医学成像技术课件-MRI

MedicalImagingTechnology磁共振成像（－）核磁共振现象复习自由感应衰减信号梯度和梯度磁场MRI的空间定位二维傅立叶变换图像重建MedicalImagingTechnology核磁共振现象复习核磁共振信号产生三个基本条件：1．能够产生共振跃迁的原子核；2．恒定的静磁场（外磁场、主磁场）；3．产生一定频率电磁波的交变磁场(射频磁场)。“核”：共振跃迁的原子核“磁”：主磁场和射频磁场“共振”：当射频磁场的频率与原子核进动的频率一致时原子核吸收能量，发生能级间的共振跃迁。

MedicalImagingTechnology核磁共振现象复习v:进动频率（Larmor频率），Hzγ：旋磁比，Hz/TB0：外磁场强度,T对于1H，当B0＝1T时，v约为42.5MHZLarmor方程MedicalImagingTechnology核磁共振现象复习MedicalImagingTechnology核磁共振现象复习MedicalImagingTechnology核磁共振现象复习MedicalImagingTechnology自由感应衰减信号线圈接收到的电势V的大小与MXY成正比，并且以Larmor频率振荡变化。MedicalImagingTechnology自由感应衰减信号FID信号的强度按指数规律衰减，强度的大小与T1、T2以及组织的质子密度有关，FID信号是MRI系统的信号源。MR信号除FID，还有自旋回波信号、梯度回波信号、刺激回波信号等等，这些信号需要使用特定的射频脉冲和梯度脉冲。

MedicalImagingTechnology梯度和梯度磁场按B0方向，MRI磁体分纵向磁场磁体和横向磁场磁体，超导磁体都采用纵向磁场。纵向磁场系统，Z轴定义为磁体的轴向，Z轴与被检者体轴平行。X轴、Y轴及其正向通过右手规则定义，即以右手握住Z轴，当右手的四个手指从正向X轴以90°转向正向Y轴时，大拇指的指向是Z轴正向。坐标原点移至磁体中心得到MRI系统的坐标系统。

MRI系统的坐标系MedicalImagingTechnology梯度和梯度磁场梯度梯度磁场MedicalImagingTechnology梯度和梯梯度磁场场梯度场单单位长度度上的磁磁场是线线性递增增的。根据ω0=γB0，改变B0可改变ω0。也就是如如果能使使扫描平平面上每每一点具具有不同同的B0，人体不不同部分分受激发发的原子子核将在在不同频频率下共共振。这一点用用来编码码受激原原子核的的空间信信息(空空间定位位)。MedicalImagingTechnology梯度和梯梯度磁场场在B0上上叠加一一个变化化小磁场场ΔB梯梯度磁场场，使成成像层面面上各处处的磁场场改变。。为得到任任意层面面的空间间信息，，MRI系统在在X，Y，Z三三个方向向均使用用梯度磁磁场GX、GY和GZ梯度。。GX、GY和GZ分别别由互相相垂直的的三组梯梯度线圈圈产生。。扫描时时，它们们所产生生的梯度度场ΔB与B0叠加后后共同作作用于相相关的体体素。梯梯度线圈圈作用是是动态地地修改B0。MedicalImagingTechnology梯度和梯度磁磁场例：B0=1.0T，，ΔB=10mT/m，B0和ΔB的叠加情况：：假如成像区域域为Φ50cm，由于梯梯度场ΔB的作用，这时时在磁体中心心两侧(选层层方向)产生生±2.5mT的场强变变化，使其总总场强分别变变为0.9975T和1.0025T，这一微微小差别足以以使其共振频频率发生显著著变化。正向的梯度场场使相应坐标标轴正向上的的磁场线性增增加、负向上上的磁场线性性减小，磁场场中心的场强强不变。如施加正向的的Z梯度GZ，意味着使使磁体前方场场强增加，使使磁体后方场场强减弱，磁磁体中心场强强不变。MedicalImagingTechnologyMRI的空间间定位MR成像过程程中，来自每每个体素的MR信号必须须同其他体素素的信号相分分离，方可转转换成相应像像素的亮度信信号。一般先通过层面选择和空空间编码两个步骤来建建立体素的空空间坐标，然然后才能重建建图像。MRI空间坐坐标建立是由由三个梯度磁磁场来实现。。MedicalImagingTechnology断层选择层面选择是通通过三个梯度度的不同组合合来实现的。。如果是任意意斜面成像，，层面的确定定要两个或三三个梯度的共共同作用。在Z向施加GZ后，沿Z轴各层面上上质子的旋进进频率：ωZ=γ(B0+ZGZ)ωZ为Z坐标标的函数，即即垂直于Z轴轴的所有层面面均有不同的的共振频率，，对每个层面面来说，层面面(等自旋面面)内所有质质子的共振频频率均相同。。脉宽越小，带带宽越大，有有可能选中多多个层面甚至至所有层面，，必须选用窄窄带脉冲进行行激发，才能能实现每次只只激发一层的的选层的目的的。MedicalImagingTechnology断层选择静磁场z轴梯度开开启0.5T线性梯度场(zaxis)通过轻微改变变磁场强度来来加快或减慢慢质子的进动动频率MedicalImagingTechnology相位编码相位编码前当射频停止，，质子几乎在在同一相位MedicalImagingTechnology相位编码相位编码施加的相位梯梯度改变了磁磁场强度，进进而改变了进进动的频率，，质子以不同同频率进动。。MedicalImagingTechnology相位编码相位编码后如果梯度关断断，质子又会会以相同频率率进动。MedicalImagingTechnology相位编码同相梯度开启梯度关断90°pulseaa,b,c,dcdabcdabcdabcda,b,c,db“相位记忆”相位记忆MedicalImagingTechnology频率编码ZYXx轴梯度开启MedicalImagingTechnologyMRI的空间间定位选层相位编码（x）频率编码（y）相位编码后（（x）MedicalImagingTechnologyMRI的空间间定位GradientSlicePlaneSlicePhaseFrequencyXYZXorYYorXXZYXorZZorXYZXYorZZorY脉冲时序MedicalImagingTechnology一维傅立叶变变换MedicalImagingTechnology一维傅立叶变变换幅度/时间间转换为幅度度/频率，，即时域变为为频域时间频率单个频率单峰两种频率两个峰MedicalImagingTechnology多次相位编码码在每个数据采采集周期中，，相位编码梯梯度只是瞬间间接通，总是是工作于脉冲冲状态。有多少个数据据采集周期，，该梯度就接接通多少次，，梯度脉冲的的幅度变化多多少次(每次施加时时采用的梯度度值均不同)。相位编码梯度度的一次变化化称一个相位位编码步(phaseencodingstep)。。128×128的图像需需要128个个相位编码步步才能完成。。梯度值是逐次次等刻度递增增的。MedicalImagingTechnology二维傅立叶变变换图像重建建MedicalImagingTechnology二维傅立叶变变换图像重建建MedicalImagingTechnology二维傅立叶变变换图像重建建MedicalImagingTechnology二维傅立叶变变换图像重