MRI成像原理3

1、 梯度磁场是由置于磁体内的额外线圈所梯度磁场是由置于磁体内的额外线圈所产生的，这种线圈叫做梯度线圈。位于产生的，这种线圈叫做梯度线圈。位于磁体内的梯度线圈一般为成对线圈，每磁体内的梯度线圈一般为成对线圈，每对线圈内的电流大小相等，极性相反。对线圈内的电流大小相等，极性相反。一对线圈在一个方向上产生一个强度呈一对线圈在一个方向上产生一个强度呈线性变化的梯度磁场，一个线圈产生的线性变化的梯度磁场，一个线圈产生的磁场使磁场使B0增加一定的强度，而另一个线增加一定的强度，而另一个线圈则使圈则使B0减小同样的程度。减小同样的程度。 为获得各个方向的空间位置信息，需要为获得各个方向的空间位置信息，需要在在

2、X、Y、Z方向上分别施加一个梯度，方向上分别施加一个梯度，根据它们的功能，这些梯度被称为：根据它们的功能，这些梯度被称为： 层面选择梯度；层面选择梯度； 频率编码或读出梯度；频率编码或读出梯度； 相位编码梯度。相位编码梯度。射频脉冲射频脉冲63.5-64.5 MHZG0射频脉冲射频脉冲64.5-65.5 MHZG0A图图a示梯度场强造成的质子进动频率差别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（则层中心在梯度场中点（G0），），层厚层厚1 cm；图图b示梯度场保持不变，射频脉冲的频率范围为示梯度场

3、保持不变，射频脉冲的频率范围为64.5-65.5 MHZ，则层厚保持则层厚保持1 cm，层中心向足侧移层中心向足侧移1 cm； 为了能在选定的层面内确定信号来源的为了能在选定的层面内确定信号来源的空间位置。进行层面的图像重建，还需空间位置。进行层面的图像重建，还需要知道扫描矩阵内每个体素所产生的信要知道扫描矩阵内每个体素所产生的信号的位置和大小。解决的方法，就是对号的位置和大小。解决的方法，就是对信号进行空间编码，包括：信号进行空间编码，包括： 频率编码；频率编码； 相位编码。相位编码。右右左左后后前前G064 MHZ64 MHZ64 MHZ65 MHZ65 MHZ65 MHZ63 MHZ63

4、 MHZ63 MHZ前前后后G0 由于梯度磁场的作用：由于梯度磁场的作用： 磁场在右边一列有最大值，自旋质子磁场在右边一列有最大值，自旋质子有较快的进动频率；有较快的进动频率； 磁场在左边一列有最小值，自旋质子磁场在左边一列有最小值，自旋质子有较慢的进动频率；有较慢的进动频率； 中间一列磁场无变化，检测到的信号中间一列磁场无变化，检测到的信号为自旋质子按照原来的频率进动。为自旋质子按照原来的频率进动。 频率编码梯度使沿频率编码梯度使沿X轴的空间位置信号轴的空间位置信号具有频率特征而被编码，最终产生与具有频率特征而被编码，最终产生与空间位置相关的不同频率的信号。这空间位置相关的不同频率的信号。这

5、种编码方式称为频率编码。因为频率种编码方式称为频率编码。因为频率编码梯度也用于读取信号，所以也叫编码梯度也用于读取信号，所以也叫做读出梯度。做读出梯度。前前后后64 MHZ 64 MHZ64 MHZ右右左左G0前前后后右右左左63 MHZ64 MHZ65 MHZ前前后后右右左左64 MHZ64 MHZ64 MHZ二维傅里叶转换法二维傅里叶转换法 用用MR信号的频率为成像断面空间的一信号的频率为成像断面空间的一维地址信息，用维地址信息，用MR信号的相位为成像信号的相位为成像断面空间的另一维地址信息。对采集的断面空间的另一维地址信息。对采集的MR信号进行信号进行2D-FT后可得幅度、地址后可得幅度

6、、地址信号。信号。2D-FT也是磁共振成像特有的图也是磁共振成像特有的图像重建的方法。像重建的方法。 启动梯度磁场，通过层面选择、频率编码启动梯度磁场，通过层面选择、频率编码、相位编码，把整个层面体素一一进行标、相位编码，把整个层面体素一一进行标定，用定，用RF脉冲对各体素进行激励，测量脉冲对各体素进行激励，测量感应信号采集数据信息，对所采集的信号感应信号采集数据信息，对所采集的信号进行进行2D-FT处理，得到具有相位、频率特处理，得到具有相位、频率特征的磁共振信号，根据各层面体素编码的征的磁共振信号，根据各层面体素编码的对应关系，将体素信号大小用灰度等级表对应关系，将体素信号大小用灰度等级表

7、现出来形成图像的过程。现出来形成图像的过程。 磁共振成像中，要求有多次相位编码及磁共振成像中，要求有多次相位编码及测量采集数据来完成多次数据采集，以测量采集数据来完成多次数据采集，以便对多次数据采集或激发中所测量的信便对多次数据采集或激发中所测量的信号数据进行平均即信号平均。信号平均号数据进行平均即信号平均。信号平均可提高图像信噪比（可提高图像信噪比（SNR）。但多次相）。但多次相位编码需要有多次位编码需要有多次RF的激发、多次信号的激发、多次信号采集，因此信号平均会使磁共振成像检采集，因此信号平均会使磁共振成像检查的扫描时间延长。查的扫描时间延长。NY 为为Y 方向上相位编码步数；方向上相位

8、编码步数；NZ 为为Z 方向上相位编码步数；方向上相位编码步数； ：2 t=？Ky128Ky127Ky+128Ky+127Ky0KxKyKy128Ky127Ky127Ky128Ky0前前后后左左右右由由如果仅以如果仅以K-空间填充方式空间填充方式相位编码相位编码相相位位编编码码频率编码频率编码频率编码频率编码K-空间填充方式空间填充方式磁共振图像的对比磁共振图像的对比 信号强度的大小主要与以下因素有关：信号强度的大小主要与以下因素有关：一、生物组织本身的因素，包括一、生物组织本身的因素，包括 纵向弛豫时间纵向弛豫时间T1； 横向弛豫时间横向弛豫时间T2； 质子密度等。质子密度等。 二、脉冲序列

9、的形式。同时流动效应也二、脉冲序列的形式。同时流动效应也起一定作用（血流显像时）。起一定作用（血流显像时）。图像对比的主要参数图像对比的主要参数 MRI中产生组织间对比差异的主要参数有：中产生组织间对比差异的主要参数有： 纵向弛豫时间的固有差别，即组织间纵向弛豫时间的固有差别，即组织间T1值的固有差别；值的固有差别； 横向弛豫时间的固有差别，即组织间横向弛豫时间的固有差别，即组织间T2值的固有差别；值的固有差别； 组织氢质子密度的固有差别。组织氢质子密度的固有差别。如何获得不同的如何获得不同的MR图像，这要取决于所获图像，这要取决于所获得的层面中各种组织的得的层面中各种组织的T1、T2或或Pd

10、的差别。的差别。由由T1差别形成的图像为差别形成的图像为T1加权像。加权像。T1信号及信号及图像由图像由TR决定。决定。 T1WI选用短选用短TR（ 500ms）；短）；短TE（ ）T2WI: 由由T2差别形成的图像为差别形成的图像为T2加权像。加权像。T2信号及图像由信号及图像由TE决定。决定。 T2WI选用长选用长TR（ ）长）长TE（ ）。）。PdWI: 由质子密度差别形成的图像为质子密由质子密度差别形成的图像为质子密度加权像。质子密度信号及图像由度加权像。质子密度信号及图像由TR决定。决定。PdWI选用长选用长TR（ ）；短）；短TE（ ）。）。 1流动效应：流动效应： 其重要特性包括：其重要特性包括： 在在T1加权像上，血流方式影响信号强度；加权像上，血流方式影响信号强度； 在在T2WI和和T2*WI加权像上，血液的氧化加权像