南方醫(yī)科大生物醫(yī)工程級MRI習or復習筆記

1、學習好資料 歡迎下載 MRI 學習筆記 緒論 1, 七種醫(yī)學成像設備的區(qū)分（見下圖） 2, 醫(yī)用核磁共振成像設備（ MRI 定義） -Magnetic Resonance Imaging 在人體施加強磁場及射頻照射,在梯度場的作用下,掃描人體內(nèi)部結(jié)構(gòu),由運算機合成斷層影像的診斷設備 3, MRI 的用途 解剖結(jié)構(gòu)成像（特別是針對軟組織,神經(jīng)系統(tǒng)和大部分的組織器官的成像成效很好） 功能成像 遺留問題 ： MR 波譜, MR 擴散（彌散）成像 4, 核磁共振成像的進展歷程 1913 年 Wolfgans Pauli 提出核磁共振現(xiàn)象, 1922 年獲諾貝爾獎 1939 年 Rabi 設計出第一個核

2、磁共振試驗（氫分子,高真空條件） 1946 年 Bloch 和 Purcell 分別對液體水,石蠟進行了核磁共振試驗 Edward Purcell ）同時發(fā)覺核磁共振現(xiàn)象 1946 年,斯坦福高校的布洛赫（ Felix Bloch ）和哈佛高校的波賽爾（ 第 1 頁,共 44 頁學習好資料 歡迎下載 1970 年 Damadian 發(fā)覺正常組織與惡性腫瘤的 NMR 信號明顯不同, 認為利用 NMR 對生物體進行成像是有可能 的； Damadian 建成人類史上第一臺全身核磁共振成像裝置； 1972 年 Paul Lauterbur 指出利用 NMR 信號完全可以重建圖像, 提出可以在 疊加可控

3、弱梯度場 下, 將同一頻率成 像層分別出來； 5, 核磁共振生產(chǎn)廠商 6,課后摸索題 1） NMR 的英文全稱是 nuclear Magnetic Resonance 2） NMR 現(xiàn)象是 1913 年 pauli 發(fā)覺的, 1922 年獲獎 3） Paul Lauterbur 提出利用線性梯度場進行選擇勉勵 4） 由于水中的 H1元素豐度大,且； ；（復習其次章可知答案） 第一章 MRI 物理基礎(chǔ) 1, I 確定規(guī)律（ I 為自旋量子數(shù), Z 為質(zhì)子數(shù), A-Z 為中子數(shù)）（有奇數(shù)的就能產(chǎn)生塞曼能級躍遷） Z A-Z I 舉例 偶數(shù) 偶數(shù) 0第 2 頁,共 44 頁學習好資料 歡迎下載 奇數(shù)

4、 奇數(shù) 正整數(shù) 奇數(shù) 偶數(shù) 半正整數(shù) 偶數(shù) 奇數(shù) 半正整數(shù) 如原子核的 I=0 ,就不能用于觀看 NMR 現(xiàn)象； 2, 自旋磁矩 與自旋角動量 的關(guān)系（自旋是原子核的內(nèi)稟屬性） （ 為旋磁比,是個常量,與原子核的種類有關(guān)） 3, 原子核在靜磁場 B 中收到的力矩 L 和勢能 E 力矩 L： 勢能 E： （勢能 E 是不連續(xù)的,符合 Zeeman 能級,相鄰能級間隔 ,即 ,經(jīng)磁場場強越大,能 級差越大） 摸索題：為什么 I=0 的原子核不能觀看核磁共振現(xiàn)象？ 答：由于 I=0 的原子核無法進行能級躍遷,也就無法對外輻射或者吸取能量,也就觀看不到 NMR 現(xiàn)象； 4, 自旋磁矩 在靜磁場中的進動

5、（外磁場是 Z 方向上的靜磁場） 運算得到進動角速度為： 拉莫爾進動頻率： 說明：在旋轉(zhuǎn)坐標系 R 中, 是靜止的；旋轉(zhuǎn)坐標系 R 以 角速度圍著試驗室坐標系 L 轉(zhuǎn)動；在試驗室坐標系 L第 3 頁,共 44 頁學習好資料 歡迎下載 中, 繞 Z 軸以 角速度進動； （留意 1 T = 1*104 G ,記住結(jié)論 氫一在 條件下的 larmor 進動頻率為 42.6MHz ） 5, 靜磁場在 NMR 的作用 1） 產(chǎn)生塞曼能級 2） 產(chǎn)生 larmor 進動頻率 6, NMR 信號的產(chǎn)生 B0 沿著 Z 軸方向, RF 場（射頻場）是沿 x 方向的交變磁場 原子核可能繞 B0 磁場方向向順時針

6、進動,也可能向逆時針進動,但是每個原子核只能有一種情形顯現(xiàn)； 引入 RF 場后,當 時,在旋轉(zhuǎn)坐標系 R 中, 繞 B1 緩慢進動；在試驗室坐標系 L 中,旋轉(zhuǎn)坐標系 R 繞 oz 以 旋轉(zhuǎn),所以 與 B0 的夾角在變化,原子核產(chǎn)生能級躍遷,產(chǎn)生 NMR 信號 7, 發(fā)生核磁共振現(xiàn)象的條件： 其中, （順時針用 c 表示,逆時針用 a 表示,僅有一個有效） 第 4 頁,共 44 頁學習好資料 歡迎下載 8, 翻轉(zhuǎn)角 FA （翻轉(zhuǎn)角的大小與 B1 大小和作用時間 有關(guān)） ） （為何右邊要除以 2 ？ - 由于 B1 = Bx0/2 9, 當 時,如差異不大,仍可以得到 NMR 信號,且得到的信號

7、小于共振信號；而差異明顯時,沒有 NMR 信號； 10 , MRI 簡潔量子理論 1） 磁偶極躍遷選擇定就 當核系處于熱平穩(wěn)狀態(tài) 時,各個能級的粒子數(shù)分布準從 Boltzmann 分布,低能級粒 子數(shù)大于高能級粒子數(shù)；核系吸取大于輻射； 高低能級的粒子數(shù)比值： 要提高 NMR 信號,就要讓兩個能級的粒子數(shù)差別大一些,可以提高 B0 ,或者降低 T（ B0 為靜磁場強度, T 為外界溫度） 2） 受激躍遷 核系從 RF 場吸取能量,使高低能級粒子數(shù)趨于一樣； （ 粒子數(shù)相等 ） 3） 熱弛豫躍遷 核系將能量傳遞給晶格導致粒子數(shù)分布趨于熱平穩(wěn)分布； （ 粒子數(shù)不等 ） 為了觀看到較強的 NMR 信

8、號,需要 接受高場（強靜磁場 B0 ）,低溫存適當?shù)?RF 場場強 ； 11 , 核系 靜磁化強度 M （M 是針對整個核系的）與弛豫過程 第 5 頁,共 44 頁學習好資料 歡迎下載 1） 如核系處于靜磁場 B0 中,全部的 繞 B0 進動； M 在 Z 方向的投影不為 0 ；M 在 oxy 平面的投影仍為 0；核 系被磁化； 2） 在 RF 作用下, M 偏離平穩(wěn)態(tài),然而 叫弛豫過程； M 偏離平穩(wěn)態(tài)不能長期保持,會自動向熱平穩(wěn)態(tài)復原,這個復原的過程 3） 引起 M 轉(zhuǎn)變的因素：外磁場（ B0 和 B1 ）,弛豫過程 12 , 弛豫時間常數(shù) - 晶格弛豫時間常數(shù),描述 M Z 的復原速率）

9、 1） T1 - 縱向弛豫時間常數(shù)（自旋 T1 對應著 M Z 復原 到 63% 的時刻 軟組織的 T1 比流體或固體的低 影響 T1 的因素有, 熱躍遷幾率和 B0 , B0 越大 T1 就越大； 運算公式： （ 1/e = 37% ） 2） T2 - 橫向弛豫時間常數(shù)（自旋 - 自旋弛豫時間常數(shù),描述橫向磁化強度矢量的衰減速率） T2 對應著 M Z 衰減 到 37% 的時刻 影響 T2 的因素有, B0 的非均勻性（外因） 和同類磁等價核的偶極相互作用（內(nèi)因） ； T2* 表示 T2 受 B0 非均勻性影響, 1/T2* = 1/T2 + 1/T2 T1 和 T2 , T2* 的關(guān)系：

10、T2* T2 T1 13 , 運算公式： 或者 （ t1 和 t2 為圖像上任意兩點） 組織弛豫的準備因素 1） 組織的含水量 2） 水的雜亂無章的運動 3） 大分子的運動：低頻條件下,對弛豫的影響大 4） 脂肪含量 ：級性膜質(zhì) T2 較短,非極性脂質(zhì) 5） 順磁性粒子的作用：是 T1 , T2 變短 T2 較長,一般脂質(zhì) T1 較短（腦組織除外） 14 , Bloch 方程 學習好資料 歡迎下載 1）影響 M 變化的因素有 , B0 靜磁場和 B1 RF 射頻場,弛豫過程的 T1 和 T2 15 , 發(fā)生 NMR 的外磁場條件為： 1） B0 平行于 Z 軸, BZ = B0 2） B1 垂

11、直于 B0 ,且 B10 時 B1 的順時針重量有效,當 16 , 樣品對 RF 能量的吸取功率譜的含義 平均吸取功率表達式 0 時, B1 的逆時針重量有效） 1） 如 時,為不飽和狀態(tài),粒子差異較大,頻域窄,波峰大 2） 如 時,為飽和狀態(tài),頻域?qū)?波峰小 如下圖所示： 17 , NMR 波譜 1） NMR 譜線受影響的因素：原子核間的相互作用 2） NMR 譜線要爭論 譜線寬度 和 譜線位置 在理想情形下, NMR 譜線寬度是無限窄的,就如同沖激信號,而受各種因素影響,使譜線有確定的寬度； 3） 影響譜線寬度的因素 第 7 頁,共 44 頁學習好資料 歡迎下載 1. 譜線的自然寬度 遵從

12、能量與時間的不確定關(guān)系： 如粒子永久的停留在某一能級上,譜線的寬度為 0 ,反之壽命越短,譜線越寬； RF 場的作用就是讓粒子停留在某能級上的平均壽命降低,導致譜線展寬 ； 2. 偶極加寬（受到鄰近原子核產(chǎn)生磁場的作用） 3. 非均勻加寬（靜磁場的不均勻,主要針對液體而言） 4. 其他因素加寬 4 ）譜線的形狀與面積 Lorenz 線型（液體） - 陡峭,斜率大 Gauss 線型（固體） - 比較平整,斜率小 （如發(fā)生飽和現(xiàn)象,譜線將大大加寬） 18 , 化學位移（對應譜線位置） 1） 同種原子核在不同的化合物中,由于磁屏蔽不同,其核磁共振條件不同（譜線位置不同） ； 同種原子核在同一化合物中

13、,由于化學環(huán)境不同,其核磁共振條件不同； 解 釋 ： 原 子 核 實 際 感 受 到 的 磁 場 是 B0 與 核 外 電 子 云 感 應 電 流 產(chǎn) 生 磁 場 的 合 磁 場 B0 , 公 式 為 , 為屏蔽因子,化學環(huán)境不同時 不同； 其次章 MR 信號 1, MR 信號主要的五大類（明確是 RF 射頻作用后線圈接收到的信號） FID 信號（自由感應衰減信號） SE 信號（自旋回波信號） Hahn 信號（ Hahn 回波信號） SSE 信號（或者 STE 信號,受激回波信號） GRE 信號（梯度回波信號 ） 第 8 頁,共 44 頁學習好資料 歡迎下載 2, FID 信號 1） FID

14、信號的產(chǎn)生： 令 ,樣品從 RF 場吸取能量, M0 會偏離 B0 場方向,在 RF 脈沖作用后, M 逐步向熱平穩(wěn)態(tài)復原, 在復原過程中,位于 xoy 平面內(nèi)的接收線圈有 FID 信號； 2） FID 信號的特點： 1. FID 信號在 B0 非均勻的情形下,只能得到 T2* ,不能夠得到 T2 （ T2 為橫向弛豫時間常數(shù)） 2. FID 信號具有非對稱性,不適用于重建算法 3. FID 信號對 B0 場非均勻性很敏捷,能夠在較短時間內(nèi)衰減為 0 ,并且 FID 信號也很弱（目前很少應用） 3, SE 信號（自旋回波信號） 1） SE 信號的產(chǎn)生： 利用 90 度 -180 度的 RF 脈

15、沖序列, 時間上有對稱性, 獲得的信號與 180 度脈沖的時間間隔等于 180 度脈沖到 90 度脈沖的時間間隔 2） TR（ Repetition Time 重復時間） 指 脈沖序列執(zhí)行一次所需要的時間 在 SE 序列中, TR 是指兩個 90 度脈沖中點間的時間間隔 在其他序列中, TR 是指第一個激發(fā)脈沖到下一個周期激發(fā)脈沖的時間間隔 3） TE（Echo Time 回波時間） 指 產(chǎn)生宏觀橫向磁化矢量 M 的脈沖的中點到回波中點的時間間隔 在 SE 序列中, TE 是指 90 度脈沖中點到自旋回波中點的時間間隔 4） SE 信號的特點： 1. 可以測量 T2 2. B0 非均勻性產(chǎn)生的

16、影響是可逆的 4, Hahn 信號（ Hahn 回波信號） 1） Hahn 回波信號的產(chǎn)生： 第 9 頁,共 44 頁學習好資料 歡迎下載 施加任意角度的 RF 脈沖即可產(chǎn)生 Hahn 回波 2） Hahn 回波信號的特點： 1. 不能夠像 SE 信號一樣,利用全部的自旋重聚,因此幅度比 SE 信號小 2. Hahn 回波與 T2 有關(guān),且每個回波都可以被后面的 RF 脈沖進一步相位重聚 5, SSE 信號（ STE 信號） 1） SSE 受激回波信號的產(chǎn)生： 3 個或 3 個以上的 RF 脈沖作用后,就能夠產(chǎn)生 SSE 受激回波信號 2） SSE 受激回波信號的特點： 1. 在相同 TE 回

17、波時間的條件下, SSE 受激回波信號的幅度小于 SE 自旋回波信號的幅度 （由于 SSE 只利用了 部分磁矩的重聚） 2. 其次脈沖到第三脈沖的間隔可以比 TE 回波時間大,大間隔可以提高對流淌和擴散的敏捷性 3. SSE 受激回波信號可以運用于,超快速成像,流淌跟蹤,心臟黑血成像等 6, GRE 信號 1） GRE 梯度回波信號的產(chǎn)生： 通過小于 90 度的勉勵脈沖作用后（即小 FA）,利用梯度場的極性反轉(zhuǎn)產(chǎn)生回波（這里的梯度場與后面章節(jié)引 入的是相同性質(zhì)的梯度場,并且這里的梯度場為 FE 頻率編碼梯度場） 質(zhì)子先進行自旋散相,反轉(zhuǎn)梯度場后,自旋逐步相位重聚 2） GRE 梯度回波信號的特

18、點： 1. 能夠快速成像,可以使用比 SE 信號更短的 TR, TE 2. 小 FA 并且沒有使用 180 度 RF 脈沖,使得 SAR 特定吸取率降低,并且適合做質(zhì)子密度加權(quán)像 3. 可以得到比 SE 序列更多的層面,適合做 3D 采集 4. T2*W （T2* 加權(quán)像）圖像質(zhì)量較差 5. 信噪比比 SE 信號?。ㄔ肼曒^多） 6. 引入了其次類化學位移偽影 第 10 頁,共 44 頁學習好資料 歡迎下載 7. 磁場非均勻性導致信號丟失,在長 TE 的時候更加明顯,磁化率效應（產(chǎn)生斑馬條紋） 7, 補充 1） T2-Map 技術(shù) 1. 利用兩個 TE 回波時間值掃描得到的圖像運算 T2 2.

19、利用多個 TE 值得到的圖像運算 T2 2） SE 自旋回波信號 和 GRE 梯度回波信號 的對比 1. SE 的 SNR 信噪比高于 GRE 2. GRE 的速度比 SE 快 3. GRE 的偽影比 SE 多 4. SE 可以得到 T2 對比度加權(quán)像,而 GRE 只能得到 T2* 對比度加權(quán)像 8, 復習題目 第三章 MR 圖像對比度 1, 對比度 1） 組織的物理特性的差異形成不同組織的信號差異,從而形成圖像灰度差異 - 對比度 2） 好的對比度可以使圖像上的組織之間有較好的區(qū)分 3） MRI 對比度的優(yōu)點： 1. 具有多種對比度特性 第 11 頁,共 44 頁2. 靈敏度高,特異性好 學

20、習好資料 歡迎下載 4） 影響 MRI 對比度的因素： 1. 脈沖序列的種類 2. 序列參數(shù)（ TR 重復時間, TE 回波時間, FA 翻轉(zhuǎn)角） 3. 磁化率效應 4. 流淌 5. 化學位移 6. 造影劑 5） MRI 對比度圖像的種類 1. PDW 質(zhì)子密度加權(quán)像 2. T1 縱向弛豫時間加權(quán)像 3. T2 橫向弛豫時間加權(quán)像 2, PDW 質(zhì)子密度加權(quán)像 1） 對比的是質(zhì)子密度的差異,一般灰質(zhì)比白質(zhì)亮,脂肪和不流淌液體比較亮,而骨是黑的； 2） 抑制 T1 和 T2 對信號的貢獻,序列參數(shù)上應設置為 長 TR 和 短 TE 3, T1 縱向弛豫時間加權(quán)像 1） 對比的是 T1 縱向弛豫時

21、間,例如 T1 脂肪 T1CSF 腦脊液 ,所以脂肪是亮的,腦脊液是暗的 2 ）加強 T1 對信號的貢獻,抑制 T2 對信號的貢獻,序列參數(shù)上應設置為 短 TR 和 短 TE 4, T2 橫向弛豫時間加權(quán)像 1） 對比的是 T2 橫向弛豫時間,例如 T2 脂肪 T2CSF 腦脊液 ,所以脂肪是暗的,腦脊液是亮的（與 T1 加權(quán)像 相反） 第 12 頁,共 44 頁2） 抑制 T1 對信號的貢獻,加強 學習好資料 歡迎下載 和 長 TE T2 對信號的貢獻,序列參數(shù)應設為 長 TR 5, 補充： 1） TR 和 TE 判定長短的范疇 2） 小 FA 會抑制 T1 加權(quán)像,提高 PDW 質(zhì)子密度加

22、權(quán)像 緣由是 小 FA 使 M0 的偏移角度較小,在短時間內(nèi)可以復原到原狀態(tài),即 T1 很短,相對 T1 , TR 較長,故抑 制 T1W 3） 在 GRE 梯度回波序列中,需要特別留意當 6, 復習題目 第四章 MRI 成像基礎(chǔ) 1, RF 脈沖分類 1） RF 脈沖的功能： 長 TE 時,影響 T2*W （ T2* 時間加權(quán)像） ,判定依據(jù)同上述 1. RF 脈沖激發(fā)質(zhì)子自旋產(chǎn)生共振,并且使核系 M0 磁化強度矢量發(fā)生偏轉(zhuǎn) 2. 具備 勉勵,反轉(zhuǎn),重聚焦 的功能 2） 描述 RF 脈沖的參數(shù) 1. 翻轉(zhuǎn)角 FA 第 13 頁,共 44 頁2. 中心頻率 f0 學習好資料 歡迎下載 3. 強

23、度 A 4. 帶寬 BW 5. 波形 3） RF 脈沖的分類 1. 按選擇特性分類（選擇性激發(fā)脈沖,非選擇性激發(fā)脈沖） 2. 按絕熱特性分類（絕熱特性脈沖,非絕熱特性脈沖） 3. 按波形種類分類（高斯脈沖, Sinc 脈沖, SLR 脈沖,矩形脈沖； ；） 4. 按域特性分類（空間域,波譜域） 2, 選擇特性 1） 空間選擇性激發(fā) RF 脈沖 1 軟脈沖,勉勵特定層面 2 在時間域上,連續(xù)時間長,強度小 3 在頻域上,帶寬較窄,只有 n kHz 4 理想狀況下,只能選擇一個位置的層面,其他層面不被選擇,一般用于 2D 成像,和對應一些區(qū)域做飽和 處理 2） 空間波譜選擇性激發(fā) RF 脈沖 1.

24、 軟脈沖,勉勵 特定層面 和 特定化學類型 2. 優(yōu)點是,連續(xù)時間短,對 RF 場的非均勻性不太敏捷 3. 缺點是,空間選擇性不好,最小層厚比較大（ 1-10mm ） 3） 非選擇性激發(fā) RF 脈沖 1 硬脈沖 2 在時間域上,時間較短,強度高 3 在頻域上,帶寬大 第 14 頁,共 44 頁學習好資料 歡迎下載 4 激發(fā)線圈內(nèi)全部質(zhì)子的自旋,一般用于 3, 絕熱特性 1） 非絕熱脈沖 1. 遵從 2. 大部分 MRI 序列多用非絕熱脈沖 3D 成像和無梯度場時的飽和處理 3. 缺點是,對 RF 場的非均勻性比較敏捷 2） 絕熱脈沖 1. 不遵從 2. 需要 RF 場的調(diào)制頻率很低,等效磁場高

25、 4, 波形種類特性 1） 高斯 RF 脈沖 1. 高斯 RF 脈沖的連續(xù)時間和頻率是呈反比關(guān)系,即連續(xù)時間越長,帶寬越小 2. 高斯 RF 脈沖的頻率選擇性不好,邊界模糊和延長明顯,較少用在勉勵和選層上 2） Sinc RF 脈沖（目前應用最多的 RF 脈沖） 1. sinc 函數(shù) sinct = sint/t ,在頻域上的波形為矩形, 幅值為 B1 大小,頻域范疇 -fmax,fmax, 帶寬 BW = 2*fmax 2. 可用于選擇性勉勵和飽和聚焦 3. 對 sinc 函數(shù)進行截尾處理,但是該 RF 脈沖經(jīng)過 FT 傅里葉變換后,會產(chǎn)生波紋,對應圖像的截尾偽影 4. 利用變跡函數(shù)對 si

26、nc RF 脈沖進行處理,可降低截尾效應（振鈴效應） ,并使 RF 場包絡線平滑 第 15 頁,共 44 頁5. 學習好資料 歡迎下載 FA 翻轉(zhuǎn)角時,由于 Bloch 方程的非 較小 FA 翻轉(zhuǎn)角時, sincRF 脈沖可以進行更好的選層勉勵,而較大的 線性導致選層成效變差 5, 域特性 1） 空間域 2） 波譜域 3） 空間 -波譜域 6, 空間編碼（針對 2D 成像方面） 1） 三個方面的編碼,層面選擇,頻率編碼,相位編碼 2） 拉莫爾進動頻率的變化, （加上了梯度場的影響） 7, 層面選擇 Gs 1） 目的在于,讓一個窄帶內(nèi)的自旋被激發(fā),實現(xiàn)層面內(nèi)的信息成像 2） 層面選擇由 層面選擇

27、梯度場 Gs 和 選擇性 RF 脈沖（軟脈沖） 完成 3） RF 射頻的頻率為 ,在梯度場 Gs 的作用下,沿 B0 方向,每個位置的拉莫爾進動頻率是不 一樣的, Z0 代表的是位置, Gz 表示梯度場場強,選層位置可以通過調(diào)整 RF 中心頻率來實現(xiàn) 4） 層厚與帶寬的關(guān)系： 由公式 可得, ,即層厚 與帶寬 BW（ ）成正比, 而與梯度場 Gz 成反比 5） 一次掃描可得到的層面數(shù)目,與 TR, TE, RF 脈沖的數(shù)目和連續(xù)時間,梯度場 G 等有關(guān) 最大層面數(shù)（近似值） AA 為物體的大小 或者 ,就能解決問題； 例如： 可識別相位范疇為 -180 度 ,180 度 ,FOV 外的相位為

28、200 度, 相對與 180 度, 高了 20 度, 系統(tǒng)會識別為,比 -180 度高 20 度,也就是 -160 度,在可識別范疇,所以成像成效是,物體位置從實際 的上面變成了下面,產(chǎn)生折疊現(xiàn)象； 梯度系統(tǒng)的 DA 錯誤導致的折疊現(xiàn)象 3 解決方法 : 增大 FOV 對應的信噪比 SNR 會增加,但是空間辨論率下降,顯示了不感愛好的組織； 可以保持高辨論率,但是要通過增加相位編碼步數(shù) Np 實現(xiàn),而掃描時間會增加； 學習好資料 歡迎下載 過采樣技術(shù) 頻率過采樣（一般不用） 相位過采樣 相位方向 FOV 加倍 相位編碼步數(shù) Np 加倍（保持高分） 平均勉勵次數(shù) NEX 減半（保持掃描時間,但是

29、降低了信噪比 SNR ） 轉(zhuǎn)變編碼方向 將物體厚度較小的方向作為相位編碼方向（例如腹部） 利用表面線圈（只接收線圈） 只接收線圈掩蓋區(qū)域組織的信號, 空間預飽和技術(shù) 起抑制作用,使邊界不銳利 變密度 K 空間采樣 FOV 小,信噪比 SNR 高,但是圖像均勻性差 能量主要集中在 K 空間中部, K 空間中部采樣密集, K 空間外圍采樣稀疏 能夠獲得高辨論率和最小折疊偽影的圖像,并且掃描時間不變 主要應用于心臟成像 2） 化學位移偽影 （重點） 1 表現(xiàn)： FE 頻率編碼方向錯誤定位,高頻段顯現(xiàn)黑色條帶,低頻段顯現(xiàn)白色條帶, 2 成因： 由于氫 1 在不同的化合物中,產(chǎn)生的共振頻率有差別,如脂肪

30、中的氫 1 的共振頻率比水中的氫 1 的共振頻 率低,所以在頻率編碼時, 當?shù)竭_某頻率觸發(fā)水的氫 1 產(chǎn)生信號, 而對應的脂肪中的氫 1 在較低的頻率時, 已經(jīng)產(chǎn)生信號了,所以會導致低頻時的信號會強一些顯現(xiàn)白條帶,而高頻時的信號會弱一些顯現(xiàn)黑條帶； 化學位移運算公式： chem shift = ,可知高靜磁場和低帶寬會導致嚴肅 第 32 頁,共 44 頁學習好資料 歡迎下載 的化學位移； FOV 的大小準備了 BW 帶寬： 3 解決方法： 化學位移偽影不行能根除,只能抑制 轉(zhuǎn)變相位,頻率編碼的方向 降低 B0 （在實際應用中基本不用這種方法,由于 MRI 儀器的靜磁場一般都是固定好的,像 1.

31、5T , 3T 等） 增加 BW 帶寬 增長 TE（使脂肪信號有更加明顯的衰減,脂肪的 脂肪抑制技術(shù)（ IR 序列作用） 3） 其次類化學位移偽影 1. 表現(xiàn)： T1 很短, T2 也短） 2. 只顯現(xiàn)在梯度回波序列中,并且 PE 相位編碼方向和 FE 頻率編碼方向都會顯現(xiàn)黑色邊緣 成因： 脂肪中的氫 1 和水中的氫 1 顯現(xiàn)周期性的同相或者不同相 3. 不顯現(xiàn)在以 SE 自旋回波為信號源的序列中（由于存在 180 度重聚） 解決方法： 選擇適當?shù)?TE,使水內(nèi)的和脂肪內(nèi)的氫 1 同相 增加 RBW （RBW 為帶寬） 脂肪抑制 4） 截尾偽影 1. 表現(xiàn)： - 衰減條帶 2. 在有限范疇內(nèi)產(chǎn)

32、生偽影 成因： 采樣稀疏,數(shù)據(jù)連續(xù)性差 第 33 頁,共 44 頁3. 學習好資料 歡迎下載 FOV ） 解決方法： Nf 頻率編碼步數(shù),降低 減小像素尺寸（ 增加 Np 相位編碼步數(shù),增加 5） 部分容積效應偽影 1 表現(xiàn)： 成像信息比較多和雜（一般臨床也比較關(guān)注這樣的圖像） 2 成因： 掃描層厚較大 3 解決方法： 掃描層厚減小 6） 信號限幅偽影 1. 表現(xiàn)： 整幅圖像信號反常,對比反常（應當高亮的地方很暗） 2. 成因： 信號強度超過了運算機能夠處理的范疇 3. 解決方法： RF 信號接收衰減,使用大線圈,調(diào)整掃描參數(shù)（層厚） 小結(jié)： 折疊偽影 發(fā)生在 PE 相位編碼方向 化學位移偽影

33、 發(fā)生在 FE 頻率編碼方向 其次化學位移偽影 發(fā)生在梯度回波序列中, FE 頻率編碼方向和 PE 相位編碼方向都會顯現(xiàn)黑色邊緣 截尾偽影 發(fā)生在 PE 編碼方向,因采樣稀疏 部分容積效應偽影 發(fā)生在層厚較大的圖像中 信號限幅偽影 發(fā)生在信號超過 ADC 模數(shù)轉(zhuǎn)換器的處理范疇的情形 3, 與病人相關(guān)的偽影 第 34 頁,共 44 頁學習好資料 歡迎下載 周期性運動 1. 表現(xiàn)： 在 PE 相位編碼方向上, 顯現(xiàn)等間隔的偽影 ；偽影強度與運動組織和運動幅度有關(guān)；間隔與 TR 和物體的運動 周期有關(guān) 2. 解決方法： K 空間飽和技術(shù),調(diào)整參數(shù)增大偽影間隔,交換編碼方向,使用心電門控,流淌補償技術(shù)

34、仍有圖像處理技術(shù) 隨機性運動 1. 表現(xiàn)： 2. 圖像模糊不清, 在 PE 相位編碼方向上產(chǎn)生平行條帶 （區(qū)分截尾偽影的衰減條帶） ,運動導致信號匹配產(chǎn)生誤 差 解決方法： 使病人寂靜,呼吸門控,呼吸補償, ECG 門控,導航回波技術(shù),藥物注射使腸蠕動降低,注射冷靜劑,空間 預飽和技術(shù),快速成像技術(shù)等 3. 補充： - 使 TR 與呼吸的速率同步,保持在同一位置測量,但耗時長 呼吸門控 呼吸補償 - K 空間中心線在運動幅度最低時采集, K 空間外圍線在運動幅度最大時采集,耗時較呼吸門控少 相位編碼方向的設置原就 - 選擇解剖徑向較短的方向（削減折疊偽影和掃描時間） 4, 與 RF 場相關(guān)的偽

35、影 1） 串擾偽影 表現(xiàn)：圖像模糊,結(jié)構(gòu)不清晰, 轉(zhuǎn)變對比度或者降低信號,在 IR 和 FSE 序列中更加明顯 成因： RF 脈沖經(jīng)過 傅里葉變換 后不是理想的矩形, 相鄰層面顯現(xiàn)串擾 解決方法：增加層間隔（但會增加小病灶的漏檢率） , 100% 間隔交叉掃描,使 RF 脈沖經(jīng) FT 作用后的波形更 接近矩形 2） RF 非均勻激發(fā)偽影 第 35 頁,共 44 頁學習好資料 歡迎下載 表現(xiàn)： 圖像顯現(xiàn)暗,亮區(qū)域 成因： RF 脈沖的各向異性和電磁波在體內(nèi)的衰減,導致 RF 非均勻 解決方法：做好線圈和系統(tǒng)的檢查,仍有病人的檢查 3） RF 拉鏈偽影 表現(xiàn)： 沿 FE 方向 ,在 0 相位處 顯

36、現(xiàn)交替的暗,亮點 成因：對于 FID 序列,由于 180 度脈沖的邊瓣與 FID 信號有重疊（ FID 信號衰減不完全） 對于 SSE 序列, RF 脈沖的作用可能顯現(xiàn) SSE,而 SSE 沒有經(jīng)過相位編碼（？不懂） 解決方法：對于 FID 信號,增加 TE（即增加 FID 與 180 度 RF 脈沖間隔）,增加層厚（大帶寬 RF 脈沖對應時 間域內(nèi)窄的 RF 信號,降低重合機會） （不懂？） 對于 SSE 信號,使用破壞方法,調(diào)劑傳輸器 4） RF 饋穿拉鏈偽影 表現(xiàn) ：在 PE 方向上,在 0 頻率處顯現(xiàn)拉鏈 成因： RF 脈沖在數(shù)據(jù)采集期間沒有完全關(guān)閉,反饋進入接收線圈 解決方法：交替轉(zhuǎn)

37、變 180 度激發(fā)脈沖的相位,平均相位交替激發(fā)（排除 RF 饋穿） 5） RF 噪聲 重點 表現(xiàn)：與 RF 饋穿偽影相像,顯現(xiàn)在特定的頻率處 成因：噪聲來源于 TV（ 1.5T 的設備受影響顯著） ,廣播電臺（ 的設備受影響顯著） ,病人佩戴的電子儀器 等 解決方法：提高 MR 間 RF 屏蔽性能,盡量移走電子設備,關(guān)緊門,主動屏蔽技術(shù)等 5, 與梯度場相關(guān)的偽影 重點 表現(xiàn)：物體顯現(xiàn)畸形錯誤定位,圖像為一個亮點,一條橫線或一條豎線 成因： 渦流 （當梯度場快速開關(guān)懷換時感應產(chǎn)生的小電流,感應渦流導致梯度場波形畸變） 梯度場非線性 （對于 2D 成像,層面編碼方向的梯度場非線性,會導致層面選層

38、誤差；頻率編碼方向的梯度 第 36 頁,共 44 頁學習好資料 歡迎下載 場非線性,會導致圖像畸變和模糊；相位編碼的梯度場非均勻性,會導致產(chǎn)生交替的亮,暗條帶） 梯度系統(tǒng)無輸出 （如圖像為一條線,說明 PE 或 FE 的某路梯度出問題；如圖像為一個點,說明 PF 或 FE 的梯 度無輸出；如層面編碼方向梯度場無輸出,就表現(xiàn)為大層厚圖像） 梯度系統(tǒng)不穩(wěn)固 解決方法：渦流補償,線性校正,勻場,梯度柜檢查 6, 與外磁場相關(guān)的偽影 （重點） 1） B0 非均勻性 表現(xiàn)： 對于 SE 序列,在使用脂肪抑制技術(shù)時會導致圖像不均勻； 對于 GRE 序列,小的空間非均勻性會產(chǎn)生斑馬條紋 2） 磁敏捷偽影 表

39、現(xiàn)：反常的虛假信號 成因：物質(zhì)的磁化率（逆磁性,順磁性,鐵磁性） 解決方法： MR 檢查對受檢者有要求,在進入 MR 掃描室前要進行檢查； 7, 其他偽影 1） 數(shù)據(jù)尖峰噪聲 2） 直流偏置偽影 3） 3T 留意：本章重點把握 折疊偽影 , 化學位移偽影 , 磁化率偽影 , RF 噪聲偽影 ,與梯度相關(guān)偽影等的表現(xiàn),成因 和解決方法； 第九章 MR 系統(tǒng)（ MR System ） 1, MRI 外部環(huán)境 1）磁共振機房（三部分組成） ：掃描室,操作室,把握儀器室 2, 主磁體 第 37 頁,共 44 頁學習好資料 歡迎下載 1） 主磁體特性：穩(wěn)固性,均勻性 2） 主磁體類型：永磁體,超導體,常

40、導體 3） 永磁體 1. 使用高剩磁材料產(chǎn)生磁場 - 稀土合金（ Nd-Fe-B 釹,硼,鐵合金,優(yōu)點是高剩磁,用量少,但是溫度 系數(shù)大,易受溫度影響） 2. 一般永磁體場強 ,結(jié)構(gòu)為 環(huán)型 或者 軛型,開放式的 0 的外加磁場強度,硬磁材料 3. 剩磁和矯頑力會影響永磁體的場強,矯頑力是指將永磁磁體的磁場強度變成 矯頑力大,軟磁材料矯頑力較小 4. 永磁體的特點：開放式,系統(tǒng)構(gòu)造簡潔,不產(chǎn)熱,運行成本低,愛惜成本低,壽命長,但對溫度變化敏捷 4） 常導磁體（穩(wěn)固性不好,均勻性也不大好） 1. 原理：通電線圈產(chǎn)生磁場 2. 材料一般選擇 銅線,由于電導率大,密度大,產(chǎn)熱少,但價格高 3. 需要

41、始終通電產(chǎn)生靜磁場,運行費用高 5） 超導磁體 1. 原理：當溫度降低到確定的臨界溫度,導體的電阻近乎于 0 ,電流可以無休止地運動,通電線圈產(chǎn)生強磁 場 2. MRI 超導體材料的選擇：第 II 類超導體材料（鈮鈦合金） ,答應磁場通過,可負載大電流,低溫制冷裝置 能夠使其保持超導狀態(tài),臨界溫度大于 He 氦氣的 ,具備確定可塑性和柔韌性 3. 磁體構(gòu)造：磁體線圈浸泡在液氦中,通過冷頭將汽化的高壓氦氣變成低壓氦氣,再送到壓縮機冷卻 4. 磁體特性：場強高,均勻性好,穩(wěn)固性好 6） 高場 MR 的優(yōu)缺點 1. 優(yōu)點：信噪比 SNR 高,圖像細節(jié)清晰,速度快,功能成像好 2. 缺點：需要配備更高

42、的梯度場,驅(qū)動放大器的功率增大,噪音越大,價格高 7） 勵磁與退磁 第 38 頁,共 44 頁學習好資料 歡迎下載 1. 勵磁方法：通過降溫存線圈加載電流的過程,主要是加熱超導開關(guān)的開啟與閉合 過程如右： 2. 退磁（失超） ：由于磁通跳動 或 線圈摩擦生熱,或者液氮含量不足時,導致溫度上升,線圈失去超導狀態(tài) 3. 實際應用中發(fā)生失超的可能緣由： 超導線圈上的絕緣環(huán)氧樹脂變形或開裂,導致溫度上升,液氦汽化 液氦液面過低,線圈升溫,導致液氦汽化 填充液氮方法不當 8） 超導系統(tǒng)日常愛惜 - 冷卻系統(tǒng)（主要檢查冷頭,氦壓縮機和水冷機組） 3, 梯度系統(tǒng) 1） 梯度場隨位置線性變化 2） 梯度系統(tǒng)的

43、主要部件：梯度波形發(fā)生器,梯度驅(qū)動器,梯度功率放大器,梯度線圈 3） 梯度線圈產(chǎn)生的噪音,是由于梯度電流的不斷變化,導致線圈產(chǎn)生振動,梯度場變化速率越大或電流變化率越 大,噪音越大 4） PID 調(diào)劑器（ P 比例調(diào)劑器, I 積分調(diào)劑器, D 微分調(diào)劑器） 1. 比例調(diào)劑器 - 起主要調(diào)劑作用 - 調(diào)劑穩(wěn)固性 2. 積分調(diào)劑器 - 起幫忙作用 - 調(diào)劑精度 3. 微分調(diào)劑器 - 起補償作用 - 調(diào)劑速度 5） 渦流效應 1. 梯度場的快速切換在四周導體中感應出渦流,渦流效應相當于對梯度場脈沖進行低通濾波 2. 渦流補償方法： RC 元件處理,使用預補償梯度的驅(qū)動電路,實行有源屏蔽梯度（在梯度

44、線圈和低溫容器間 第 39 頁,共 44 頁學習好資料 歡迎下載 安放） 6） 梯度場參數(shù) 1. 梯度幅度 2. 梯度線性 3. 切換時間（切換時間越短,切換越快,對 PNS 外圍神經(jīng)刺激越大） 4. 切換率 5. 最大工作周期 = Tg/TR （工作周期越高,答應層數(shù)越多） 4, RF 系統(tǒng) 1） 系統(tǒng)組成： RF 發(fā)射系統(tǒng), RF 線圈, RF 接收系統(tǒng) 2） RF 發(fā)射系統(tǒng)：產(chǎn)生具有確定頻率,確定帶寬和確定相位和幅度的 RF 脈沖 3） RF 接收系統(tǒng)：提取和解調(diào)信號 4） RF 線圈基本理論 - 諧振電路 1. LC 串聯(lián)諧振 - 電壓諧振 - 用于接收電路,將脆弱的信號放大 2. LC 并聯(lián)諧振 - 電流諧振 - 用于發(fā)射電路,獲得大電流 3. 梯形網(wǎng)絡 - 有傳輸線的特性,電壓和電流存在 90 度相位差,無功率損耗 5） RF 線圈特性 1. 品質(zhì)因素 Q - ,帶寬越窄, Q 越高,有更好的選擇性,噪聲和偽影信號越低 2. 負載效應 - 加負載后, Q 會下降,響應展寬,選擇性和接收的信號會下降,小負載不能工作在線圈信號 接收的范疇內(nèi),大負載可工作 3. 去耦 - 排除發(fā)射線圈和接收線圈的相互作用,否就發(fā)射場產(chǎn)生畸變,接收線圈信號被破壞, SNR 下降, 偽影增加 6） 發(fā)射線圈