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核磁共振原理_K空间概况

日期:2022-11-27 09:23
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摘要: 背景概况 磁共振的每一个信号都含有全层的信息,因此需要对磁共振信号进行空间定位编码,即频率编码和相位编码。接收线圈采集到的MR信号实际是带有空间编码信息的无线电波,属于模拟信号而非数字信息,需要经过模数转换(ADC)变成数字信息,后者被填充到K空间,称为数字点阵。K空间与磁共振...



背景概况

磁共振的每一个信号都含有全层的信息,因此需要对磁共振信号进行空间定位编码,即频率编码和相位编码。接收线圈采集到的MR信号实际是带有空间编码信息的无线电波,属于模拟信号而非数字信息,需要经过模数转换(ADC)变成数字信息,后者被填充到K空间,称为数字点阵。K空间与磁共振信号的空间定位息息相关。


K空间也叫傅里叶空间,是带有空间定位编码信息的MR信号原始数字数据的填充空间,每一幅MR图像都有其相应的K空间数据点阵。对K空间的数据进行傅里叶转换,就能对原始数字数据中的空间定位编码信息进行解码,分解出不同频率、相位和幅度的MR信号,不同的频率和相位代表不同的空间位置,而幅度则代表MR信号强度。把不同频率、相位及信号强度的MR数字信号分配到相应的像素中,大家就得到了MR图像数据,即重建出了MR图像。傅里叶变换就是把K空间的原始数据点阵转变成磁共振图像点阵的过程。


图1.K空间采集过程


采用下面方法可确定组织的T2*:从t=0处画各条曲线的切线,切线与横坐标的交点离坐标原点近的T2*小,离坐标原点远的组织长T2*,见图1。从图中也不难直观看出B组织的T2*小于A组织。

如果选择两个不同的回波时间TE:短TE和长TE,接收到的信号会是什么情况?


图2.不同TE对组织对比的影响

(1)短TE作用:从图2中看出:若选用短TE=TE1,此时尽管两种组织的横向弛豫时间不同,横向磁化强度衰减快慢不同,但因衰减时间很短,两种组织经过短TE=TE1时间后,剩余的横向磁化强度的大小相差不明显,所测量的MR信号也没有显著差异,因此很难区分T2*不同的这两种组织,也就是说短TE消除或减少了T2*对组织差异的影响。
如果TE非常短,比如TE→0,则信号强度 SI∝M0(1--TR/T1).
这说明,在TE非常短时,可以消除T2*对信号的影响,因此可以通过选取短TE,来达到消除组织的T2*对比。

(2)长TE作用:若选用长TE=TE2,此时两种组织横向磁化强度经过长时间 TE=TE2的衰减,由于其衰减速率不同(即T2*不同),在TE=TE2时刻,两组织未衰减的横向磁化强度大小相差十分明显,由于B组织衰减比A组织要快,所以B组织的横向磁化强度小于A组织。因此,反映在MRI图像上,A组织因有较强信号而较亮,B组织因有较弱信号而较黑,也就是具有较长T2*组织具有较强的信号,具有短T2*组织具有较低的信号。这样就可以把T2*不同的这两种组织区分开。
两种组织信号强度之比为:
信号强度(组织A)/信号强度(组织B)=(e-TE2/T*2A)/(e-TE2/T*2B
这样不同T2*的组织信号强度不同。因此有如下结论:长TE可增加组织的T2*对比,当然在这里大家没有考虑T1的影响。


核磁共振实验教学案例展示:不同组织不同TE,加权成像对比
图2.不同TE时间,油水成像对比图

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