【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 異步（ dephase） ，引起凈磁化橫向成分呈指數(shù)形式衰減（ reduce) ? Two factors contribute to the decay of transverse magization. 1) molecular interactions (said to lead to a pure T2 molecular effect) 2) variations in Bo (said to lead to an inhomogeneous T2 effect 63 磁共振物理基礎(chǔ) ? If the magization is placed in the XY plane it will rotate about the Z axis at a frequency equal to the frequency of the photon which would cause a transition between the two energy levels of the spin. 64 磁共振物理基礎(chǔ) ? In addition to the rotation, the magization starts to dephase because each of the spin packets making it up is experiencing a slightly different magic field and rotates at its own Larmor frequency. The longer the elapsed time, the greater the phase difference. Here the magization vector is initially along +Y. 65 磁共振物理基礎(chǔ) zM x y相位異步 66 ? The time constant which describes the return to equilibrium of the transverse magization, MXY, is called the spinspin relaxation time, T2. ? MXY =MXYo et/T2 指數(shù)衰減 67 磁共振物理基礎(chǔ) – 用 T2值表示橫向弛豫時(shí)間， – T2是時(shí)間常數(shù)，表示橫向磁化矢量恢復(fù)到它的初始值的 37％所需要的時(shí)間 – 橫向磁化在縱向磁化恢復(fù)以前很久就消失了，因此生物組織的橫向弛豫時(shí)間要短于縱向弛豫時(shí)間 68 磁共振物理基礎(chǔ) 人體部分組織Ｔ １ 、Ｔ ２ 值 69 磁共振物理基礎(chǔ) ? MR信號(hào)的探測(cè) 70 磁共振物理基礎(chǔ) ? 只有在 XY平面的成分能被探測(cè)到 71 72 ? MR信號(hào)波形 ? 自由感應(yīng)衰減（ FID） 73 磁共振物理基礎(chǔ) ? 信號(hào)與頻譜（ spectrum） ?信號(hào)包括時(shí)間、強(qiáng)度、相位、頻率等成分 ?（ A）是單一頻率正弦波。其譜線(xiàn)是頻譜某點(diǎn)的豎線(xiàn)，高度取決于信號(hào)強(qiáng)度。 74 ? （ B）是二個(gè)頻率正弦波，每個(gè)成分具有相等的強(qiáng)度 75 磁共振物理基礎(chǔ) ? 復(fù)雜信號(hào)的頻譜 – 付立葉變換 – 下時(shí)間有關(guān)的信號(hào)可以通過(guò)付立葉變換生成相應(yīng)的頻譜，及反之亦然 76 77 磁共振物理基礎(chǔ) 78 磁共振物理基礎(chǔ) 79 思考題 (problem) ? 7 如何確定磁共振信號(hào)的空間位臵？ ? 8 選層梯度如何實(shí)現(xiàn)其功能？ ? 9 梯度磁場(chǎng)及射頻如何影響層厚？ ? 10 MR圖像上的點(diǎn)與 K 空間上的點(diǎn)是對(duì)應(yīng)的嗎？為什么？ 80 磁共振成像原理 ? 組織的空間定位 – 當(dāng) RF脈沖停止時(shí)，MR信號(hào)就可接收到了，此時(shí)接收線(xiàn)圈范圍內(nèi)的所有原子核會(huì)以相同的頻率輻射信號(hào)，并不攜帶任何空間位臵信息。 81 投影（ project） 磁共振成像原理 82 梯度磁場(chǎng) （ Magic Field Gradient ） 磁共振成像原理 83 梯度場(chǎng)的作用（ effect) 磁共振成像原理 84 空間定位需要解決的問(wèn)題 – 為了重建圖像，必須確定組織間的空間位臵，涉及兩個(gè)方面： – １）層面選擇 – ２）層面上共振信號(hào)的空間編碼 85 磁共振成像原理 ? 選層梯度 (Slice Selection) – 由于共振頻率是磁場(chǎng)強(qiáng)度的函數(shù)，在人體長(zhǎng)軸方向上附加一梯度磁場(chǎng)Ｇ Z，則每一橫斷面的共振頻率均不一樣，只有那些與射頻脈沖頻率相同的掃描層面內(nèi)的核才會(huì)吸收射頻脈沖能量。 Z = Z = △ f / ? Gs 86 87 磁共振成像原理 ? 選層梯度與層厚 – 層面厚度取決于磁場(chǎng)梯度和射頻帶寬及形狀 88 磁共振成像原理 ? 被選層面內(nèi)質(zhì)子的頻差及校正 – 螺旋階梯樣散開(kāi) – 施加自旋復(fù)相位梯度 89 磁共振成像原理 ? 選定層面的空間編碼 – 使用讀識(shí)梯度 (頻率編碼 Frequency Encoding ) – 接受信號(hào)時(shí)，使用與層面選擇梯度 Gz垂直的第二個(gè)磁場(chǎng)梯度，散發(fā)出來(lái)的信號(hào)頻率與沿Ｇ x梯度軸位臵不同而不同。信號(hào)經(jīng)付立葉轉(zhuǎn)換為Ｘ軸上的頻譜。每個(gè)頻率成分的振幅，即沿Ｘ軸每個(gè)位臵上的強(qiáng)度，與Ｘ軸位臵上Ｙ方向信號(hào)總和成正比 90 磁共振成像原理 頻率編碼（讀識(shí)梯度） 91 f= γ( Bo + x Gx ) = fo + γ x Gx x = ( f fo ) / (γ Gx ) This procedure is called frequency encoding and causes the resonance frequency to be proportional to the position of the spin. 92 磁共振成像原理 ? 相位編碼梯度 (Phase Encoding Gradient) – 在讀識(shí)梯度前施加，與讀識(shí)梯度方向垂直 – 層面選擇梯度與 90度射頻激勵(lì)脈沖后，所選擇層面內(nèi)所有自旋同頻同相進(jìn)動(dòng)；相位編碼梯度打開(kāi)后，自旋將受該梯度影響以不同頻率進(jìn)動(dòng)，相位編碼梯度關(guān)閉時(shí)，所有自旋又同頻進(jìn)動(dòng)，而位臵各異，每個(gè)核有各自的相位，依Ｙ梯度位臵而定，這種改變稱(chēng)為“ 相位記憶 ” 93 磁共振成像原理 相位編碼梯度 相位記憶 Phase Encoding Gradient 94 95 96 磁共振成像原理 97 磁共振成像原理 圖像細(xì)節(jié)的獲得過(guò)程 ：在相位編碼梯度方向，圖像的空間分辨力在相位編碼梯度的升高過(guò)程中被逐漸獲得，系統(tǒng)所能識(shí)別的最小兩點(diǎn)間相位差別是有一定限度的 (即空間分辨力 )，比如是 180度，這樣隨著梯度場(chǎng)強(qiáng)的升高，相差 180度相位的兩點(diǎn)間距離逐漸變小，圖像的細(xì)節(jié)在相位編碼的過(guò)程中被獲得。 98 Gradient Slice Plane Slice Phase Frequency XY Z X or Y Y or X XZ Y X or Z Z or X YZ X Y or Z Z or Y 磁共振成像原理 99 磁共振成像原理 ? 空間編碼及Ｋ空間 – MR掃描期間，采集的數(shù)據(jù)并不分別對(duì)每個(gè)相位編碼步的數(shù)據(jù)進(jìn)行付里葉變換，來(lái)產(chǎn)生圖像灰度，而是按照相位編碼順序，暫存在一個(gè)地方 即 K空間， K空間是一個(gè)抽象空間或平面，每幅影像都有它自己的 K空間數(shù)據(jù)陣列。 K空間水平方向的 Kx值對(duì)應(yīng)于測(cè)量梯度的時(shí)間 (積分 )，垂直方向的 Ky值正比于相位編碼梯度的強(qiáng)度，每一相位編碼步由一個(gè) Ky值表示。 100 磁共振成像原理 ? K空間、數(shù)據(jù)矩陣與相位編碼步 101 磁共振成像原理 – K空間實(shí)際由數(shù)據(jù)采集獲取的全部回波數(shù)據(jù)或投影一行一行疊排起來(lái)組成。 Ky=0的投影是相位編碼梯度為零的條件下測(cè)量的回波的數(shù)據(jù)。 K空間數(shù)據(jù)陣列垂直方向具有共軛對(duì)稱(chēng)性。 因?yàn)閮啥说南辔痪幋a梯度幅度相等極性相反 102 磁共振成像原理 ? K空間數(shù)據(jù)模型 – K空間中心有最大信號(hào) 103 磁共振成像原理 ? K空間數(shù)據(jù)獲取過(guò)程 104 I m a g eE x p e r i m e n tF o u r i e rt r a n s f o r m ( F T )I n v e r s e2 D F TN p h a s e e n c o d i n gg r a d i e n t sN l i n e syyG y G x N d a t a p o i n t sk s p a c e d a t a s e tkkyxxN p o i n t s磁共振成像原理 105 – 當(dāng)一個(gè)掃描序列完成后，系統(tǒng)會(huì)對(duì)該序列中所有予設(shè)層面的 K空間的數(shù)據(jù)進(jìn)行付里葉變換，最終得到對(duì)應(yīng)層面具有相應(yīng)灰度等級(jí)的亮度圖像。在 MR圖像中，圖像上每一點(diǎn)與 K空間內(nèi)每一點(diǎn)不是一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，圖像上每一點(diǎn)的信號(hào)都來(lái)源于 K空間所有點(diǎn)， K空間內(nèi)每一點(diǎn)都參與圖像上所有點(diǎn)信號(hào)的形成。 磁共振成像原理 106 磁共振成像原理 圖像轉(zhuǎn)換 107 磁共振成像原理 采樣時(shí)序 108 磁共振成像原理