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第06章

06-01
磁共振图像的创建

06-02
用梯度场对自旋进行定位

06-03
激发所选自旋

自旋回波成像
梯度回拨成像
06-04
空间编码

频率编码
相位编码
06-05
断层切片

切片限定
切片选择
06-06
多切片成像

06-07
成像实验全过程

频率编码
二维FT方法
06-08
部分Fourier成像

06-09
三维Fourier成像

06-10
并行成像



06-05  断层切片

在成像实验中,切片的定位和选择至关重要并,由特定的激发脉冲来实现。这种激发脉冲有整形脉冲和硬脉冲,参见图01-08


06-05-01  切片限定

在分析型NMR研究中,为了得到理想的脉冲角(硬脉冲),可以在足够长时间内使用最大的射频功率。在更为复杂的实验中,可以随时间调整脉冲振幅以获得更好的频宽(整形脉冲)。

成像实验中,脉冲形状为切片限定一个近似矩形切片的外形(图01-10所示为Gaussian脉冲和正弦脉冲)。磁共振成像中脉冲形状严重影响图像的对比度。

在确定脉冲形状的同时也要确定脉冲的相位,许多成像仪脉冲相位只有几个值可选值:0°、90°、180°或270°。非选择性硬脉冲的激发脉冲可以短于10ms,磁共振成像中频率选择性整形脉冲多为几个毫秒,顶点间振幅可达几百伏特。


06-05-02  切片选择

梯度强度可以用mT/m表示,也可以用Hz/m表示。因为脉冲有固定的带宽(假设脉冲作用时间是恒定的),提升梯度强度会增加Hz/m数,导致切片厚度变小,参见图06-15。

图06-15
切片厚度:沿箭头方向移动梯度增加了Hz/m数,导致梯度强度增加、切片厚度变小。


例如,一个带宽为2kHz的正弦脉冲,会使切片梯度从4mT/m(即1.7 kHz/cm)增加到8mT/m(即3.4 kHz/cm),切片厚度则从11.8mm减少到5.9mm。

没有任何梯度场存在时,一个射频脉冲能激发整个样品。如果在射频脉冲作用的同时施加一个场梯度,样品中不同位置的自旋所感受到的磁场以及他们的共振频率都将发生变化。参见图06-05,在磁体中心没有梯度效应,会出现与射频脉冲匹配的共振激发;偏离中心的原子核则不能被频率为Larmor共振频率的射频脉冲激发。

与中心共振原子核的距离(即切片厚度)由激发脉冲的带宽和场梯度的强度决定。如果射频脉冲有一个给定的带宽,激发就只出现在相应的位置,即实现了在样品中选取切片的目的。

射频脉冲的长度以及与之对应的带宽,是影响切片厚度的第二个因素。如图06-16所示,脉冲越长,切片越薄。延长回波时间也可以得到较薄的切片。因为回波时间是从脉冲中心开始测量的,为了得到较薄的切片而选用较长的脉冲,即意味着一个较长的起始回波时间。回波时间对成像时间、图像伪影和对比度都有影响。







图06-16
切片厚度:(a) 较长的正弦脉冲产生较薄的切片;(b) 较短的正弦脉冲产生较厚的切片。


改变射频脉冲的频率即可将共振原子核的位置从样品中心处移开。因此,我们可以把切片限定在任何理想的位置,参见图06-17。横向切片的切片梯度沿z-轴方向,冠向切片的切片梯度沿y-轴方向,纵向切片的切片梯度沿x-轴方向。

图06-17
移动切片的位置:在1.0T成像仪中,样品中心处的共振频率为42.57MHz。射频脉冲的频率增加或减少数kHz,切片位置即随之偏离样品中心。



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