磁共振成像基本原理_2010-8-27培训.ppt

磁共振信号的空间定位 磁共振信号的空间定位 图中横实线表示层中心位置；两条虚横线之间距离表示层厚。 图a示梯度场强造成的质子进动频率差别1 MHZ/cm，射频脉冲的频率范围为63.4-64.5 MHZ，则层中心在梯度场中点（G0 ），层厚1cm； 图b示梯度场保持不变，射频脉冲的频率范围为64.5-65.5 MHZ，则层厚保持1cm，层中心向足侧移1cm； 图c示梯度场保持不变，射频脉冲的频率范围改为63.75-64.25 MHZ，则层中心位置不变，层厚变成0.5 cm； 图d示射频脉冲的频率范围保持不变，梯度场强增加一倍，即造成的质子进动频率差别为2 MHZ/cm，则层中心保持不变，层厚变成0.5 cm。 磁共振信号的空间定位 在检查部位与层面选择梯度线圈的相对位置保持不变的情况下，层面和层厚受梯度场和射频脉冲影响的规律如下： （1）梯度场不变，射频脉冲的频率增加，则层面的位置向梯度场高的一侧移动； （2 ）梯度场不变，射频脉冲的带宽加宽，层厚增厚； （3）射频脉冲的带宽不变，梯度场的场强增加，层厚变薄。 磁共振信号的空间定位 层面选择仅仅确定了被激发和采集的层面和层厚，而采集到的MR信号包含有全层的信息，我们必须把采集的MR 信号分配层面内不同的空间位置上（即各个像素中），才能显示层面内的不同结构。因此在完成了层面选择后还必须进行层面内的空间定位编码，包括频率编码和相位编码。 磁共振信号的空间定位 二、频率编码 傅里叶变换可以区分出不同频率的MR信号，但首先必须让来自不同位置的MR 信号包含有不同的频率，采集到混杂有不同频率的MR 信号后，通过傅里叶变换才能解码出不同频率的MR 信号，而不同的频率代表不同的位置。 磁共振信号的空间定位 以头颅的横断面为例，一般以前后方向为频率编码方向，在MR信号采集的时刻在前后方向上施加一个前高后低的梯度场（图 a），这样在前后方向上质子所感受到的磁场强度就不同，其进动频率即存在差别，前部的质子进动频率高，而后部的质子进动频率低（图b）。这样采集的MR 信号中就包含有不同频率的空间信息，经傅里叶转换后不同频率的MR 信号就被区分出来，分配到前后方向各自的位置上。 磁共振信号的空间定位 （1）图a示颅脑一横断面，施加了一前高后低的梯度场，G0代表梯度场中点； （2）图b仅以三行三列9个体素作为示意，中间一行由于位于梯度场中点（G0），质子进动频率保持64MHZ，最前面一行由于磁场强度升高，质子进动频率加快到65MHZ，最后面一行由于磁场强度降低，质子进动频率减慢为63MHZ； （3）MR信号采集后经傅里叶转换即可解码出不同频率的MR信号，而不同频率代表前后方向上的不同位置。 磁共振信号的空间定位 三、相位编码 相位编码也使用梯度场： （1）梯度场施加方向与频率编码不同，应该施加在频率编码的垂直方向上，还以颅脑横断面为例，如果频率编码梯度场施加在前后方向，则相位编码梯度场施加在左右方向上（图b）； （2 ）施加的时刻不同，频率编码必须在MR 信号采集的同时施加，而相位编码梯度场必须在信号采集前施加，在施加相位梯度场期间，相位编码方向上（以左右方向为例）的质子将感受到不同强度的磁场（如左高右低），因而将出现左快右慢的进动频率，由于进动频率的不同，左右方向各个位置上的质子进动的相位将出现差别（图b）； （3）关闭左右方向的相位编码梯度场，左右方向的磁场强度的差别消失，各个位置的质子进动频率也恢复一致，但前面曾施加过一段时间梯度场造成的质子进动的相位差别被保留下来（图c），这时采集到的MR 信号中就带有相位编码信息，通过傅里叶转换可区分出不同相位的MR信号，而不同的相位则代表左右方向上的不同位置。 磁共振信号的空间定位 （1）图a示在施加相位编码梯度前，左右方向上各体素中质子的进动频率均为64MHZ，相位也一致（空箭所示）； （2）图b示在左右方向上施加一个左高右低的梯度场，位于相位编码梯度场中点（G0）的体素内的质子进动频率仍为64MHZ，而最左边体素内的质子进动频率增加到65MHZ，最右边体素内的质子进动频率减低到63MHZ。这个梯度场施加一段时间后，左右方向上各体素内的质子由于进动频率不同出现相位差异（空箭所示）。 （3）图c示在MR信号采集前，把相位编码梯度场关闭，左右方向上体素内的质子进动频率又回到64MHZ，即左右方向的进动频率差别消失，但由于相位编码梯度场造成的左右方向上各体素内质子的相位差别（空箭所示）被保留下来。 磁共振信号的空间定位 由于傅里叶转换的特性，它区分不同频率的MR信号能力很强，但区分MR信号相位差别的能力较差，只能区分相位相差180°的MR信号，所以MR信号的相位编码需要多次重复进行。 例如矩阵为256×256的MR 图像需进行256次相位