核磁共振成像试验课件

核磁共振成像

实验的研究北京大学物理学院01级彭培芝臧充之 指导教师：张洁天吕斯骅核磁共振成像

实验的研究北京大学物理学院01级1成像原理与编码过程梯度磁场与空间编码单脉冲频率编码二维自旋回波编码成像二维图像处理成像原理与编码过程2对二维成像的一些研究成像位置和方向的确定选片位置与选片厚度成像的空间分辨率T1T2加权成像几种生物样品成像的分析对二维成像的一些研究成像位置和方向的确定3梯度磁场与空间编码X方向：选片在x方向加一个与B0方向相同的线性梯度场Gx

ω(x1)=γB(x1)

=γ(B0+Gx·x1)梯度磁场与空间编码X方向：选片4梯度磁场与空间编码Y方向：频率编码在y方向加一梯度为Gy的梯度场

ω=ω(x1)+γGy·y

=ω(x1)+ω(y)Z方向：相位编码

ω=ω(x1)+γGz·z

=ω(x1)+ω(z)经过tz时间后所有核附加了一个与z有关的初位相Φ(z)Φ(z)=ω(z)tz

对时域回波信号进行二维FFT就得到二维平面的NMR图像梯度磁场与空间编码Y方向：频率编码5单脉冲频率编码单脉冲频率编码6两个方向上的频率编码投影图y方向频率编码投影图z方向频率编码投影图两个方向上的频率编码投影图y方向频率编码投影图z方向频率7自旋回波频率编码自旋回波频率编码8自旋回波成像自旋回波成像9二维图像处理二维图像处理10成像位置与选片厚度成像位置：样品入口以下167~170mm（磁场均匀区在磁场区域的几何中心）图像显示方向：仪器放置方向旋转90°选片厚度：默认值为3mm成像位置与选片厚度成像位置：样品入口以下167~170mm11成像的空间分辨率1~2mm成像的空间分辨率1~2mm12T1T2加权成像的原理自旋回波成像信号强度的依赖关系两个参数：回波时间TE

重复时间TR

TR>>T1,T2加权

TE<<T2,T1加权实验中,调节D0T1T2加权成像的原理自旋回波成像信号强度的依赖关系两13加权成像D0=10msD0=50msD0=100msD0=500msD0=2000ms加权成像D0=10msD0=50msD0=100msD0=514几种生物样品的成像植物A茎样品几种生物样品的成像植物A茎样品15几种生物样品的成像植物B茎样品D0=10msD0=100msD0=2000ms几种生物样品的成像植物B茎样品D0=10msD0=100ms16几种生物样品的成像植物C茎样品D0=10msD0=10msD0=100msD0=100msD0=2000msD0=2000ms几种生物样品的成像植物C茎样品D0=10msD0=10msD17几种生物样品的成像植物D茎样品D0=100msD0=500msD0=2000ms几种生物样品的成像植物D茎样品D0=100msD0=500m18几种生物样品的成像动物样品——鸡翅的骨头几种生物样品的成像动物样品——鸡翅的骨头19小结对NMRI的生成过程（空间编码）进行了实验，对空间编码等有了深入认识对成像仪系统的若干性能进行了研究：标定成像位置，测定成像空间分辨率，初步研究选片方式、工作参数对成像效果的影响重点进行了T1和密度加权像的实验，对一些生物样品进行了成像观察小结对NMRI的生成过程（空间编码）进行了实验，对空间编20存在的问题核磁共振的共振频率对成像效果的影响信号中的一些噪音不能解释可以避免共振频率影响的双相位编码成像方式没有成功影响成像效果的众多参数没有一一定量研究梯度脉冲发生器偶有故障成像效率的问题存在的问题核磁共振的共振频率对成像效果的影响21总结和展望由于时间的关系，我们对核磁共振成像实验的研究还很初步，仅初步把握了系统的基本原理和工作性能。一维波谱学方面，测定驰豫时间T1T2的方法、脉冲序列设置、数据处理程序有待改进。二维成像学方面，各个参数对成像效果的影响没有一一加以定量测量，有待进一步研究后加以把握。系统磁场的均匀区和均匀度如果可以进一步提高，就可以观察到化学位移现象，还可以减少对样品的限制。开发更多种脉冲序列和成像编码方式，将能更为深入地研究NMRI的物理过程，以适应不同样品的成像需求。需要寻找更典型的生物样品，发挥实验系统在现有这个小尺度和高精度上开展实验研究的优势。总结和展望由于时间的关系，我们对核磁共振成像实验的研究还很初22致谢

一学期的实验中，张洁天老师始终给我们悉心指导和热情关心，吕斯骅老师在实验过程中多次了解我们的学习情况并给予了悉心指导，还指出了我们实验中的很多问题。感谢两位老师！北京泰杰磁电技术研究所的夏老师在我们接触实验早期给我们进行了认真指导。华东师范大学物理系的李鲠颖老师两度来京期间都对我们的实验给予了大量指导，并解答了我们的很多疑问。重离子物理研究所的俎栋林老师慷慨惠赠了他编写的《核磁共振成像学》内部教材供我们学习参考。光学实验室的老师们慷慨提供了办公室里的植物给我们做实验样品。实验室孙艳荣老师一直都关注着我们的工作并给予了很大帮助。在此由衷地感谢他们！致谢一学期的实验中，张洁天老师始终给我们悉心23

24核磁共振成像

实验的研究北京大学物理学院01级彭培芝臧充之 指导教师：张洁天吕斯骅核磁共振成像

实验的研究北京大学物理学院01级25成像原理与编码过程梯度磁场与空间编码单脉冲频率编码二维自旋回波编码成像二维图像处理成像原理与编码过程26对二维成像的一些研究成像位置和方向的确定选片位置与选片厚度成像的空间分辨率T1T2加权成像几种生物样品成像的分析对二维成像的一些研究成像位置和方向的确定27梯度磁场与空间编码X方向：选片在x方向加一个与B0方向相同的线性梯度场Gx

ω(x1)=γB(x1)

=γ(B0+Gx·x1)梯度磁场与空间编码X方向：选片28梯度磁场与空间编码Y方向：频率编码在y方向加一梯度为Gy的梯度场

ω=ω(x1)+γGy·y

=ω(x1)+ω(y)Z方向：相位编码

ω=ω(x1)+γGz·z

=ω(x1)+ω(z)经过tz时间后所有核附加了一个与z有关的初位相Φ(z)Φ(z)=ω(z)tz

对时域回波信号进行二维FFT就得到二维平面的NMR图像梯度磁场与空间编码Y方向：频率编码29单脉冲频率编码单脉冲频率编码30两个方向上的频率编码投影图y方向频率编码投影图z方向频率编码投影图两个方向上的频率编码投影图y方向频率编码投影图z方向频率31自旋回波频率编码自旋回波频率编码32自旋回波成像自旋回波成像33二维图像处理二维图像处理34成像位置与选片厚度成像位置：样品入口以下167~170mm（磁场均匀区在磁场区域的几何中心）图像显示方向：仪器放置方向旋转90°选片厚度：默认值为3mm成像位置与选片厚度成像位置：样品入口以下167~170mm35成像的空间分辨率1~2mm成像的空间分辨率1~2mm36T1T2加权成像的原理自旋回波成像信号强度的依赖关系两个参数：回波时间TE

重复时间TR

TR>>T1,T2加权

TE<<T2,T1加权实验中,调节D0T1T2加权成像的原理自旋回波成像信号强度的依赖关系两37加权成像D0=10msD0=50msD0=100msD0=500msD0=2000ms加权成像D0=10msD0=50msD0=100msD0=538几种生物样品的成像植物A茎样品几种生物样品的成像植物A茎样品39几种生物样品的成像植物B茎样品D0=10msD0=100msD0=2000ms几种生物样品的成像植物B茎样品D0=10msD0=100ms40几种生物样品的成像植物C茎样品D0=10msD0=10msD0=100msD0=100msD0=2000msD0=2000ms几种生物样品的成像植物C茎样品D0=10msD0=10msD41几种生物样品的成像植物D茎样品D0=100msD0=500msD0=2000ms几种生物样品的成像植物D茎样品D0=100msD0=500m42几种生物样品的成像动物样品——鸡翅的骨头几种生物样品的成像动物样品——鸡翅的骨头43小结对NMRI的生成过程（空间编码）进行了实验，对空间编码等有了深入认识对成像仪系统的若干性能进行了研究：标定成像位置，测定成像空间分辨率，初步研究选片方式、工作参数对成像效果的影响重点进行了T1和密度加权像的实验，对一些生物样品进行了成像观察小结对NMRI的生成过程（空间编码）进行了实验，对空间编44存在的问题核磁共振的共振频率对成像效果的影响信号中的一些噪音不能解释可以避免共振频率影响的双相位编码成像方式没有成功影响成像效果的众多参数没有一一定量研究梯度脉冲发生器偶有故障成像效率的问题存在的问题核磁共振的共振频率对成像效果的影响45总结和展望由于时间的关系，我们对核磁共振成像实验的研究还很初步，仅初步把握了系统的基本原理和工作性能。一维波谱学方面，测定驰豫时间T1T2的方法、脉冲序列设置、数据处理程序有待改进。二维成像学方面，各个参数对成像效果的影响没有一一加以定量测量，有待进一步研究后加以把握。系统磁场的均匀区和均匀度如果可以进一步提高，就可以观察到化学位移现象，还可以减少对样品的限制。开发更多种脉冲序列和成像编码方式，将能更为深入地研究NMRI的物理过程，以适应不同样品的成像需求。需要寻找更典型的生物样品，发挥实验系统在现有这个小尺度和高精度上开展实验研究的优势。总结和展望由于时间的关系，我们对核磁共振成像实验的研究还很初46致谢

一学期的实验中，张洁天老师始终给我们悉心指导和热情关心，吕斯骅老师在实验过程中多次了解我们的学习情况并给予了悉心指导，还指出了我们实验中的很多问题。感谢两位老师！