第七节 磁共振信号空间定位.doc

第七节 磁共振信号的空间定位 在前面的章节我们已经知道，对于二维MR成像来说，接收线圈采集的MR信号含有全层的信息，我们必须对MR信号进行空间定位编码，让采集到MR信号中带有空间定位信息，通过数学转换解码，就可以将MR信号分配到各个像素中。MR信号的空间定位包括层面和层厚的选择、频率编码、相位编码。MR信号的空间定位编码是由梯度场来完成的，我们将以头颅横断面为例介绍MR信号的空间定位。 一、层面的选择和层厚的决定 我们通过控制层面选择梯度场和射频脉冲来完成MR图像层面和层厚的选择。以1.5 T磁共振仪为例，在1.5 T的场强下，质子的进动频率约为64MHZ。图15所示为人头正面像，我们将进行横断面扫描，要进行层面的选择，必须在上下方向（即Z轴方向）上施加一个梯度场，Z轴梯度线圈中点位置（G0）由于磁场强度仍为1.5 T，因而该水平质子的进动频率保持在64MHZ。从G0向头侧磁场强度逐渐降低，因而质子进动频率逐渐变慢，头顶部组织内质子的进动频率最低；从G0向足侧磁场强度逐渐增高，则质子进动频率逐渐加快，下颌部最高。单位长度内质子进动频率差别的大小与施加的梯度场强度有关，施加梯度场强越大，单位长度内质子进动频率的差别越大。如果我们施加的梯度场造成质子进动频率的差别为1MHZ/cm，而我们所用的射频脉冲的频率为63.5 ? 64.5MHZ，那么被激发的层面的位置（层中心）就在Z轴梯度线圈中点（G0），层厚为1cm，即层厚范围包括了Z轴梯度线圈中点上下各0.5cm的范围（图15a）。 射频脉冲63.5-64.5 MHZG 射频脉冲63.5-64.5 MHZ G0 射频脉冲64.5-65.5 MHZ G0 a b 射频脉冲63.5-64.5 MHZG0 射频脉冲63.5-64.5 MHZ G0 射频脉冲 63.75-64.25 MHZ G0 c d 图15 层面和层厚选择示意图 图中横实线表示层中心位置；两条虚横线之间距离表示层厚。图a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63.4-64.5 MHZ，则层中心在梯度场中点（G0），层厚1 cm；图b示梯度场保持不变，射频脉冲的频率范围为64.5-65.5 MHZ，则层厚保持1 cm，层中心向足侧移1 cm；图c示梯度场保持不变，射频脉冲的频率范围改为63.75-64.25 MHZ，则层中心位置不变，层厚变成0.5 cm；图d示射频脉冲的频率范围保持不变，梯度场强增加一倍，即造成的质子进动频率差别为2 MHZ/cm，则层中心保持不变，层厚变成0.5 cm。 我们对射频脉冲的频率及带宽和Z轴梯度场作不同的调整，层面和层厚将发生如下变化：（1）梯度场不变，射频脉冲的频率改成64.5 ? 65.5MHZ，则层厚保持不变，层面中心向足侧移动1cm（图15b）；（2）梯度场不变，射频脉冲的频率范围（带宽）变成63.75 ? 64.25MHZ，则层面中心不变，层厚变薄为0.5cm（图15c）；（3）射频脉冲仍保持63.5 ? 64.5MHZ，梯度场强增加使质子进动频率差达到2MHZ/cm，则层面中心保持不变，层厚变薄为0.5cm（图15d）。因此在检查部位与层面选择梯度线圈的相对位置保持不变的情况下，层面和层厚受梯度场和射频脉冲影响的规律如下：（1）梯度场不变，射频脉冲的频率增加，则层面的位置向梯度场高的一侧移动；（2）梯度场不变，射频脉冲的带宽加宽，层厚增厚；（3）射频脉冲的带宽不变，梯度场的场强增加，层厚变薄。 二、频率编码 前面的层面选择仅仅确定了被激发和采集的层面和层厚，可这时采集的MR信号包含有全层的信息，我们必须把采集的MR信号分配层面内不同的空间位置上（即各个像素中），才能显示层面内的不同结构。因此在完成了层面选择后我们还必须进行层面内的空间定位编码。层面内的空间定位编码包括频率编码和相位编码。我们先介绍频率编码。 在介绍频率编码前，让我们先复习一下太阳光的特性。无色的太阳光经一块三棱镜的折射后可以分解出红、橙、黄、绿、青、兰、紫等七种颜色的光线，这七种颜色的光线代表7种不同的频率，红色频率最低，紫色频率最高。其实三棱镜之所以能从无色的太阳光中分辨出七种有色的光线，是因为无色的太阳光中本身就带有这七种频率的光线，只是各种频率的光线混杂在一起无法分辨而已，而通过三棱镜的折射则能分辨这七种不同频率的光线。 其实频率编码的原理与此类似，傅里叶变换可以区分出不同频率的MR信号，但首先必须让来自不同位置的MR信号包含有不同的频率，采集到混杂