磁共振成像（醫(yī)學(xué)影像診斷學(xué)）

一、MRI掃描儀的基本硬件構(gòu)成一般的MRI儀由以下幾部分組成主磁體梯度線圈脈沖線圈計算機系統(tǒng)其他輔助設(shè)備一、MRI掃描儀的基本硬件構(gòu)成（一）主磁體磁共振最基本的構(gòu)建產(chǎn)生磁場的裝置最重要的指標(biāo)為磁場強度和均勻度一、MRI掃描儀的基本硬件構(gòu)成（一）主磁體磁共振最基本的構(gòu)建產(chǎn)生磁場的裝置最重要的指標(biāo)為磁場強度和均勻度MRI按磁場產(chǎn)生方式分類永磁電磁常導(dǎo)超導(dǎo)主磁體0.35T永磁磁體1.5T超導(dǎo)磁體一、MRI掃描儀的基本硬件構(gòu)成（一）主磁體一、MRI掃描儀的基本硬件構(gòu)成（一）主磁體MRI按磁場產(chǎn)生方式分類MR按主磁場的場強分類MRI圖像信噪比與主磁場場強成正比低場:小于0.5T中場：0.5T－1.0T高場:1.0T－2.0T（1.0T、1.5T、2.0T）超高場強：大于2.0T（3.0T、4.7T、7T）一、MRI掃描儀的基本硬件構(gòu)成（二）梯度線圈作用：空間定位產(chǎn)生信號梯度線圈性能的提高磁共振成像速度加快沒有梯度磁場的進步就沒有快速、超快速成像技術(shù)一、MRI掃描儀的基本硬件構(gòu)成（三）脈沖線圈作用：如同無線電波的天線激發(fā)人體產(chǎn)生共振（廣播電臺的發(fā)射天線）采集MR信號（收音機的天線）一、MRI掃描儀的基本硬件構(gòu)成（三）脈沖線圈脈沖線圈的分類激發(fā)并采集MRI信號（體線圈）僅采集MRI信號，激發(fā)采用體線圈進行（絕大多數(shù)表面線圈）一、MRI掃描儀的基本硬件構(gòu)成（三）脈沖線圈利用2.3cm顯微線圈采集的指紋MR圖像一、MRI掃描儀的基本硬件構(gòu)成（四）計算機系統(tǒng)及譜儀數(shù)據(jù)的運算控制掃描顯示圖像一、MRI掃描儀的基本硬件構(gòu)成（五）其他輔助設(shè)備空調(diào)檢查臺激光照相機液氦及水冷卻系統(tǒng)自動洗片機等二、磁共振成像

MRI（magneticresonanceimaging）：是利用射頻（radiofrequency，RF）電磁波（脈沖序列）對置于靜磁場B0中的含有自旋不為零的原子核（1H）的物質(zhì)進行激發(fā)，發(fā)生核磁共振，用感應(yīng)線圈檢測技術(shù)獲得組織弛豫信息和質(zhì)子密度信息（采集共振信號），用梯度磁場進行空間定位、通過圖像重建，形成磁共振圖像的方法和技術(shù)。三、MRI的特點1．具有較高的組織對比度和組織分辨力；2．多方位成像；3．多參數(shù)成像；4．能進行形態(tài)學(xué)、功能、組織化學(xué)和生物化學(xué)方面的研究；

5．多種特殊成像；

6．以射頻脈沖作為的能量源，對人體安全、無創(chuàng)；

7．

流動測量。四、MR臨床應(yīng)用1．用于各種疾病的檢查

：2．可以評價血液和腦脊液的流動：MRA（magneticresonanceangiography）技術(shù)顯示頭頸部血管狹窄、閉塞、畸形以及顱內(nèi)動脈。

3．可進行彌散成像、灌注成像以及腦皮層活動功能成像。

4．可進行MR波譜成像，分析組織的化學(xué)結(jié)構(gòu)。一、磁共振成像的物理基礎(chǔ)（一）產(chǎn)生核磁共振現(xiàn)象的基本條件

“核”：共振躍遷的原子核

“磁”：主磁場B0和射頻磁場RF

“共振”：當(dāng)射頻磁場的頻率與原子核進動的頻率一致時原子核吸收能量，發(fā)生能級間的共振躍遷。

核磁共振信號產(chǎn)生三個基本條件：1．能夠產(chǎn)生共振躍遷的原子核；2．恒定的靜磁場（外磁場、主磁場）；3．產(chǎn)生一定頻率電磁波的交變磁場（射頻磁場RF）。一、磁共振成像的物理基礎(chǔ)（二）原子核的特性原子核的自旋與磁矩原子組成？核組成？電子、質(zhì)子、中子有自旋特性。一、磁共振成像的物理基礎(chǔ)（二）原子核的特性1．自旋：原子核不停地繞其自身軸進行旋轉(zhuǎn)（spin）(象地球高速繞自轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn))。這種旋轉(zhuǎn)與圓線圈中的電流類似，會產(chǎn)生磁場；自旋(spin)原子核具有磁矩的原因。一、磁共振成像的物理基礎(chǔ)自旋與核磁地球自轉(zhuǎn)產(chǎn)生磁場原子核的質(zhì)子帶正電荷，其自旋產(chǎn)生的磁場稱為核磁，因而以前把磁共振成像稱為核磁共振成像（NMRI）。一、磁共振成像的物理基礎(chǔ)地磁、磁鐵、核磁示意圖一、磁共振成像的物理基礎(chǔ)（二）原子核的特性2．磁矩（1）條形磁鐵磁矩：μ=ml。（2）環(huán)形電流的磁矩：μ=IS一、磁共振成像的物理基礎(chǔ)（二）原子核的特性3．原子核的自旋角動量具有磁矩μ的原子核有一定的質(zhì)量和大小，所以原子核還具有自旋角動量P。

角動量：自旋角動量簡稱自旋。

自旋角動量P方向與自旋軸重合，其大?。?/p>

P=h[I(I+1)]1/2不同的原子核具有不同的I值，I的取值由組成原子核的質(zhì)子和中子的數(shù)量決定。

一、磁共振成像的物理基礎(chǔ)（二）原子核的特性3．原子核的自旋角動量自旋量子數(shù)I取值與核的中子數(shù)和質(zhì)子數(shù)有關(guān)：（1）偶偶核：質(zhì)子數(shù)、中子數(shù)都是偶數(shù)的核，I＝0，

（2）奇偶核：質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)中一個是奇數(shù)、一個是偶數(shù)的核，I＝1/2，3/2…等半整數(shù)。（3）奇奇核：質(zhì)子數(shù)、中子數(shù)都是奇數(shù)的核，I＝1，2…等正整數(shù)。凡I≠0的核都有自旋，產(chǎn)生核磁共振現(xiàn)象。一、磁共振成像的物理基礎(chǔ)（二）原子核的特性3．原子核的自旋角動量人體有1H、13C、19F、23Na、31P等百余種元素。生物組織中，1H占原子數(shù)量的2/3，1H為磁化最高的原子核，目前生物組織的磁共振成像主要是1H成像。二、靜磁場的作用1．具有較高的組織對比度和組織分辨力；2．多方位成像；3．多參數(shù)成像；4．能進行形態(tài)學(xué)、功能、組織化學(xué)和生物化學(xué)方面的研究；

5．多種特殊成像；

6．以射頻脈沖作為的能量源，對人體安全、無創(chuàng)；

7．

流動測量。人體內(nèi)有無數(shù)個氫質(zhì)子（每毫升水含氫質(zhì)子3×1022）每個氫質(zhì)子都自旋產(chǎn)生核磁現(xiàn)象人體象一塊大磁鐵嗎？二、靜磁場的作用通常情況下人體內(nèi)氫質(zhì)子的核磁狀態(tài)二、靜磁場的作用自然狀態(tài)下質(zhì)子的排列處于無序狀態(tài)，其南、北極的朝向是隨機的、瞬間即變的，每一瞬間不同朝向的質(zhì)子的磁力互相抵消，物質(zhì)不顯示磁性。二、靜磁場的作用（一）靜磁場中的磁化二、靜磁場的作用（一）靜磁場中的磁化一部分低能態(tài)質(zhì)子的磁矩μ與B0方向一致另一部分高能態(tài)質(zhì)子的μ與B0方向相反而且與B0同向排列的質(zhì)子數(shù)略多于反向質(zhì)子數(shù)。物質(zhì)在B0作用下，在磁場方向上產(chǎn)生磁性的過程稱磁化，其大小稱為磁化強度。二、靜磁場的作用（一）靜磁場中的磁化二、靜磁場的作用（一）靜磁場中的磁化依照量子物理學(xué)原理，原子核磁矩μN

（μ）進入B0后其空間取向發(fā)生量子化，即只能取一些確定的方向。μ在B0方向的投影是一些不連續(xù)的數(shù)值。μ的不同取向，形成它與B0相互作用能不同。μ與B0的相互作用能稱為位能。在B0中μ的位能為：二、靜磁場的作用（二）靜磁場中的能級分裂γ為原子核的磁旋比。γ是核磁矩μ與核角動量P之比，是一個原子核固有的特征值。不同的原子核有不同的γ值，每種原子核的γ是一常數(shù)，氫質(zhì)子的γ=42.5MHz/T；IZ為核磁矩在Z軸方向的投影的自旋量子數(shù)。二、靜磁場的作用（二）靜磁場中的能級分裂自旋核有一定的自旋角動量P和磁矩μ，在B0作用下，μ將如旋轉(zhuǎn)陀螺在地球引力場中旋進一樣運動，稱自旋核的旋進。二、靜磁場的作用（三）自旋核在靜磁場中的旋進取Z軸沿著B0方向，設(shè)μ與B0間的夾角為θ，μ的各坐標(biāo)分量如圖所示。μZ為常數(shù)，說明μ在Z軸上的投影是不變的。

二、靜磁場的作用（三）自旋核在靜磁場中的旋進質(zhì)子的進動過程，Z軸代表B0磁力線方向，箭頭代表某一方向的自旋質(zhì)子的矢量即質(zhì)子的μ

，其長短代表μ的大小。質(zhì)子進動的頻率非?？?，每秒進動的次數(shù)稱“進動頻率”（precessionfrequency）。進動頻率不是一個常數(shù)，是與所在B0的場強相關(guān)，即B0越強進動頻率越快，用拉莫方程表示：

1.0Tesla場強中1H的進動頻率為42.5MHz。二、靜磁場的作用（三）自旋核在靜磁場中的旋進所有置于B0內(nèi)的質(zhì)子，絕大多數(shù)沿與B0平行方向或反平行方向排列，其磁力互相抵消，僅處于低能級的數(shù)目略多于處于高能級的那一小部份質(zhì)子，其磁力沒有抵消而得以保持。二、靜磁場的作用（四）靜磁場中的宏觀效應(yīng)這些質(zhì)子排列方向相同，其μ矢量疊加，形成一個相應(yīng)的凈宏觀磁化矢量M0，該磁化矢量與B0方向（Z軸）相同，稱“縱向磁化矢量”MZ（longitudinalmagnetization）?！?/p>

MZ可被用于磁共振成像。二、靜磁場的作用（四）靜磁場中的宏觀效應(yīng)二、靜磁場的作用（四）靜磁場中的宏觀效應(yīng)1．磁化強度矢量M（magnetizationvector）：是單位體積內(nèi)μ的矢量和。

M的大小和方向用線段的長短和箭頭表示，可用M在磁場中的運動規(guī)律來表征核的集體行為。二、靜磁場的作用（五）靜磁化強度矢量

分析：①B0=0，自旋核系統(tǒng)中各原子μi方向是雜亂無章的，M=0。②原子核放入B0

，在B0作用下一邊自旋，一邊又圍繞B0方向以一定的角度和角速度旋進，并進行能級分裂。結(jié)果：位于低能級上的核數(shù)稍多于位于高能級上的核數(shù)，使得μ不能完全抵消。這時M在Z軸上的分量：MZ

≠0。二、靜磁場的作用（五）靜磁化強度矢量

1H核，各磁矩只取與B0同向或反向兩種狀態(tài)。這時系統(tǒng)被磁化了。二、靜磁場的作用（五）靜磁化強度矢量系統(tǒng)平衡時，

MXY＝0，M0=MZ，但MZ不可測。二、靜磁場的作用（五）靜磁化強度矢量影響M0的因素：（1）與B0、樣品所處的絕對溫度T有關(guān)：同樣T，B0大，M0大；同樣B0中，溫度T高，上、下能級間的核數(shù)差小，M0小；（2）與核總數(shù)N成正比：單位體積內(nèi)的μ越多，平衡分布時磁化效果越顯著；（3）與γ成正比：γ大的核種，宏觀磁化效應(yīng)M0大。二、靜磁場的作用（五）靜磁化強度矢量一、磁共振的產(chǎn)生（一）產(chǎn)生核磁共振現(xiàn)象的基本條件

“核”：共振躍遷的原子核

“磁”：主磁場B0和射頻磁場RF

“共振”：當(dāng)射頻磁場的頻率與原子核進動的頻率一致時原子核吸收能量，發(fā)生能級間的共振躍遷。

核磁共振信號產(chǎn)生三個基本條件：1．能夠產(chǎn)生共振躍遷的原子核；2．恒定的靜磁場（外磁場、主磁場）；3．產(chǎn)生一定頻率電磁波的交變磁場（射頻磁場RF）。MZ是MR成像中有用的磁化矢量，與B0平行疊加于B0

，但MZ不是振蕩磁場，無法檢測出來，不能直接用于成像。要檢測質(zhì)子的自旋、收集信號，只有在垂直于B0方向上有MXY。為檢測到特定質(zhì)子群的凈磁化矢量，并用于成像，需使MZ偏離B0方向。MRI中采用射頻脈沖（RF）作為激發(fā)源。

一、磁共振的產(chǎn)生★

MRI中的射頻脈沖必須具備條件：射頻脈沖的頻率與質(zhì)子的旋進頻率相同。已知B0及1H的γ值，可根據(jù)拉莫爾方程計算出使B0中的1H產(chǎn)生共振所需要的RF脈沖頻率。一、磁共振的產(chǎn)生一、磁共振的產(chǎn)生向B0內(nèi)的1H施加有拉莫爾頻率的RF脈沖，發(fā)生MR后產(chǎn)生兩個作用：（1）低能級質(zhì)子吸收RF脈沖能量后躍遷到高能級，使在B0中排列方向由同向變?yōu)榉聪?，抵消相同?shù)目低能級質(zhì)子的磁力，MZ變??；（2）受RF脈沖的磁化作用，旋進質(zhì)子趨向于射頻磁場方向變?yōu)橥?、同速運動，即處于“同相”（inphase）。在XY平面上疊加起來，形成橫向磁化（transversemagnetization）矢量MXY，MXY繼續(xù)繞Z軸旋進。新的M0偏離了Z軸。一、磁共振的產(chǎn)生（一）射頻脈沖的作用一、磁共振的產(chǎn)生（一）射頻脈沖的作用獲得的MXY不與B0疊加在一起，由于MXY的旋進，相當(dāng)于線圈內(nèi)磁場大小和方向的變化。根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)原理，通過閉合回路的磁通量發(fā)生變化時，產(chǎn)生感應(yīng)電壓。在線圈兩端會感應(yīng)出交流電動勢，這個電動勢即為線圈接收到的MR信號，該信號同樣具有旋進頻率。通過在XY平面設(shè)置接收線圈測定可得組織的MR信號（MXY

）。一、磁共振的產(chǎn)生（二）共振信號的產(chǎn)生一、磁共振的產(chǎn)生（二）共振信號的產(chǎn)生一、磁共振的產(chǎn)生（二）共振信號的產(chǎn)生在B0和B1的雙重作用下，M運動軌跡為螺旋線形，該運動方式稱為“章動”。一、磁共振的產(chǎn)生（二）共振信號的產(chǎn)生

RF脈沖發(fā)射結(jié)束時章動后的M與Z軸之間有一個夾角α，α稱為翻轉(zhuǎn)角（flipangle）。

α的大小與RF脈沖的強度及其持續(xù)時間τ成正比。使M翻轉(zhuǎn)到XY平面的RF脈沖稱90°脈沖；使M翻轉(zhuǎn)到B0反方向上的RF脈沖稱180°脈沖。使M偏離B0α角的RF脈沖稱α角脈沖。一、磁共振的產(chǎn)生（三）射頻脈沖的方式一、磁共振的產(chǎn)生（三）射頻脈沖的方式由脈沖發(fā)生器、射頻線圈、功率放大器等組成。1．射頻脈沖發(fā)生器：由能產(chǎn)生寬帶頻率的頻率合成器發(fā)出射頻脈沖。2．射頻線圈：由導(dǎo)線繞成的裝置，包括：。（1）發(fā)射線圈：用于發(fā)射RF脈沖。（2）接收線圈：用于檢測人體發(fā)出的MR信號。

一、磁共振的產(chǎn)生（四）射頻系統(tǒng)1．相位：平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)的矢量與某一參照軸的夾角稱為相位。同相位（in-phase）：多個矢量在空間的方向一致；

離相位（outofphase）：相位不一致；

相位重聚（re-phase）：由不同相位達到同相位的過程；

去相位（de-phase）：由同相位變成不同相位的過程。二、相位2．磁場中自旋之間的相位二、相位當(dāng)向置于B0中的人體發(fā)射RF脈沖后激發(fā)1H群，改變1H群的進動狀態(tài)，MZ逐漸變小，同時在XY平面產(chǎn)生MXY，產(chǎn)生MR信號。平衡態(tài)：人體進入B0后形成并保持穩(wěn)定的MZ的狀態(tài)。但是一種動態(tài)平衡，處于高、低兩種能級的質(zhì)子之間不斷地交換。激發(fā)態(tài)：系統(tǒng)吸收射頻能量后的不穩(wěn)定狀態(tài)。

三、自旋弛豫（一）弛豫概念實際成像中RF對自旋系統(tǒng)的激發(fā)作用是瞬間即逝，一旦RF脈沖停止，質(zhì)子即迅速由激發(fā)態(tài)向原來的平衡狀態(tài)恢復(fù)，“弛豫”（relaxation）：系統(tǒng)由激發(fā)態(tài)恢復(fù)至平衡狀態(tài)的過程。弛豫過程中同步發(fā)生：

縱向弛豫（longitudinalrelaxation）：縱向磁化矢量MZ逐步恢復(fù)的過程；橫向弛豫（transverserelaxation）：橫向磁化矢量MXY逐步消失的過程。三、自旋弛豫（一）弛豫概念★M的弛豫過程

縱向弛豫：RF脈沖停止后，MZ由最小恢復(fù)到原來大小的過程稱（自旋-晶格弛豫spin-latticerelaxation或T1弛豫）?？v向弛豫時間T1：T1=縱向磁化矢量從最小值恢復(fù)到平衡態(tài)磁化矢量63%的時間。三、自旋弛豫（二）縱向弛豫影響T1因素（1）縱向弛豫時間T1具有場強依賴性。在較強磁場中質(zhì)子的進動頻率較快，同種組織，B0的場強越高，T1就越長；反之則短。（2）T1與組織分子的大小有關(guān)。

中等大小的分子（脂肪分子）弛豫較快，T1較短；大分子（蛋白質(zhì)）的熱運動頻率較慢，水和蛋白的弛豫較慢，T1較長。三、自旋弛豫（二）縱向弛豫“飽和”的概念射頻脈沖激發(fā)后，縱向磁化矢量MZ被翻轉(zhuǎn)，然后MZ會慢慢恢復(fù)，但如果射頻脈沖之間的時間t間隔過短，則MZ僅有部分恢復(fù)，稱作部分飽和，組織信號有所降低；若縱向磁化MZ沒有恢復(fù)，稱作完全飽和，組織信號為零。三、自旋弛豫（二）縱向弛豫橫向弛豫：RF脈沖停止后，MXy逐漸消失的過程稱（自旋-自旋弛豫spin-spinrelaxation或T2弛豫）。T2=橫向磁化矢量減少到最大值的37%的時間。三、自旋弛豫（三）橫向弛豫三、自旋弛豫（三）橫向弛豫影響T2因素（1）組織的成份和結(jié)構(gòu)；（2）T2值的大小與B0場強大小無關(guān)。三、自旋弛豫（四）T1值和T2值比較縱向弛豫和橫向弛豫是同時發(fā)生的，T2值比T1值短，短多少依賴于組織的物理和化學(xué)結(jié)構(gòu)。純水中，T2值接近于T1值；在多數(shù)組織中，T2值比T1值短得多。

三、自旋弛豫（四）T1值和T2值比較組織T1

T2

質(zhì)子密度（%）0.2T1.0T1.5T脂肪白質(zhì)灰質(zhì)腦脊液肌肉2403904901400370--6208102500730--7189983000860607691140509.610.610.610.89.3由于MXY的進動和弛豫，在線圈兩端就會感應(yīng)出交流電勢，線圈接收到的電勢V的大小與MXY的大小有關(guān)：V∝MXYcosωt

V與MXY成正比，以拉莫頻率振蕩變化。

自由感應(yīng)衰減（freeinductiondecay，F(xiàn)ID）：90o脈沖后弛豫過程中，由于T2弛豫的影響，MXY隨時間衰減，磁共振信號呈指數(shù)曲線形式衰減的這個信號。四、自由感應(yīng)衰減信號FID信號的強度按指數(shù)規(guī)律衰減，強度的大小與T1、T2以及組織的ρ有關(guān)，F(xiàn)ID是MRI系統(tǒng)的信號源。

MR信號除FID，還有：自旋回波信號、梯度回波信號、刺激回波信號等，這些信號需要使用特定的射頻脈沖和梯度脈沖。四、自由感應(yīng)衰減信號不同組織之間信號強度的差異形成組織間對比，對比度的主要決定因素是：①T1的固有差別，即組織間T1值的差別；②T2的固有差別，即組織間T2值的差別；③組織氫質(zhì)子密度的差別；④流動效應(yīng)引起的差別。五、磁共振圖像的對比（一）影響磁共振圖像對比的主要因素五、磁共振圖像的對比（二）T1加權(quán)像

MR圖像組織T1值越短，信號越高，

T1值越長，信號越低；五、磁共振圖像的對比（三）T2加權(quán)像

MR圖像組織T2值越長，信號越高，

T2值越短，信號越低；一、梯度磁場（一）MRI系統(tǒng)的坐標(biāo)系按B0方向，MRI磁體分縱向磁場磁體和橫向磁場磁體，超導(dǎo)磁體都采用縱向磁場。

縱向磁場系統(tǒng)，Z軸定義為磁體的軸向，Z軸與被檢者體軸平行。Z軸與被檢者體軸平行。

X軸、Y軸及其正向通過右手規(guī)則定義，即以右手握住Z軸，當(dāng)右手的四個手指從正向X軸以90°轉(zhuǎn)向正向Y軸時，大拇指的指向是Z軸正向。一、梯度磁場（一）MRI系統(tǒng)的坐標(biāo)系梯度磁場是一個很弱的磁場，其峰值一般在10～25mT/m（新型的高檔機要高些），梯度磁場是由置于磁體內(nèi)的額外的梯度線圈產(chǎn)生的。一、梯度磁場（二）梯度磁場組成一、梯度磁場（二）梯度磁場組成位于磁場內(nèi)的梯度線圈一般為成對線圈，每對線圈內(nèi)的電流大小相等，極性相反。一對線圈在一個方向上產(chǎn)生一個強度呈線性變化的梯度磁場，一個線圈產(chǎn)生的磁場使B0增加一定的強度，而另一個線圈則使B0減小同樣的程度。

★梯度磁場的作用：使沿梯度方向的自旋質(zhì)子具有不同的磁場強度，因而有不同的共振頻率。某一位置的磁場是梯度磁場與B0疊加的結(jié)果。一、梯度磁場（二）梯度磁場組成在成像中使用三個正交方向的梯度磁場進行空間定位：

①一個方向的梯度用于RF脈沖選擇性的激發(fā)一個層面內(nèi)質(zhì)子的自旋；

②第二個梯度對沿層面內(nèi)一個方向的MR信號進行頻率空間編碼；

③第三個梯度對沿層面內(nèi)另一個方向的MR信號進行相位空間編碼。一、梯度磁場（二）梯度磁場組成應(yīng)用層面選擇（sliceselection）梯度后，組織質(zhì)子的共振頻率與沿Z軸方向的位置成線性相關(guān)。特定的共振頻率對應(yīng)于特定平面的質(zhì)子，這些平面垂直于Z軸。

如果在使用平面選擇梯度G的同時發(fā)射特定頻率的RF脈沖，則只有對應(yīng)于那個頻率的平面內(nèi)的質(zhì)子發(fā)生共振。

被激發(fā)的質(zhì)子的位置依賴于RF脈沖的頻率，通過增加或減少RF脈沖的頻率可以移動被激發(fā)平面的位置。二、磁共振空間定位技術(shù)（一）層面選擇梯度短時發(fā)射的RF脈沖是由一定范圍的頻率構(gòu)成的，這個頻率范圍稱作脈沖的帶寬。

一個RF脈沖可以激發(fā)共振頻率處于RF脈沖帶寬范圍內(nèi)的所有自旋質(zhì)子。結(jié)果是在層面選擇梯度G存在的情況下，RF脈沖激發(fā)一個具有有限厚度的組織層面。

層厚依賴于：①層面選擇梯度的大?。ㄐ甭剩虎谏漕l脈沖的帶寬。

二、磁共振空間定位技術(shù)（一）層面選擇梯度二、磁共振空間定位技術(shù)（一）層面選擇梯度層面選擇梯度G的大小是調(diào)整層面厚度的主要方法。

當(dāng)層面選擇梯度G增大時，跨越給定距離頻率范圍增加了，使具有固定帶寬的一個RF脈沖僅能激發(fā)較少的自旋質(zhì)子，層厚較小。使用較小的層面選擇梯度G和同樣的RF脈沖可以激發(fā)一個較厚層面。

二、磁共振空間定位技術(shù)（一）層面選擇梯度經(jīng)過選層，MR信號已被限定在指定平面內(nèi)，這時MR線圈中可得到成像層面內(nèi)所有質(zhì)子同時發(fā)出的復(fù)合共振信號。此時能否重建出二維圖像？

2DFT成像技術(shù)中，相位編碼梯度和頻率編碼梯度為平面內(nèi)定位梯度。二、磁共振空間定位技術(shù)（二）層面內(nèi)信號的定位二、磁共振空間定位技術(shù)（二）層面內(nèi)信號的定位1．相位編碼相位編碼就是通過梯度磁場G對選中層面內(nèi)各行間的體素進行相位標(biāo)定，實現(xiàn)行與行間體素位置識別的技術(shù)。

作用：確定層面內(nèi)一維方向的體素。

有多少個數(shù)據(jù)采集周期，該梯度就接通多少次，梯度脈沖的幅度變化多少次。

相位編碼梯度的一次變化稱一個相位編碼步(phaseencodingstep)。二、磁共振空間定位技術(shù)（二）層面內(nèi)信號的定位2．頻率編碼頻率編碼（frequencyencoding）：利用梯度磁場造成相關(guān)方向上各Mi旋進頻率的不同，并以此來標(biāo)記體素空間位置的編碼方法。二、磁共振空間定位技術(shù)（二）層面內(nèi)信號的定位

相位編碼形成的是一行行與GY相垂直的等自旋線（相位編碼線）

，頻率編碼的結(jié)果出現(xiàn)一列列與GX垂直的等自旋線（頻率編碼線）。等自旋線上所有體素Mi的旋進頻率均相同。頻率編碼梯度每個周期的頻率編碼脈沖均相同，即頻率編碼梯度以相同的幅度周期性重復(fù)出現(xiàn)。二、磁共振空間定位技術(shù)（二）層面內(nèi)信號的定位MRI線圈中接收到的信號是受激層面內(nèi)各體素所產(chǎn)生的MR信號的總和。

在二維成像技術(shù)中由于相位編碼梯度和頻率編碼梯度的共同作用，各相鄰體素產(chǎn)生的信號在頻率和相位上存在細微的差別，這種差別表現(xiàn)在相位編碼方向上是旋進相位的不同，在頻率編碼方向上是旋進頻率的不同。

通過2DFT，就可使以頻率和相位表示的差別轉(zhuǎn)換為體素空間位置的差別。

二、磁共振空間定位技術(shù)（二）層面內(nèi)信號的定位傅里葉變換：

測量的MR信號代表一個層面內(nèi)的無數(shù)個原子核發(fā)出的信號的總和，這個復(fù)合信號的大小是時間的函數(shù)，但是原子核的位置信息已經(jīng)以頻率和相位方式被編碼到信號中。如何從以時間變化的信號（時間域）中提取出特定的頻率成分（頻率域），采用FT方法。

FT中計算機進行解碼運算，解碼過程類似于人的耳朵能夠分辨出不同頻率的聲音。FT分解出在讀出期間每個頻率的信號。

三、圖像重建技術(shù)FT應(yīng)用于每個頻率編碼列的數(shù)據(jù)，提取出信號的頻率成分，確定沿X軸的不同位置的信號強度。再將信號強度以灰度值表示出來形成圖像。如果僅使用頻率編碼梯度，只能區(qū)分1D的空間位置，這種方法稱為1DFT圖像重建。

MRI中，經(jīng)RF脈沖激發(fā)和梯度磁場空間編碼后獲得復(fù)合圖像，然后還需由計算機將采集到的復(fù)合信號經(jīng)一系列過程轉(zhuǎn)換成圖像信號，復(fù)合信號轉(zhuǎn)換成MR圖像的方法稱為圖像重建。

三、圖像重建技術(shù)

相位編碼識別Y方向不同行的像素的位置，并將相位編碼方向進行FT，計算相應(yīng)行的信號強度。但是MR對相應(yīng)的識別有限，每次只識別一種相位，所以要完成多行的數(shù)據(jù)采集，必須重復(fù)多次相位編碼及測量，得到每行每列體素的信號強度，以及相應(yīng)的灰度值（即MR圖像），這是2DFT。

MRI中要求有多次的相位編碼，每次使用的相位編碼梯度的大小和持續(xù)時間都有一定改變。這些額外的相位編碼通常要求額外的RF脈沖激發(fā)，這些多次激發(fā)使MRI需要較長時間。三、圖像重建技術(shù)Ｋ-空間：傅里葉頻率空間，是一個抽象的頻率空間，是一個以空間頻率ω為單位的空間坐標(biāo)系所對應(yīng)的頻率空間。

如果ω僅位于一個平面內(nèi)，則K-空間為一個二維空間，用Kx和Ky代表兩個互相垂直方向的空間頻率。

如果ω位于三軸方向，則K-空間為一個三維空間，用Kx、Ky和Kz代表三個互相垂直方向的空間頻率。

四、K-空間的概念

K-空間的每一點代表具有相同ω的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)大小代表信號強度。

FID信號是以單一拉莫頻率振動的信號，不具備空間位置信息，也就不具備ω信息。但使用了梯度場后，MR信號具備了空間位置信息，同時具備ω信息。

MR信號具有不同的ω

，可放入K-空間不同位置的點上，K-空間每一點的灰度值代表具有一定ω的MR回波信號的強度，每個信號均來自于整個激發(fā)層面。MR信號填充到K-空間的位置（Kx和Ky值）由梯度GX和GY的大小及其作用時間決定。根據(jù)K-空間中每一點的信號強度及其所在位置，最終重建成一幅MR圖像。

四、K-空間的概念

K-空間每一點的信號對圖像的貢獻不一樣，K-空間中心部的信號具有較低的ω

，主要決定圖像的對比；K-空間邊緣部分的信號具有較高的ω

，主要決定圖像的分辨力。

K-空間中各點的數(shù)據(jù)是沿一定軌跡的順序填充的，這種按某種順序填充數(shù)據(jù)的方式稱為K-空間的軌跡（傅里葉線），K-空間的填充軌跡代表了成像中MR信號的采集過程。

四、K-空間的概念一、磁共振成像參數(shù)（一）MRI系統(tǒng)的坐標(biāo)系按B0方向，MRI磁體分縱向磁場磁體和橫向磁場磁體，超導(dǎo)磁體都采用縱向磁場。

縱向磁場系統(tǒng)，Z軸定義為磁體的軸向，Z軸與被檢者體軸平行。組織內(nèi)在參數(shù)：①自旋核子密度②T1③T2④化學(xué)位移⑤流體外在序列參數(shù)：①重復(fù)時間（TR）②回波時間（TE）③反轉(zhuǎn)時間（TI）④脈沖激勵角度（FA）一、磁共振成像參數(shù)磁共振成像的脈沖序列實際上是各種參數(shù)測量技術(shù)的總稱。質(zhì)子密度、T1弛豫時間、T2弛豫時間以及流動效應(yīng)等都是組織的特異性參數(shù),通過它們的表達可以推知組織的結(jié)構(gòu)甚至功能狀態(tài)。一、磁共振成像參數(shù)（一）什么是序列成像序列由RF脈沖和梯度脈沖組成，其中：RF脈沖是MR信號的激勵源，其能量由自旋核吸收后又以RF波的形式釋放。梯度脈沖（梯度場）作用是空間定位和信號的讀取，在某些序列中也參與激勵。序列方式不同，T1、T2和PD不同,組織的MR信號有明顯的變化。一、磁共振成像參數(shù)（一）什么是序列目前臨床MR檢查中最基本、最常用的脈沖序列之一。自旋回波是指以90°脈沖開始,后續(xù)以180°相位重聚焦脈沖,以獲得有用信號的脈沖序列。二、自旋回波序列（SE）

SE序列以90°RF激勵脈沖開始，繼而施加一次或多次180°脈沖產(chǎn)生自旋回波信號。二、自旋回波序列（SE）(一)單回波序列構(gòu)成及意義

1.單回波SE序列特點：在SE中，在90°脈沖后僅使用一次180°脈沖，取得一次回波。在實際工作中常用于獲取Tl加權(quán)圖像（T1WI）。二、自旋回波序列（SE）(一)單回波序列構(gòu)成及意義

2.單回波序列的臨床應(yīng)用為標(biāo)準(zhǔn)成像序列，適用于絕大多數(shù)MR檢查的病人。其中T1WI適用于顯示解剖結(jié)構(gòu)，也是增強檢查的常規(guī)序列。其中T2WI用于顯示水腫和液體，為高信號。其中PDWI可較好顯示血管結(jié)構(gòu)。二、自旋回波序列（SE）(一)單回波序列構(gòu)成及意義①T1WI：短TE，10-20ms。短TR，300-600ms。掃描時間一般為4-6min。②T2WI：長TE，80ms。長TR，2000-3000ms；③PDWI：短TE，20ms。長TR，2000-3000ms。T2WI和PDWI掃描時間比TlWI長。二、自旋回波序列（SE）(一)單回波序列構(gòu)成及意義評價：SE序列可以克服外磁場不均勻造成的許多弊端，對常見的偽影不敏感。主要優(yōu)點:圖像質(zhì)量高，用途廣、可獲得對顯示病變敏感的真正T2WI。主要缺點:掃描時間相對較長。二、自旋回波序列（SE）(一)單回波序列構(gòu)成及意義二、自旋回波序列（SE）(二)多回波SE序列：SE中縮短TR,縱向磁矢量不可能恢復(fù)至原來狀態(tài)，下一個90°脈沖來后組織的MR信號將會很弱。須施加小于90°脈沖(15°、30°、60°)才行，但此時沒有足夠時間應(yīng)用180°相位重聚脈沖，只有在頻率編碼梯度上應(yīng)用梯度反轉(zhuǎn)技術(shù)來聚相位，產(chǎn)生回波信號,故名梯度回波。二、自旋回波序列（SE）(二)多回波SE序列：在90°脈沖后使用多次180°相位重聚焦脈沖，則產(chǎn)生多個回波信號。使用短TE、長TR取得的第一次回波產(chǎn)生質(zhì)子密度加權(quán)圖像（PDWI）.使用長TE、長TR取得的第二次回波用于產(chǎn)生T2加權(quán)圖像（T2WI）。二、自旋回波序列（SE）(二)多回波SE序列：

梯度回波(GRE)是指通過梯度場方向的翻轉(zhuǎn)來產(chǎn)生回波信號，掃描速度快，信噪比高。SE和GRE的主要區(qū)別是后者使用小于90°RF脈沖激勵，用翻轉(zhuǎn)梯度取代180°脈沖。臨床應(yīng)用：獲得真正的T2WI，適用于腦、關(guān)節(jié)的成像，可進行2D、3D容積采集。主要優(yōu)點：掃描時間短，獲得真正的T2加權(quán)效果；可進行2D、3D容積采集。與SE相比:它可用于快速成像及評價血液、腦脊液的運動等，是目前較有開發(fā)前途的序列。