电动势B=0 M用于拉莫拉莫尔进动 0=B0A=cos(t+)相位相位 =t+梯度梯度场Bx=GxX By=GyY Bz=GzZ拉莫尔进动0=B0A=cos(t+)相位35拉莫尔进动0=B0A=cos(t+)相位 运用运用MR信号形成所需要的图像信号形成所需要的图像 运用MR信号形成所需要的图像 36 运用MR信号形成所需要的图像 运用MR信号形成所需要用梯度来用梯度来选择某一某一层面面MRI图像像层面的面的选择层面面的的选择是是采采用用选择性性激激发的的原原理理实现，如如图所所示示。当当磁磁场梯梯度度方方向向是是沿沿着着患患者者体体轴方方向向时组织的的每每个个层面面对一一个个不不同同的的共共振振频率率调谐。这是因是因为质子的子的共振共振频率率与磁与磁场的的强度度成正比成正比的的缘故故。用梯度来选择某一层面MRI图像层面的选择层面的选择是采用选择37用梯度来选择某一层面MRI图像层面的选择层面的选择是采用选择层面的选择层面的选择 0=B0层面的选择0=B038层面的选择0=B0层面的选择0=B038 0=B01.541.56 T,=42.6 MHz,射频脉冲频率范围射频脉冲频率范围65.604 66.456 MHz0=B01.541.56 T,=42390=B01.541.56 T,=42频率编码频率编码 x方向定方向定位位频率编码 x方向定位40频率编码 x方向定位频率编码 x方向定位40MRI核磁共振课件41MRI核磁共振课件41相位编码相位编码 y轴定轴定位位相位编码 y轴定位42相位编码 y轴定位相位编码 y轴定位42MRI核磁共振课件43MRI核磁共振课件43X轴轴Y轴轴都都定定位位后后X轴Y轴都定位后44X轴Y轴都定位后X轴Y轴都定位后44MRI核磁共振课件45MRI核磁共振课件45一个典型成像周期中的各种情况的序列一个典型成像周期中的各种情况的序列梯度周期梯度周期 梯度梯度场的施加的施加顺序序我我们已已经了解到在每一成像周期中、了解到在每一成像周期中、不同的梯度不同的梯度在特定的在特定的时刻接通和关掉刻接通和关掉的情况。在一个成像周期，每一个梯度和其它的情况。在一个成像周期，每一个梯度和其它情况的情况的相互关系如相互关系如图所所示。示。三三种梯度种梯度的作用如下：的作用如下：l层面面选择梯度梯度在在RF脉冲加于脉冲加于组织时接通。接通。对于于处在特定在特定层面内的面内的组织来来说，这就限制了磁就限制了磁场的激的激发和回和回波的形成波的形成。l相位相位编码(准准备)梯度梯度在每个周期中在每个周期中接通一短的接通一短的时间，用用 来来产生在生在图像一像一维上的相位差上的相位差。这个个梯度的梯度的强度从一度从一个个 周期到另一周期到另一个周期个周期略加略加改改变，以，以产生成像所生成像所需的需的不同不同“视野野”。l频率率编码(检测)梯度梯度是在是在信号由信号由组织发射的射的时间内内接通。它可以使得接通。它可以使得不同的不同的体体 素素横列横列发射不同射不同频率的率的信号信号。一个典型成像周期中的各种情况的序列梯度周期 梯度场的施加顺序46一个典型成像周期中的各种情况的序列梯度周期 梯度场的施加顺序信号采集信号采集 采样采样 采样间隔采样间隔 采样时间采样时间采采样间隔隔 Ts，采采样频率率 s=1/Ts，采采样时间为Ts=N Ts，若采，若采样点数点数为N，可以可以证明接收信号的回波明接收信号的回波带宽为SW=1/Ts信号采集 采样 采样间隔 采样时间采样间隔Ts，采样47信号采集 采样 采样间隔 采样时间采样间隔Ts，采样数据空间数据空间TRTRTR时间域的时间域的K空间空间信号采集信号采集TRTRTRTRTRTRK空空间中心信号中心信号强，决定，决定图像像对比度比度K空空间周周围信号弱，决定信号弱，决定图像的像的细节数据空间TR时间域的K空间信号采集TRTRK空间中心信号强，48数据空间TR时间域的K空间信号采集TRTRK空间中心信号强，决定决定产生一幅生一幅图像所需要的周期个数的因素像所需要的周期个数的因素 产生一幅生一幅图像需要几个步像需要几个步骤：加脉冲；：加脉冲；产生梯度生梯度场；检测信号信号获得信号所需要的得信号所需要的总时间：TR，NE，NS成像周期成像周期决定产生一幅图像所需要的周期个数的因素 产生一幅图像需要几个49决定产生一幅图像所需要的周期个数的因素 产生一幅图像需要几个l傅里叶傅里叶变换的基本概念如的基本概念如图所所示。它是示。它是个个能将合成信号能将合成信号分成分成单个个频率分量的率分量的数学数学过程。因程。因为每一体素列每一体素列发射一个射一个不不同同频率的信号，所以傅里叶率的信号，所以傅里叶变换能能够测定每个信号分量的位置，定每个信号分量的位置，并把并把它引它引导至至相相应的像素列上的像素列上。l 在在一个比一个比较复复杂的的过程中，也可用博程中，也可用博里叶里叶变换把信号在把信号在相位相位编码方向上分方向上分类。l 对于于每个每个图像像素，重建像像素，重建过程都程都计算算出一个相出一个相对信号信号强度度值。像素。像素值和像素和像素亮度亮度间的关系由窗口控制器的的关系由窗口控制器的设定来确定来确定。定。图像重建像重建傅里叶变换的基本概念如图所示。它是个能将合成信号分成单个频50傅里叶变换的基本概念如图所示。它是个能将合成信号分成单个频影响影响图像像质量和采集量和采集时间的的MRI因素因素MRI图像像质量分析量分析l 对比度比度l 细节l 噪声噪声l 伪影影l 畸畸变影响图像质量和采集时间的MRI因素MRI图像质量分析 对比度51影响图像质量和采集时间的MRI因素MRI图像质量分析 对比度实验仪器及方法实验仪器及方法主磁场主磁场0.52T，共振频率约，共振频率约22.6MHz磁极直径磁极直径165mm，均匀度均匀度12.5ppm质子质子=42.5MHz/T实验仪器及方法主磁场0.52T，共振频率约22.6MHz质子53实验仪器及方法主磁场0.52T，共振频率约22.6MHz质子核磁共振成像核磁共振成像K空间空间FFT后后2D图像图像实物图实物图采集过程中的信号采集过程中的信号FFT核磁共振成像K空间FFT后2D图像实物图采集过程中的信号FF54核磁共振成像K空间FFT后2D图像实物图采集过程中的信号FFl自旋回波自旋回波 lTE TR 确定加确定加权像像l信噪比信噪比 l分辨率分辨率l图像形状像形状自旋回波 55自旋回波 1、赵喜平、赵喜平.磁共振成像磁共振成像 北京北京:科学出版社科学出版社,2004,112、Perry Sprawls.Jr.医学成像的物理原理医学成像的物理原理 北京北京:高等教育出版社高等教育出版社,1993,43、熊熊国欣国欣,李立本李立本.核磁共振成像核磁共振成像原理原理 北京北京:科学出版社科学出版社,2007,84、俎栋林俎栋林.核磁共振成像核磁共振成像学学 北京北京:高等教育出版社高等教育出版社,2004,1参考书参考书1、赵喜平.磁共振成像 参考书561、赵喜平.磁共振成像 参考书1、赵喜平.磁共振成像 参MRI核磁共振课件57MRI核磁共振课件57Thank you!Thank you!58Thank you!Thank you!58核磁共振基核磁共振基础础及成像及成像姚姚红红英英20162016年年9 9月月2323日日核磁共振基础及成像姚红英59核磁共振基础及成像姚红英核磁共振基础及成像姚红英59Edward M.Purcell Felix Bloch Paul C.Lauterbur Sir P.Mansfield 核磁共振波谱学核磁共振波谱学液体高分子的化学成分和分子结构液体高分子的化学成分和分子结构固体高分辨率核磁共振波谱分析固体高分辨率核磁共振波谱分析900MHz 20T化学、生物大分子、材料和制药化学、生物大分子、材料和制药 核磁共振成像学核磁共振成像学生物医学领域生物医学领域10T石油测井石油测井寻找地下水源寻找地下水源Edward M.Purcell Felix Bloch 62Edward M.Purcell Felix Bloch 核磁共振现象核磁共振现象 原子核在外磁场作用下发生能原子核在外磁场作用下发生能级分裂级分裂,在一定射频场作用下吸收其能量发生能级在一定射频场作用下吸收其能量发生能级跃迁的现象跃迁的现象.E=h 塞曼能级分裂塞曼能级分裂射频脉冲射频脉冲 radio frequency radio frequency pulse,RFpulse,RF核磁共振条件核磁共振条件 E=E2-E1h =E=gI NB0核磁共振现象 原子核在外磁场作用下发生能级分裂,在一定射频71核磁共振现象 原子核在外磁场作用下发生能级分裂,在一定射频图1 质点点对固定固定轴的的转动量量原子核的磁矩原子核的磁矩1 角角动量的概念量的概念2 电子的子的轨道角道角动量量 和自旋和自旋角角动量量3 原子核的自旋原子核的自旋图2 电子子轨道角道角动量量和自旋角和自旋角动量量图3 质子的自旋角子的自旋角动量量图4 外外场中中质子自旋的两种取向子自旋的两种取向图1 质点对固定轴的转动量原子核的磁矩1 角动量的概念2 电73图1 质点对固定轴的转动量原子核的磁矩1 角动量的概念2 电4 原子核的磁矩原子核的磁矩原子核的磁矩原子核的磁矩图5 环形形电流的磁矩流的磁矩图6 质子的自旋子的自旋与与自旋自旋磁矩磁矩共共线且同且同向向(a)磁矩与外磁磁矩与外磁场平行平行(b)磁矩与外磁磁矩与外磁场反反平行平行图7 在外在外场中中质子自旋磁矩的取向子自旋磁矩的取向4 原子核的磁矩原子核的磁矩图5 环形电流的磁矩图6 质子的744 原子核的磁矩原子核的磁矩图5 环形电流的磁矩图6 质子的Larmor 进动（a）核受到的磁力矩）核受到的磁力矩（b）拉莫）拉莫尔进动图8 核受到的磁力矩作用核受到的磁力矩作用发生拉莫生拉莫尔进动 0=B0Larmor 进动（a）核受到的磁力矩 （b）拉莫尔75Larmor 进动（a）核受到的磁力矩 （b）拉莫尔图9 质子在外磁子在外磁场中的能中的能级分裂分裂图9 质子在外磁场中的能级分裂76图9 质子在外磁场中的能级分裂图9 质子在外磁场中的能级分裂质子系统的纵向磁化质子系统的纵向磁化 磁化强度矢量磁化强度矢量MM=质子系统的纵向磁化 磁化强度矢量MM=77质子系统的纵向磁化 磁化强度矢量MM=质子系统的纵向磁 纵向磁化减小纵向磁化减小 纵向磁化向纵向磁化向xOy平面翻转平面翻转 与产生横向磁化与产生横向磁化 =B1 0=B0 纵向磁化减小 纵向磁化向xOy78 纵向磁化减小 纵向磁化向xOy90 脉脉冲冲180 脉冲脉冲 =B1 90脉冲180脉冲 =B17990脉冲180脉冲 =B190脉冲180由由单个原子核的校直个原子核的校直导致致组织体素的磁化体素的磁化磁化磁化强度矢量度矢量组织体素的体素的浓度度核素的磁化灵敏度核素的磁化灵敏度磁磁场强度度磁化磁化过程程由单个原子核的校直导致组织体素的磁化磁化强度矢量 组织体80由单个原子核的校直导致组织体素的磁化磁化强度矢量 组织体弛豫过程弛豫过程松弛松弛、舒张、放松、舒张、放松.自然界的固有属性自然界的固有属性.非平衡态到平衡态非平衡态到平衡态.纵向磁化纵向磁化平衡态平衡态 横向磁化横向磁化非平衡状态非平衡状态 M弛豫过程松弛、舒张、放松.自然界的固有属性.非平衡态到81弛豫过程松弛、舒张、放松.自然界的固有属性.非平衡态到弛豫的分类弛豫的分类自旋核周围局部场的任何波动，只要其频率与自旋核的共振自旋核周围局部场的任何波动，只要其频率与自旋核的共振频率相当，均可引起核系统的弛豫频率相当，均可引起核系统的弛豫。能量传递的过程。能量传递的过程。l 自旋自旋-晶格弛豫，纵向弛豫晶格弛豫，纵向弛豫一一个自旋核与环境交换能量的个自旋核与环境交换能量的过程过程l 自旋自旋-自旋弛豫，横向弛豫自旋弛豫，横向弛豫高能态的核将能量传递给低能态的核高能态的核将能量传递给低能态的核弛豫的分类自旋核周围局部场的任何波动，只要其频率与自旋核的共82弛豫的分类自旋核周围局部场的任何波动，只要其频率与自旋核的共弛豫弛豫过程中程中纵向磁化的生向磁化的生长纵向弛豫向弛豫时间T1l 在每个成像在每个成像周期开始周期开始时，纵向磁化被一个向磁化被一个RF脉冲减小到脉冲减小到零。零。l 然后在然后在这周周期内期内让它弛豫。它弛豫。在弛豫在弛豫阶段，段，测量其磁量其磁场强度并度并作作为像素的像素的强度度或亮度，周期就或亮度，周期就终止了。止了。弛豫过程中纵向磁化的生长纵向弛豫时间T1 在每个成像周期开始83弛豫过程中纵向磁化的生长纵向弛豫时间T1 在每个成像周期开始l横向磁化很快会衰减横向磁化很快会衰减l横向弛豫横向弛豫时间T2，T2比比T1短短具有最短具有最短T2值的的组织要比其他要比其他组织衰减快衰减快横向弛豫横向弛豫时间T2横向磁化很快会衰减具有最短T2值的组织要比其他组织衰减快横向84横向磁化很快会衰减具有最短T2值的组织要比其他组织衰减快横向纵向分量要回家，横向分量要散伙；纵向分量要回家，横向分量要散伙；散伙得快，回家得慢。散伙得快，回家得慢。纵向分量要回家，横向分量要散伙；散伙得快，回家得85纵向分量要回家，横向分量要散伙；散伙得快，回家得90 脉冲后磁化强度矢量的弛豫脉冲后磁化强度矢量的弛豫综合弛豫合弛豫轨迹迹90 脉冲后磁化强度矢量的弛豫综合弛豫轨迹8690 脉冲后磁化强度矢量的弛豫综合弛豫轨迹90 脉冲后磁自由感应衰减自由感应衰减信号信号 FID自由感应衰减信号 FID87自由感应衰减信号 FID自由感应衰减信号 FID87自旋回波信号自旋回波信号 SESE让磁矩磁矩180度反向度反向自旋回波序列中，消除磁自旋回波序列中，消除磁场不均匀的影响不均匀的影响90度度脉冲脉冲后相位聚集后相位聚集质子失相子失相180 度脉冲度脉冲后相位反后相位反转相位重聚相位重聚自旋回波信号 SE让磁矩180度反向90度脉冲后相位聚集 88自旋回波信号 SE让磁矩180度反向90度脉冲后相位聚集 自旋回波信号自旋回波信号Spin Echo自旋回波信号Spin Echo89自旋回波信号Spin Echo自旋回波信号Spin Echo用于成像的信号是采集线圈中的感应电动势用于成像的信号是采集线圈中的感应电动势 B=0 M =BS用于成像的信号是采集线圈中的感应电动势B=0 M90用于成像的信号是采集线圈中的感应电动势B=0 M用于拉莫拉莫尔进动 0=B0A=cos(t+)相位相位 =t+梯度梯度场Bx=GxX By=GyY Bz=GzZ拉莫尔进动0=B0A=cos(t+)相位93拉莫尔进动0=B0A=cos(t+)相位 运用运用MR信号形成所需要的图像信号形成所需要的图像 运用MR信号形成所需要的图像 94 运用MR信号形成所需要的图像 运用MR信号形成所需要用梯度来用梯度来选择某一某一层面面MRI图像像层面的面的选择层面面的的选择是是采采用用选择性性激激发的的原原理理实现，如如图所所示示。当当磁磁场梯梯度度方方向向是是沿沿着着患患者者体体轴方方向向时组织的的每每个个层面面对一一个个不不同同的的共共振振频率率调谐。这是因是因为质子的子的共振共振频率率与磁与磁场的的强度度成正比成正比的的缘故故。用梯度来选择某一层面MRI图像层面的选择层面的选择是采用选择95用梯度来选择某一层面MRI图像层面的选择层面的选择是采用选择层面的选择层面的选择 0=B0层面的选择0=B096层面的选择0=B0层面的选择0=B096 0=B01.541.56 T,=42.6 MHz,射频脉冲频率范围射频脉冲频率范围65.604 66.456 MHz0=B01.541.56 T,=42970=B01.541.56 T,=42频率编码频率编码 x方向定方向定位位频率编码 x方向定位98频率编码 x方向定位频率编码 x方向定位98MRI核磁共振课件99MRI核磁共振课件99相位编码相位编码 y轴定轴定位位相位编码 y轴定位100相位编码 y轴定位相位编码 y轴定位100MRI核磁共振课件101MRI核磁共振课件101X轴轴Y轴轴都都定定位位后后X轴Y轴都定位后102X轴Y轴都定位后X轴Y轴都定位后102MRI核磁共振课件103MRI核磁共振课件103一个典型成像周期中的各种情况的序列一个典型成像周期中的各种情况的序列梯度周期梯度周期 梯度梯度场的施加的施加顺序序我我们已已经了解到在每一成像周期中、了解到在每一成像周期中、不同的梯度不同的梯度在特定的在特定的时刻接通和关掉刻接通和关掉的情况。在一个成像周期，每一个梯度和其它的情况。在一个成像周期，每一个梯度和其它情况的情况的相互关系如相互关系如图所所示。示。三三种梯度种梯度的作用如下：的作用如下：l层面面选择梯度梯度在在RF脉冲加于脉冲加于组织时接通。接通。对于于处在特定在特定层面内的面内的组织来来说，这就限制了磁就限制了磁场的激的激发和回和回波的形成波的形成。l相位相位编码(准准备)梯度梯度在每个周期中在每个周期中接通一短的接通一短的时间，用用 来来产生在生在图像一像一维上的相位差上的相位差。这个个梯度的梯度的强度从一度从一个个 周期到另一周期到另一个周期个周期略加略加改改变，以，以产生成像所生成像所需的需的不同不同“视野野”。l频率率编码(检测)梯度梯度是在是在信号由信号由组织发射的射的时间内内接通。它可以使得接通。它可以使得不同的不同的体体 素素横列横列发射不同射不同频率的率的信号信号。一个典型成像周期中的各种情况的序列梯度周期 梯度场的施加顺序104一个典型成像周期中的各种情况的序列梯度周期 梯度场的施加顺序信号采集信号采集 采样采样 采样间隔采样间隔 采样时间采样时间采采样间隔隔 Ts，采采样频率率 s=1/Ts，采采样时间为Ts=N Ts，若采，若采样点数点数为N，可以可以证明接收信号的回波明接收信号的回波带宽为SW=1/Ts信号采集 采样 采样间隔 采样时间采样间隔Ts，采样105信号采集 采样 采样间隔 采样时间采样间隔Ts，采样数据空间数据空间TRTRTR时间域的时间域的K空间空间信号采集信号采集TRTRTRTRTRTRK空空间中心信号中心信号强，决定，决定图像像对比度比度K空空间周周围信号弱，决定信号弱，决定图像的像的细节数据空间TR时间域的K空间信号采集TRTRK空间中心信号强，106数据空间TR时间域的K空间信号采集TRTRK空间中心信号强，决定决定产生一幅生一幅图像所需要的周期个数的因素像所需要的周期个数的因素 产生一幅生一幅图像需要几个步像需要几个步骤：加脉冲；：加脉冲；产生梯度生梯度场；检测信号信号获得信号所需要的得信号所需要的总时间：TR，NE，NS成像周期成像周期决定产生一幅图像所需要的周期个数的因素 产生一幅图像需要几个107决定产生一幅图像所需要的周期个数的因素 产生一幅图像需要几个l傅里叶傅里叶变换的基本概念如的基本概念如图所所示。它是示。它是个个能将合成信号能将合成信号分成分成单个个频率分量的率分量的数学数学过程。因程。因为每一体素列每一体素列发射一个射一个不不同同频率的信号，所以傅里叶率的信号，所以傅里叶变换能能够测定每个信号分量的位置，定每个信号分量的位置，并把并把它引它引导至至相相应的像素列上的像素列上。l 在在一个比一个比较复复杂的的过程中，也可用博程中，也可用博里叶里叶变换把信号在把信号在相位相位编码方向上分方向上分类。l 对于于每个每个图像像素，重建像像素，重建过程都程都计算算出一个相出一个相对信号信号强度度值。像素。像素值和像素和像素亮度亮度间的关系由窗口控制器的的关系由窗口控制器的设定来确定来确定。定。图像重建像重建傅里叶变换的基本概念如图所示。它是个能将合成信号分成单个频108傅里叶变换的基本概念如图所示。它是个能将合成信号分成单个频影响影响图像像质量和采集量和采集时间的的MRI因素因素MRI图像像质量分析量分析l 对比度比度l 细节l 噪声噪声l 伪影影l 畸畸变影响图像质量和采集时间的MRI因素MRI图像质量分析 对比度109影响图像质量和采集时间的MRI因素MRI图像质量分析 对比度实验仪器及方法实验仪器及方法主磁场主磁场0.52T，共振频率约，共振频率约22.6MHz磁极直径磁极直径165mm，均匀度均匀度12.5ppm质子质子=42.5MHz/T实验仪器及方法主磁场0.52T，共振频率约22.6MHz质子111实验仪器及方法主磁场0.52T，共振频率约22.6MHz质子核磁共振成像核磁共振成像K空间空间FFT后后2D图像图像实物图实物图采集过程中的信号采集过程中的信号FFT核磁共振成像K空间FFT后2D图像实物图采集过程中的信号FF112核磁共振成像K空间FFT后2D图像实物图采集过程中的信号FFl自旋回波自旋回波 lTE TR 确定加确定加权像像l信噪比信噪比 l分辨率分辨率l图像形状像形状自旋回波 113自旋回波 1、赵喜平、赵喜平.磁共振成像磁共振成像 北京北京:科学出版社科学出版社,2004,112、Perry Sprawls.Jr.医学成像的物理原理医学成像的物理原理 北京北京:高等教育出版社高等教育出版社,1993,43、熊熊国欣国欣,李立本李立本.核磁共振成像核磁共振成像原理原理 北京北京:科学出版社科学出版社,2007,84、俎栋林俎栋林.核磁共振成像核磁共振成像学学 北京北京:高等教育出版社高等教育出版社,2004,1参考书参考书1、赵喜平.磁共振成像 参考书1141、赵喜平.磁共振成像 参考书1、赵喜平.磁共振成像 参MRI核磁共振课件115MRI核磁共振课件115Thank you!Thank you!116Thank you!Thank you!116