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1、学习好资料 欢迎下载 MRI 学习笔记 绪论 1, 七种医学成像设备的区分（见下图） 2, 医用核磁共振成像设备（ MRI 定义） -Magnetic Resonance Imaging 在人体施加强磁场及射频照射,在梯度场的作用下,扫描人体内部结构,由运算机合成断层影像的诊断设备 3, MRI 的用途 解剖结构成像（特别是针对软组织,神经系统和大部分的组织器官的成像成效很好） 功能成像 遗留问题 ： MR 波谱, MR 扩散（弥散）成像 4, 核磁共振成像的进展历程 1913 年 Wolfgans Pauli 提出核磁共振现象, 1922 年获诺贝尔奖 1939 年 Rabi 设计出第一个核

2、磁共振试验（氢分子,高真空条件） 1946 年 Bloch 和 Purcell 分别对液体水,石蜡进行了核磁共振试验 Edward Purcell ）同时发觉核磁共振现象 1946 年,斯坦福高校的布洛赫（ Felix Bloch ）和哈佛高校的波赛尔（ 第 1 页,共 44 页学习好资料 欢迎下载 1970 年 Damadian 发觉正常组织与恶性肿瘤的 NMR 信号明显不同, 认为利用 NMR 对生物体进行成像是有可能 的； Damadian 建成人类史上第一台全身核磁共振成像装置； 1972 年 Paul Lauterbur 指出利用 NMR 信号完全可以重建图像, 提出可以在 叠加可控

3、弱梯度场 下, 将同一频率成 像层分别出来； 5, 核磁共振生产厂商 6,课后摸索题 1） NMR 的英文全称是 nuclear Magnetic Resonance 2） NMR 现象是 1913 年 pauli 发觉的, 1922 年获奖 3） Paul Lauterbur 提出利用线性梯度场进行选择勉励 4） 由于水中的 H1元素丰度大,且； ；（复习其次章可知答案） 第一章 MRI 物理基础 1, I 确定规律（ I 为自旋量子数, Z 为质子数, A-Z 为中子数）（有奇数的就能产生塞曼能级跃迁） Z A-Z I 举例 偶数 偶数 0第 2 页,共 44 页学习好资料 欢迎下载 奇数

4、 奇数 正整数 奇数 偶数 半正整数 偶数 奇数 半正整数 如原子核的 I=0 ,就不能用于观看 NMR 现象； 2, 自旋磁矩 与自旋角动量 的关系（自旋是原子核的內禀属性） （ 为旋磁比,是个常量,与原子核的种类有关） 3, 原子核在静磁场 B 中收到的力矩 L 和势能 E 力矩 L： 势能 E： （势能 E 是不连续的,符合 Zeeman 能级,相邻能级间隔 ,即 ,经磁场场强越大,能 级差越大） 摸索题：为什么 I=0 的原子核不能观看核磁共振现象？ 答：由于 I=0 的原子核无法进行能级跃迁,也就无法对外辐射或者吸取能量,也就观看不到 NMR 现象； 4, 自旋磁矩 在静磁场中的进动

5、（外磁场是 Z 方向上的静磁。 运算得到进动角速度为： 拉莫尔进动频率： 说明：在旋转坐标系 R 中, 是静止的；旋转坐标系 R 以 角速度围着试验室坐标系 L 转动；在试验室坐标系 L第 3 页,共 44 页学习好资料 欢迎下载 中, 绕 Z 轴以 角速度进动； （留意 1 T = 1*104 G ,记住结论 氢一在 条件下的 larmor 进动频率为 42.6MHz ） 5, 静磁场在 NMR 的作用 1） 产生塞曼能级 2） 产生 larmor 进动频率 6, NMR 信号的产生 B0 沿着 Z 轴方向, RF 。ㄉ淦党。┦茄 x 方向的交变磁场 原子核可能绕 B0 磁场方向向顺时针

6、进动,也可能向逆时针进动,但是每个原子核只能有一种情形显现； 引入 RF 场后,当 时,在旋转坐标系 R 中, 绕 B1 缓慢进动；在试验室坐标系 L 中,旋转坐标系 R 绕 oz 以 旋转,所以 与 B0 的夹角在变化,原子核产生能级跃迁,产生 NMR 信号 7, 发生核磁共振现象的条件： 其中, （顺时针用 c 表示,逆时针用 a 表示,仅有一个有效） 第 4 页,共 44 页学习好资料 欢迎下载 8, 翻转角 FA （翻转角的大小与 B1 大小和作用时间 有关） ） （为何右边要除以 2 ？ - 由于 B1 = Bx0/2 9, 当 时,如差异不大,仍可以得到 NMR 信号,且得到的信号

7、小于共振信号；而差异明显时,没有 NMR 信号； 10 , MRI 简洁量子理论 1） 磁偶极跃迁选择定就 当核系处于热平稳状态 时,各个能级的粒子数分布准从 Boltzmann 分布,低能级粒 子数大于高能级粒子数；核系吸取大于辐射； 高低能级的粒子数比值： 要提高 NMR 信号,就要让两个能级的粒子数差别大一些,可以提高 B0 ,或者降低 T（ B0 为静磁场强度, T 为外界温度） 2） 受激跃迁 核系从 RF 场吸取能量,使高低能级粒子数趋于一样； （ 粒子数相等 ） 3） 热弛豫跃迁 核系将能量传递给晶格导致粒子数分布趋于热平稳分布； （ 粒子数不等 ） 为了观看到较强的 NMR 信

8、号,需要 接受高。ㄇ烤泊懦 B0 ）,低温存适当的 RF 场场强 ； 11 , 核系 静磁化强度 M （M 是针对整个核系的）与弛豫过程 第 5 页,共 44 页学习好资料 欢迎下载 1） 如核系处于静磁场 B0 中,全部的 绕 B0 进动； M 在 Z 方向的投影不为 0 ；M 在 oxy 平面的投影仍为 0；核 系被磁化； 2） 在 RF 作用下, M 偏离平稳态,然而 叫弛豫过程； M 偏离平稳态不能长期保持,会自动向热平稳态复原,这个复原的过程 3） 引起 M 转变的因素：外磁。 B0 和 B1 ）,弛豫过程 12 , 弛豫时间常数 - 晶格弛豫时间常数,描述 M Z 的复原速率）

9、 1） T1 - 纵向弛豫时间常数（自旋 T1 对应着 M Z 复原 到 63% 的时刻 软组织的 T1 比流体或固体的低 影响 T1 的因素有, 热跃迁几率和 B0 , B0 越大 T1 就越大； 运算公式： （ 1/e = 37% ） 2） T2 - 横向弛豫时间常数（自旋 - 自旋弛豫时间常数,描述横向磁化强度矢量的衰减速率） T2 对应着 M Z 衰减 到 37% 的时刻 影响 T2 的因素有, B0 的非均匀性（外因） 和同类磁等价核的偶极相互作用（内因） ； T2* 表示 T2 受 B0 非均匀性影响, 1/T2* = 1/T2 + 1/T2 T1 和 T2 , T2* 的关系：

10、T2* T2 T1 13 , 运算公式： 或者 （ t1 和 t2 为图像上任意两点） 组织弛豫的准备因素 1） 组织的含水量 2） 水的杂乱无章的运动 3） 大分子的运动：低频条件下,对弛豫的影响大 4） 脂肪含量 ：级性膜质 T2 较短,非极性脂质 5） 顺磁性粒子的作用：是 T1 , T2 变短 T2 较长,一般脂质 T1 较短（脑组织除外） 14 , Bloch 方程 学习好资料 欢迎下载 1）影响 M 变化的因素有 , B0 静磁场和 B1 RF 射频场,弛豫过程的 T1 和 T2 15 , 发生 NMR 的外磁场条件为： 1） B0 平行于 Z 轴, BZ = B0 2） B1 垂

11、直于 B0 ,且 B10 时 B1 的顺时针重量有效,当 16 , 样品对 RF 能量的吸取功率谱的含义 平均吸取功率表达式 0 时, B1 的逆时针重量有效） 1） 如 时,为不饱和状态,粒子差异较大,频域窄,波峰大 2） 如 时,为饱和状态,频域宽,波峰小 如下图所示： 17 , NMR 波谱 1） NMR 谱线受影响的因素：原子核间的相互作用 2） NMR 谱线要争论 谱线宽度 和 谱线位置 在理想情形下, NMR 谱线宽度是无限窄的,就如同冲激信号,而受各种因素影响,使谱线有确定的宽度； 3） 影响谱线宽度的因素 第 7 页,共 44 页学习好资料 欢迎下载 1. 谱线的自然宽度 遵从

12、能量与时间的不确定关系： 如粒子永久的停留在某一能级上,谱线的宽度为 0 ,反之寿命越短,谱线越宽； RF 场的作用就是让粒子停留在某能级上的平均寿命降低,导致谱线展宽 ； 2. 偶极加宽（受到邻近原子核产生磁场的作用） 3. 非均匀加宽（静磁场的不均匀,主要针对液体而言） 4. 其他因素加宽 4 ）谱线的形状与面积 Lorenz 线型（液体） - 陡峭,斜率大 Gauss 线型（固体） - 比较平整,斜率小 （如发生饱和现象,谱线将大大加宽） 18 , 化学位移（对应谱线位置） 1） 同种原子核在不同的化合物中,由于磁屏蔽不同,其核磁共振条件不同（谱线位置不同） ； 同种原子核在同一化合物中

13、,由于化学环境不同,其核磁共振条件不同； 解 释 ： 原 子 核 实 际 感 受 到 的 磁 场 是 B0 与 核 外 电 子 云 感 应 电 流 产 生 磁 场 的 合 磁 场 B0 , 公 式 为 , 为屏蔽因子,化学环境不同时 不同； 其次章 MR 信号 1, MR 信号主要的五大类（明确是 RF 射频作用后线圈接收到的信号） FID 信号（自由感应衰减信号） SE 信号（自旋回波信号） Hahn 信号（ Hahn 回波信号） SSE 信号（或者 STE 信号,受激回波信号） GRE 信号（梯度回波信号 ） 第 8 页,共 44 页学习好资料 欢迎下载 2, FID 信号 1） FID

14、信号的产生： 令 ,样品从 RF 场吸取能量, M0 会偏离 B0 场方向,在 RF 脉冲作用后, M 逐步向热平稳态复原, 在复原过程中,位于 xoy 平面内的接收线圈有 FID 信号； 2） FID 信号的特点： 1. FID 信号在 B0 非均匀的情形下,只能得到 T2* ,不能够得到 T2 （ T2 为横向弛豫时间常数） 2. FID 信号具有非对称性,不适用于重建算法 3. FID 信号对 B0 场非均匀性很敏捷,能够在较短时间内衰减为 0 ,并且 FID 信号也很弱（目前很少应用） 3, SE 信号（自旋回波信号） 1） SE 信号的产生： 利用 90 度 -180 度的 RF 脉

15、冲序列, 时间上有对称性, 获得的信号与 180 度脉冲的时间间隔等于 180 度脉冲到 90 度脉冲的时间间隔 2） TR（ Repetition Time 重复时间） 指 脉冲序列执行一次所需要的时间 在 SE 序列中, TR 是指两个 90 度脉冲中点间的时间间隔 在其他序列中, TR 是指第一个激发脉冲到下一个周期激发脉冲的时间间隔 3） TE（Echo Time 回波时间） 指 产生宏观横向磁化矢量 M 的脉冲的中点到回波中点的时间间隔 在 SE 序列中, TE 是指 90 度脉冲中点到自旋回波中点的时间间隔 4） SE 信号的特点： 1. 可以测量 T2 2. B0 非均匀性产生的

16、影响是可逆的 4, Hahn 信号（ Hahn 回波信号） 1） Hahn 回波信号的产生： 第 9 页,共 44 页学习好资料 欢迎下载 施加任意角度的 RF 脉冲即可产生 Hahn 回波 2） Hahn 回波信号的特点： 1. 不能够像 SE 信号一样,利用全部的自旋重聚,因此幅度比 SE 信号小 2. Hahn 回波与 T2 有关,且每个回波都可以被后面的 RF 脉冲进一步相位重聚 5, SSE 信号（ STE 信号） 1） SSE 受激回波信号的产生： 3 个或 3 个以上的 RF 脉冲作用后,就能够产生 SSE 受激回波信号 2） SSE 受激回波信号的特点： 1. 在相同 TE 回

17、波时间的条件下, SSE 受激回波信号的幅度小于 SE 自旋回波信号的幅度 （由于 SSE 只利用了 部分磁矩的重聚） 2. 其次脉冲到第三脉冲的间隔可以比 TE 回波时间大,大间隔可以提高对流淌和扩散的敏捷性 3. SSE 受激回波信号可以运用于,超快速成像,流淌跟踪,心脏黑血成像等 6, GRE 信号 1） GRE 梯度回波信号的产生： 通过小于 90 度的勉励脉冲作用后（即小 FA）,利用梯度场的极性反转产生回波（这里的梯度场与后面章节引 入的是相同性质的梯度场,并且这里的梯度场为 FE 频率编码梯度。 质子先进行自旋散相,反转梯度场后,自旋逐步相位重聚 2） GRE 梯度回波信号的特

18、点： 1. 能够快速成像,可以使用比 SE 信号更短的 TR, TE 2. 小 FA 并且没有使用 180 度 RF 脉冲,使得 SAR 特定吸取率降低,并且适合做质子密度加权像 3. 可以得到比 SE 序列更多的层面,适合做 3D 采集 4. T2*W （T2* 加权像）图像质量较差 5. 信噪比比 SE 信号。ㄔ肷隙啵 6. 引入了其次类化学位移伪影 第 10 页,共 44 页学习好资料 欢迎下载 7. 磁场非均匀性导致信号丢失,在长 TE 的时候更加明显,磁化率效应（产生斑马条纹） 7, 补充 1） T2-Map 技术 1. 利用两个 TE 回波时间值扫描得到的图像运算 T2 2.

19、利用多个 TE 值得到的图像运算 T2 2） SE 自旋回波信号 和 GRE 梯度回波信号 的对比 1. SE 的 SNR 信噪比高于 GRE 2. GRE 的速度比 SE 快 3. GRE 的伪影比 SE 多 4. SE 可以得到 T2 对比度加权像,而 GRE 只能得到 T2* 对比度加权像 8, 复习题目 第三章 MR 图像对比度 1, 对比度 1） 组织的物理特性的差异形成不同组织的信号差异,从而形成图像灰度差异 - 对比度 2） 好的对比度可以使图像上的组织之间有较好的区分 3） MRI 对比度的优点： 1. 具有多种对比度特性 第 11 页,共 44 页2. 灵敏度高,特异性好 学

20、习好资料 欢迎下载 4） 影响 MRI 对比度的因素： 1. 脉冲序列的种类 2. 序列参数（ TR 重复时间, TE 回波时间, FA 翻转角） 3. 磁化率效应 4. 流淌 5. 化学位移 6. 造影剂 5） MRI 对比度图像的种类 1. PDW 质子密度加权像 2. T1 纵向弛豫时间加权像 3. T2 横向弛豫时间加权像 2, PDW 质子密度加权像 1） 对比的是质子密度的差异,一般灰质比白质亮,脂肪和不流淌液体比较亮,而骨是黑的； 2） 抑制 T1 和 T2 对信号的贡献,序列参数上应设置为 长 TR 和 短 TE 3, T1 纵向弛豫时间加权像 1） 对比的是 T1 纵向弛豫时

21、间,例如 T1 脂肪 T1CSF 脑脊液 ,所以脂肪是亮的,脑脊液是暗的 2 ）加强 T1 对信号的贡献,抑制 T2 对信号的贡献,序列参数上应设置为 短 TR 和 短 TE 4, T2 横向弛豫时间加权像 1） 对比的是 T2 横向弛豫时间,例如 T2 脂肪 T2CSF 脑脊液 ,所以脂肪是暗的,脑脊液是亮的（与 T1 加权像 相反） 第 12 页,共 44 页2） 抑制 T1 对信号的贡献,加强 学习好资料 欢迎下载 和 长 TE T2 对信号的贡献,序列参数应设为 长 TR 5, 补充： 1） TR 和 TE 判定长短的范畴 2） 小 FA 会抑制 T1 加权像,提高 PDW 质子密度加

22、权像 缘由是 小 FA 使 M0 的偏移角度较小,在短时间内可以复原到原状态,即 T1 很短,相对 T1 , TR 较长,故抑 制 T1W 3） 在 GRE 梯度回波序列中,需要特别留意当 6, 复习题目 第四章 MRI 成像基础 1, RF 脉冲分类 1） RF 脉冲的功能： 长 TE 时,影响 T2*W （ T2* 时间加权像） ,判定依据同上述 1. RF 脉冲激发质子自旋产生共振,并且使核系 M0 磁化强度矢量发生偏转 2. 具备 勉励,反转,重聚焦 的功能 2） 描述 RF 脉冲的参数 1. 翻转角 FA 第 13 页,共 44 页2. 中心频率 f0 学习好资料 欢迎下载 3. 强

23、度 A 4. 带宽 BW 5. 波形 3） RF 脉冲的分类 1. 按选择特性分类（选择性激发脉冲,非选择性激发脉冲） 2. 按绝热特性分类（绝热特性脉冲,非绝热特性脉冲） 3. 按波形种类分类（高斯脉冲, Sinc 脉冲, SLR 脉冲,矩形脉冲； ；） 4. 按域特性分类（空间域,波谱域） 2, 选择特性 1） 空间选择性激发 RF 脉冲 1 软脉冲,勉励特定层面 2 在时间域上,连续时间长,强度小 3 在频域上,带宽较窄,只有 n kHz 4 理想状况下,只能选择一个位置的层面,其他层面不被选择,一般用于 2D 成像,和对应一些区域做饱和 处理 2） 空间波谱选择性激发 RF 脉冲 1.

24、 软脉冲,勉励 特定层面 和 特定化学类型 2. 优点是,连续时间短,对 RF 场的非均匀性不太敏捷 3. 缺点是,空间选择性不好,最小层厚比较大（ 1-10mm ） 3） 非选择性激发 RF 脉冲 1 硬脉冲 2 在时间域上,时间较短,强度高 3 在频域上,带宽大 第 14 页,共 44 页学习好资料 欢迎下载 4 激发线圈内全部质子的自旋,一般用于 3, 绝热特性 1） 非绝热脉冲 1. 遵从 2. 大部分 MRI 序列多用非绝热脉冲 3D 成像和无梯度场时的饱和处理 3. 缺点是,对 RF 场的非均匀性比较敏捷 2） 绝热脉冲 1. 不遵从 2. 需要 RF 场的调制频率很低,等效磁场高

25、 4, 波形种类特性 1） 高斯 RF 脉冲 1. 高斯 RF 脉冲的连续时间和频率是呈反比关系,即连续时间越长,带宽越小 2. 高斯 RF 脉冲的频率选择性不好,边界：脱映っ飨,较少用在勉励和选层上 2） Sinc RF 脉冲（目前应用最多的 RF 脉冲） 1. sinc 函数 sinct = sint/t ,在频域上的波形为矩形, 幅值为 B1 大小,频域范畴 -fmax,fmax, 带宽 BW = 2*fmax 2. 可用于选择性勉励和饱和聚焦 3. 对 sinc 函数进行截尾处理,但是该 RF 脉冲经过 FT 傅里叶变换后,会产生波纹,对应图像的截尾伪影 4. 利用变： si

26、nc RF 脉冲进行处理,可降低截尾效应（振铃效应） ,并使 RF 场包络线平滑 第 15 页,共 44 页5. 学习好资料 欢迎下载 FA 翻转角时,由于 Bloch 方程的非 较小 FA 翻转角时, sincRF 脉冲可以进行更好的选层勉励,而较大的 线性导致选层成效变差 5, 域特性 1） 空间域 2） 波谱域 3） 空间 -波谱域 6, 空间编码（针对 2D 成像方面） 1） 三个方面的编码,层面选择,频率编码,相位编码 2） 拉莫尔进动频率的变化, （加上了梯度场的影响） 7, 层面选择 Gs 1） 目的在于,让一个窄带内的自旋被激发,实现层面内的信息成像 2） 层面选择由 层面选择

27、梯度场 Gs 和 选择性 RF 脉冲（软脉冲） 完成 3） RF 射频的频率为 ,在梯度场 Gs 的作用下,沿 B0 方向,每个位置的拉莫尔进动频率是不 一样的, Z0 代表的是位置, Gz 表示梯度场场强,选层位置可以通过调整 RF 中心频率来实现 4） 层厚与带宽的关系： 由公式 可得, ,即层厚 与带宽 BW（ ）成正比, 而与梯度场 Gz 成反比 5） 一次扫描可得到的层面数目,与 TR, TE, RF 脉冲的数目和连续时间,梯度场 G 等有关 最大层面数（近似值） AA 为物体的大小 或者 ,就能解决问题； 例如： 可识别相位范畴为 -180 度 ,180 度 ,FOV 外的相位为

28、200 度, 相对与 180 度, 高了 20 度, 系统会识别为,比 -180 度高 20 度,也就是 -160 度,在可识别范畴,所以成像成效是,物体位置从实际 的上面变成了下面,产生折叠现象； 梯度系统的 DA 错误导致的折叠现象 3 解决方法 : 增大 FOV 对应的信噪比 SNR 会增加,但是空间辨论率下降,显示了不感爱好的组织； 可以保持高辨论率,但是要通过增加相位编码步数 Np 实现,而扫描时间会增加； 学习好资料 欢迎下载 过采样技术 频率过采样（一般不用） 相位过采样 相位方向 FOV 加倍 相位编码步数 Np 加倍（保持高分） 平均勉励次数 NEX 减半（保持扫描时间,但是

29、降低了信噪比 SNR ） 转变编码方向 将物体厚度较小的方向作为相位编码方向（例如腹部） 利用表面线圈（只接收线圈） 只接收线圈掩盖区域组织的信号, 空间预饱和技术 起抑制作用,使边界不锐利 变密度 K 空间采样 FOV 小,信噪比 SNR 高,但是图像均匀性差 能量主要集中在 K 空间中部, K 空间中部采样密集, K 空间外围采样稀疏 能够获得高辨论率和最小折叠伪影的图像,并且扫描时间不变 主要应用于心脏成像 2） 化学位移伪影 （重点） 1 表现： FE 频率编码方向错误定位,高频段显现黑色条带,低频段显现白色条带, 2 成因： 由于氢 1 在不同的化合物中,产生的共振频率有差别,如脂肪

30、中的氢 1 的共振频率比水中的氢 1 的共振频 率低,所以在频率编码时, 当到达某频率触发水的氢 1 产生信号, 而对应的脂肪中的氢 1 在较低的频率时, 已经产生信号了,所以会导致低频时的信号会强一些显现白条带,而高频时的信号会弱一些显现黑条带； 化学位移运算公式： chem shift = ,可知高静磁场和低带宽会导致严肃 第 32 页,共 44 页学习好资料 欢迎下载 的化学位移； FOV 的大小准备了 BW 带宽： 3 解决方法： 化学位移伪影不行能根除,只能抑制 转变相位,频率编码的方向 降低 B0 （在实际应用中基本不用这种方法,由于 MRI 仪器的静磁场一般都是固定好的,像 1.

31、5T , 3T 等） 增加 BW 带宽 增长 TE（使脂肪信号有更加明显的衰减,脂肪的 脂肪抑制技术（ IR 序列作用） 3） 其次类化学位移伪影 1. 表现： T1 很短, T2 也短） 2. 只显现在梯度回波序列中,并且 PE 相位编码方向和 FE 频率编码方向都会显现黑色边缘 成因： 脂肪中的氢 1 和水中的氢 1 显现周期性的同相或者不同相 3. 不显现在以 SE 自旋回波为信号源的序列中（由于存在 180 度重聚） 解决方法： 选择适当的 TE,使水内的和脂肪内的氢 1 同相 增加 RBW （RBW 为带宽） 脂肪抑制 4） 截尾伪影 1. 表现： - 衰减条带 2. 在有限范畴内产

32、生伪影 成因： 采样稀疏,数据连续性差 第 33 页,共 44 页3. 学习好资料 欢迎下载 FOV ） 解决方法： Nf 频率编码步数,降低 减小像素尺寸（ 增加 Np 相位编码步数,增加 5） 部分容积效应伪影 1 表现： 成像信息比较多和杂（一般临床也比较关注这样的图像） 2 成因： 扫描层厚较大 3 解决方法： 扫描层厚减小 6） 信号限幅伪影 1. 表现： 整幅图像信号反常,对比反常（应当高亮的地方很暗） 2. 成因： 信号强度超过了运算机能够处理的范畴 3. 解决方法： RF 信号接收衰减,使用大线圈,调整扫描参数（层厚） 小结： 折叠伪影 发生在 PE 相位编码方向 化学位移伪影

33、 发生在 FE 频率编码方向 其次化学位移伪影 发生在梯度回波序列中, FE 频率编码方向和 PE 相位编码方向都会显现黑色边缘 截尾伪影 发生在 PE 编码方向,因采样稀疏 部分容积效应伪影 发生在层厚较大的图像中 信号限幅伪影 发生在信号超过 ADC 模数转换器的处理范畴的情形 3, 与病人相关的伪影 第 34 页,共 44 页学习好资料 欢迎下载 周期性运动 1. 表现： 在 PE 相位编码方向上, 显现等间隔的伪影 ；伪影强度与运动组织和运动幅度有关；间隔与 TR 和物体的运动 周期有关 2. 解决方法： K 空间饱和技术,调整参数增大伪影间隔,交换编码方向,使用心电门控,流淌补偿技术

34、仍有图像处理技术 随机性运动 1. 表现： 2. 图像：磺, 在 PE 相位编码方向上产生平行条带 （区分截尾伪影的衰减条带） ,运动导致信号匹配产生误 差 解决方法： 使病人寂静,呼吸门控,呼吸补偿, ECG 门控,导航回波技术,药物注射使肠蠕动降低,注射冷静剂,空间 预饱和技术,快速成像技术等 3. 补充： - 使 TR 与呼吸的速率同步,保持在同一位置测量,但耗时长 呼吸门控 呼吸补偿 - K 空间中心线在运动幅度最低时采集, K 空间外围线在运动幅度最大时采集,耗时较呼吸门控少 相位编码方向的设置原就 - 选择解剖径向较短的方向（削减折叠伪影和扫描时间） 4, 与 RF 场相关的伪

35、影 1） 串扰伪影 表现：图像：,结构不清晰, 转变对比度或者降低信号,在 IR 和 FSE 序列中更加明显 成因： RF 脉冲经过 傅里叶变换 后不是理想的矩形, 相邻层面显现串扰 解决方法：增加层间隔（但会增加小病灶的漏检率） , 100% 间隔交叉扫描,使 RF 脉冲经 FT 作用后的波形更 接近矩形 2） RF 非均匀激发伪影 第 35 页,共 44 页学习好资料 欢迎下载 表现： 图像显现暗,亮区域 成因： RF 脉冲的各向异性和电磁波在体内的衰减,导致 RF 非均匀 解决方法：做好线圈和系统的检查,仍有病人的检查 3） RF 拉链伪影 表现： 沿 FE 方向 ,在 0 相位处 显

36、现交替的暗,亮点 成因：对于 FID 序列,由于 180 度脉冲的边瓣与 FID 信号有重叠（ FID 信号衰减不完全） 对于 SSE 序列, RF 脉冲的作用可能显现 SSE,而 SSE 没有经过相位编码（？不懂） 解决方法：对于 FID 信号,增加 TE（即增加 FID 与 180 度 RF 脉冲间隔）,增加层厚（大带宽 RF 脉冲对应时 间域内窄的 RF 信号,降低重合机会） （不懂？） 对于 SSE 信号,使用破坏方法,调剂传输器 4） RF 馈穿拉链伪影 表现 ：在 PE 方向上,在 0 频率处显现拉链 成因： RF 脉冲在数据采集期间没有完全关闭,反馈进入接收线圈 解决方法：交替转

37、变 180 度激发脉冲的相位,平均相位交替激发（排除 RF 馈穿） 5） RF 噪声 重点 表现：与 RF 馈穿伪影相像,显现在特定的频率处 成因：噪声来源于 TV（ 1.5T 的设备受影响显著） ,广播电台（ 的设备受影响显著） ,病人佩戴的电子仪器 等 解决方法：提高 MR 间 RF 屏蔽性能,尽量移走电子设备,关紧门,主动屏蔽技术等 5, 与梯度场相关的伪影 重点 表现：物体显现畸形错误定位,图像为一个亮点,一条横线或一条竖线 成因： 涡流 （当梯度场快速开关怀换时感应产生的小电流,感应涡流导致梯度场波形畸变） 梯度场非线性 （对于 2D 成像,层面编码方向的梯度场非线性,会导致层面选层

38、误差；频率编码方向的梯度 第 36 页,共 44 页学习好资料 欢迎下载 场非线性,会导致图像畸变和：幌辔槐嗦氲奶荻瘸》蔷刃,会导致产生交替的亮,暗条带） 梯度系统无输出 （如图像为一条线,说明 PE 或 FE 的某路梯度出问题；如图像为一个点,说明 PF 或 FE 的梯 度无输出；如层面编码方向梯度场无输出,就表现为大层厚图像） 梯度系统不稳固 解决方法：涡流补偿,线性校正,匀场,梯度柜检查 6, 与外磁场相关的伪影 （重点） 1） B0 非均匀性 表现： 对于 SE 序列,在使用脂肪抑制技术时会导致图像不均匀； 对于 GRE 序列,小的空间非均匀性会产生斑马条纹 2） 磁敏捷伪影 表

39、现：反常的虚假信号 成因：物质的磁化率（逆磁性,顺磁性,铁磁性） 解决方法： MR 检查对受检者有要求,在进入 MR 扫描室前要进行检查； 7, 其他伪影 1） 数据尖峰噪声 2） 直流偏置伪影 3） 3T 留意：本章重点把握 折叠伪影 , 化学位移伪影 , 磁化率伪影 , RF 噪声伪影 ,与梯度相关伪影等的表现,成因 和解决方法； 第九章 MR 系统（ MR System ） 1, MRI 外部环境 1）磁共振机房（三部分组成） ：扫描室,操作室,把握仪器室 2, 主磁体 第 37 页,共 44 页学习好资料 欢迎下载 1） 主磁体特性：稳固性,均匀性 2） 主磁体类型：永磁体,超导体,常

40、导体 3） 永磁体 1. 使用高剩磁材料产生磁场 - 稀土合金（ Nd-Fe-B 钕,硼,铁合金,优点是高剩磁,用量少,但是温度 系数大,易受温度影响） 2. 一般永磁体场强 ,结构为 环型 或者 轭型,开放式的 0 的外加磁场强度,硬磁材料 3. 剩磁和矫顽力会影响永磁体的场强,矫顽力是指将永磁磁体的磁场强度变成 矫顽力大,软磁材料矫顽力较小 4. 永磁体的特点：开放式,系统构造简洁,不产热,运行成本低,爱惜成本低,寿命长,但对温度变化敏捷 4） 常导磁体（稳固性不好,均匀性也不大好） 1. 原理：通电线圈产生磁场 2. 材料一般选择 铜线,由于电导率大,密度大,产热少,但价格高 3. 需要

41、始终通电产生静磁场,运行费用高 5） 超导磁体 1. 原理：当温度降低到确定的临界温度,导体的电阻近乎于 0 ,电流可以无休止地运动,通电线圈产生强磁 场 2. MRI 超导体材料的选择：第 II 类超导体材料（铌钛合金） ,答应磁场通过,可负载大电流,低温制冷装置 能够使其保持超导状态,临界温度大于 He 氦气的 ,具备确定可塑性和柔韧性 3. 磁体构造：磁体线圈浸泡在液氦中,通过冷头将汽化的高压氦气变成低压氦气,再送到压缩机冷却 4. 磁体特性：场强高,均匀性好,稳固性好 6） 高场 MR 的优缺点 1. 优点：信噪比 SNR 高,图像细节清晰,速度快,功能成像好 2. 缺点：需要配备更高

42、的梯度场,驱动放大器的功率增大,噪音越大,价格高 7） 励磁与退磁 第 38 页,共 44 页学习好资料 欢迎下载 1. 励磁方法：通过降温存线圈加载电流的过程,主要是加热超导开关的开启与闭合 过程如右： 2. 退磁（失超） ：由于磁通跳动 或 线圈摩擦生热,或者液氮含量不足时,导致温度上升,线圈失去超导状态 3. 实际应用中发生失超的可能缘由： 超导线圈上的绝缘环氧树脂变形或开裂,导致温度上升,液氦汽化 液氦液面过低,线圈升温,导致液氦汽化 填充液氮方法不当 8） 超导系统日常爱惜 - 冷却系统（主要检查冷头,氦压缩机和水冷机组） 3, 梯度系统 1） 梯度场随位置线性变化 2） 梯度系统的

43、主要部件：梯度波形发生器,梯度驱动器,梯度功率放大器,梯度线圈 3） 梯度线圈产生的噪音,是由于梯度电流的不断变化,导致线圈产生振动,梯度场变化速率越大或电流变化率越 大,噪音越大 4） PID 调剂器（ P 比例调剂器, I 积分调剂器, D 微分调剂器） 1. 比例调剂器 - 起主要调剂作用 - 调剂稳固性 2. 积分调剂器 - 起帮忙作用 - 调剂精度 3. 微分调剂器 - 起补偿作用 - 调剂速度 5） 涡流效应 1. 梯度场的快速切换在四周导体中感应出涡流,涡流效应相当于对梯度场脉冲进行低通滤波 2. 涡流补偿方法： RC 元件处理,使用预补偿梯度的驱动电路,实行有源屏蔽梯度（在梯度

44、线圈和低温容器间 第 39 页,共 44 页学习好资料 欢迎下载 安放） 6） 梯度场参数 1. 梯度幅度 2. 梯度线性 3. 切换时间（切换时间越短,切换越快,对 PNS 外围神经刺激越大） 4. 切换率 5. 最大工作周期 = Tg/TR （工作周期越高,答应层数越多） 4, RF 系统 1） 系统组成： RF 发射系统, RF 线圈, RF 接收系统 2） RF 发射系统：产生具有确定频率,确定带宽和确定相位和幅度的 RF 脉冲 3） RF 接收系统：提取和解调信号 4） RF 线圈基本理论 - 谐振电路 1. LC 串联谐振 - 电压谐振 - 用于接收电路,将脆弱的信号放大 2. L

45、C 并联谐振 - 电流谐振 - 用于发射电路,获得大电流 3. 梯形网络 - 有传输线的特性,电压和电流存在 90 度相位差,无功率损耗 5） RF 线圈特性 1. 品质因素 Q - ,带宽越窄, Q 越高,有更好的选择性,噪声和伪影信号越低 2. 负载效应 - 加负载后, Q 会下降,响应展宽,选择性和接收的信号会下降,小负载不能工作在线圈信号 接收的范畴内,大负载可工作 3. 去耦 - 排除发射线圈和接收线圈的相互作用,否就发射场产生畸变,接收线圈信号被破坏, SNR 下降, 伪影增加 6） 发射线圈 1. 不同构型 RF 线圈：马鞍形（太大） ,螺线管型（不能正交发射接收） ,梯形网络（

46、电容确定等值技术难） , /2 传输线 第 40 页,共 44 页学习好资料 欢迎下载 2. 7） RF 常用器件 1. 同轴电缆 2. 特别传输线 3. RF 发射 / 接收开关 （重点） 位于 RF 共振器和前置放大器之间, 率足够高 TR 转换开关原理电路分析 RF 开关的二极管,应当耐高压,耐强电流,开关怀换速度快,工作频 RF 发射期间, RF 信号电压强度够大,使二极管 D1 , D2 导通, RF 信号经过 D1 , D2 几乎无损的到达天 线,同时二极管 D3 ,D4 也导通（对地短路） ,使 /4 传输线转变为天线输入端的高阻,爱惜前置放大器； 4. 在 RF 接受期间,由于

47、信号脆弱 , 二极管 D1 , D2 不导通,防止发射器的噪声进入前方,并防止 MR 信号 消逝在发射器中,同时二极管 D3 , D4 也不导通,信号通过 /4 传输线无阻尼到达前置放大器； 定向耦合器 5. 压控衰减器 6. 低通滤波器 - 在接受 MR 信号时,抑制高频噪声,抑制 FOV 外的信号,防止折叠伪影； 7. 正交混合器 第 41 页,共 44 页学习好资料 欢迎下载 8） RF 屏蔽 1. 扫描室屏蔽 2. RF 线圈屏蔽 9） RF 系统故障修理总思路 10 ） 扫描前系统调剂 1. 线圈调剂时,遇到调谐,匹配困难 小负载：添加盐水袋 大负载或有金属物：略微转变位置 2. 线

48、圈的 Q 越高,可接收的范畴越窄,调谐,匹配越困难 5, 运算机系统 6, 复习题目 第十章 MR 安全（ MR Safe ） 1, 静磁场生物效应 1） 一般效应：头疼,胸闷 2） 温度效应 3） 电感应和心电效应 4） 神经效应 2, 梯度场生物效应 1） 感应电流的非热效应简洁引起 外围神经刺激（ PNS ） 2） 产生噪音 第 42 页,共 44 页学习好资料 欢迎下载 3, RF 场生物效应 1） SNR - 特别吸取率,即对 RF 射线的吸取率,高场下 SNR 正比于 ,在 FSE 序列中应当特别注 意 2） RF 能量作用下,会使组织的温度上升,特别是有纹身或佩戴金属物件的地方可

49、能会有烧灼感 3） RF 能量越大,或者 FA 越大,或者 B0 越大,产生的热量会越多 4） 造影剂 - 有副作用,可能会引发肾病,不适用于孕妇或者肾功能不全的人群 4, MRI 噪音 1） 高梯度场 和 尖锐的传输脉冲 会产生令患者厌烦的噪声 5, MRI 不适用情形 1） 使用心脏起搏器,心脏除颤器的 2） 体内植入了药物灌注装置的 3） 脑内有动脉瘤术后的金属夹的 4） 佩戴助听器,人工耳蜗的 5） 使用生物刺激器的 6） 眼内有金属异物的 7） 体内有植入任何电子装置的 1. 如电子装置为无有源器件,非铁磁性的,可以进行扫描 6-8 周后才可能进行扫描 2. 如电子装置为无有源器件,脆弱铁磁性的,在植入后,需要等待 3. 其他的都不能够进行 MRI 扫描 6, 孕妇能够进行 MRI 扫描问题 1） 对于工作人员,应当保证在怀孕前三个月内在内部把握区之外,尽量远离高磁场区 2） 对于病患,应当尽量防止在怀孕的前三个月内进行 MRI 扫描 7, 一般进行 MRI 扫描前对患者的检查 1） 检查身体携带物品,不能让手机,有磁物品进入 MRI 室 第 43 页,共 44 页2） 检查体内植入物 学习好资料 欢迎下载 和 异物（特别是眼睛是否含有金属异物） 第 44 页,共 44 页