MRI重点总结

1MRI绪论1、1946年，斯坦福大学的布洛赫（FelixBloch）和哈佛大学的波赛尔（EdwardPurcell）同时发现核磁共振现象。2、1973年Lauterbur采用三个线性梯度场选择性激发样品，得到所需的成像层面。1973年，与Lauterbur同时，但又分别独立发表磁共振成像论文的还有英国Nottinham大学的PeterMansfield等学者。他们均认识到用线性梯度场来获取核磁共振的空间分辨力是一种有效的解决方案，因而在成像观念上产生了质的飞跃。第一章1、原子核自旋量子数确定规律（见课本P1）如果原子核的I=0，则该核不能用于观察NMR现象！2、拉莫尔进动频率:0=B0场强等于1T时，氢质子的进动频率约为42.6MHz0.5T：42.6×0.5MHz1.5T：42.6×1.5MHz3、发生NMR的条件：RF=0=B0射频场与静磁场垂直4、得到强MR信号的条件：高场低温RF场场强适当5、磁偶极跃迁选择定则：mI=mI(f)-mI(o)=1mI=-1，吸收能量；从低能级跃迁到高能级；mI=1，辐射能量；从高能级跃迁到低能级。当核系处于热平衡态，各个能级的粒子数分布遵从Boltzmann分布低能级粒子数高能级粒子数在热平衡态下，核系的吸收大于辐射饱和态：非热平衡态N1=N2系统既不吸收也不辐射电磁能量，观察不到核磁共振现象受激跃迁（Stimulatedtransition）：核系从RF场吸收能量，使高低能级粒子数接近一致热弛豫跃迁（Thermalrelaxationtransition）：核系把能量传递给晶格导致粒子数分布趋于热平衡分布。6、T1对应Mz恢复到63%的时刻；T2对应M衰减到37%的时刻；T1纵向弛豫时间常数，自旋-晶格弛豫时间常数，描述纵向磁化强度矢量的恢复速率，软组织的T1比流体或固体的低影响T1因素：热跃迁几率W´T1=1/2W´W´=(W12+W21)/2其他–核-电子弛豫–四级作用弛豫–自旋转动弛豫–化学位移各向异性弛豫不同的B0,T1有变化：B0增加T1增加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影响T2因素外因：B0非均匀性2内因：同类磁等价核的偶极相互作用T2*表征T2受B0非均匀性影响。T2*T2T17、化学位移概念同一种原子核在不同化合物中，由于磁屏蔽不同，其核磁共振条件不同，因而谱线出现的位置也不同；同一种原子核处在同一化合物中，由于化学环境不同，也有不同的核磁共振条件（乙醇中的OH、CH2、CH3）由此导致谱线出现精细结构——核磁共振谱线的化学位移第二章1、FID信号产生：如果RF=0，样品由RF场吸收能量，M0会偏离B0场方向；脉冲RF场作用后，M逐渐向热平衡态恢复；在MM0过程中，位于xy平面内的接收线圈会有感应信号~FID信号。FID信号特点：FID信号不具有对称性，对于成像而言，不适用目前常用的重建算法；对B0场非均匀性很敏感，其在较短时间内衰减为0，改变序列参数不方便；信号比较弱；目前较少应用。利用FID信号测T1,T2*2、SE回波信号如何形成？配图说明（P23-24）90°脉冲作用—核磁矩在xy平面进动，散相—180°脉冲，各核磁矩绕x轴旋转180°—TE时刻相位重聚于-y轴，产生SE回波信号SE特点：90°-180°测T1，T2在SE中，B0非均匀性产生的影响是可逆的3、GRE回波产生，配图说明小角度脉冲作用—散相—负极性梯度场作用，散相加速—正极性梯度场作用，梯度反转—TE时刻，自旋重聚，产生GRE回波信号GRE优点快速成像–可使用比SE序列短的TR、TE；小FA以及没有使用180RF脉冲使得沉积的能量减少:–降低SAR(SpecificAbsorbedRate)可得到比SE序列更多的层面/TR（But！）；适合做3D采集缺点T2*W，而且图像质量较差；(?)梯度回波的SNR一般比SE的小；引入第二类化学位移伪影；磁场非均匀性导致信号丢失–在长TE时更明显；–磁化率效应；–水与脂肪内质子散相SE与GRE比较：SE的SNR比GRE的高；GRE的速度比SE的快；GRE的伪影比SE的多；SE的图像质量比GRE的好；SE可得到T2对比度，而GRE得到T2*对比度。34、SE,GRE,FSE,饱和序列特点？第三章1、PDW图像：长TR短TET1W图像：短TR短TET2W图像：长TR长TE长TR降低T1对比度短TE降低T2对比度一般地:短TR：100—1000ms长TR：1600—3000ms短TE：10—30ms长TE：70—100ms2、小FA降低T1W，提高PDW（系统只需要很短的时间就恢复到平衡态，就象是在长TR后的Mz）3、影响MR对比度的因素：脉冲序列，序列参数(TR,TE,FA)，磁化率效应，流动，化学位移，造影剂，……4、磁化率？第四章1、选择性脉冲，软脉冲，持续时间长，强度低，频率域内带宽窄选层二维成像非选择性脉冲，硬脉冲，持续时间短，强度高，频率域内带宽大三维成像大范围激发2、如何选层？（大题）需要：选层梯度场，选择性射频脉冲（1）确定层面的中心位置Zo层面的位置由对等中心的偏移量确定，偏移量决定使用的RF脉冲的中心频率在Gz梯度场作用下，射频脉冲的中心频率等于Zo处的拉摩尔进动频率（公式）通过将射频脉冲的中心频率设为不同的值来确定层面的位置(2)确定层厚层厚由使用的RF脉冲的带宽和梯度场强度确定层厚与RF场的带宽成正比，层厚与梯度场强度成反比：通过调节RF脉冲的带宽与Gz梯度的场强实现层厚的确定选择性射频脉冲的带宽：=Gzz3、相位编码（Gy梯度场）（具体见课本）RF与读数编码之间应用增加相位编码步数可提高空间分辨力但会使扫描时间增加4、频率编码（Gx梯度场）(具体见课本)回波期间应用一端是低频，另一端是高频数字化信号包括选层层面内所有质子的信号MR信号含有空间信息5、K空间k空间是数字化的原始数据，它是相位编码轴和频率编码轴的交叉点，k空间的数据经F.T可以得到图像k空间内每个数据点都对图像有贡献，k空间的一条线就可以重建整个图像高幅度梯度场，低信号，差异大，空间分辨力好低幅度梯度场，高信号，差异小，信噪比好4K空间中央数据信号高，对图像对比度影响大；外围数据信号低，对图像空间分辨力影响大。6、为什么K空间中央包含最大信号？（1)k空间的每条线在中央列位置有最大值，中央列信号有最大幅度。（2)中央行的信号峰有最大值；中央行的回波由于没有使用PE梯度场，所以没有额外的散相。7、部分NEX与部分回波的相同点不同点比较部分NEX使用了部分行的k空间数据，基于k-space数据的内在对称性重建-共轭；一般要采集一半多的k空间数据—相位校正(overscan~过扫描)；k-space中央线要采集（强信号）优点:提高速度缺点:SNR下降,伪影增加应用:定位像；当速度比SNR重要时部分回波部每个回波只有一部分被采集，未采集的部分利用采集的部分进行重建，部分回波可使TE更短，TR的重复次数不变，没有得到完整的波，只得到了部分回波优点:降低TE，早期回波的SNR会提高，降低T2W，可以降低流动伪影和磁化率效应应用:T1W，降低流动伪影和磁化率效应时使用第五章1、饱和恢复序列饱90-(长间隔)-90每个90RF后，产生一个FID信号，每个FID都可达到最大值，也就是M从饱和态完全恢复。长TR、最短TE—PDW图像2、部分饱和恢复序列90-(短间隔)-90反转恢复序列第2个90°RF脉冲后，M没有完全恢复，后面的FID信号比第1个FID信号小。短TR，最小的TE—T1W反转恢复序列部分回拨BU、反转恢复序列（IR）180°-90°在IR序列中，首先使用180°RF脉冲，然后等待一段时间TI(反转时间)再使用一个90°RF脉冲。180°RF脉冲作用后，磁化矢量旋转180°指向-z轴，此后磁化沿T1增长曲线恢复在时间TI后90°RF脉冲使纵向磁化强度的矢量进入x-y平面，磁化得到的FID信号与进入平面内的磁化成正比。过0点的时间TI=0.693T1（T1为需要抑制组织的纵向弛豫时间）选择不同的反转时间TI，可以抑制相应组织的信号，降低化学位移伪影4、如何利用IR进行脂肪抑制？选择TI使脂肪信号过0点其他组织：M可进入xy平面产生随T2衰减的信号；脂肪：没有M可以进入x-y平面。55、（1）1：90选择性RF脉冲与Gz—层面选择（2）2：-Gz：产生反方向相移，部分补偿+Gz产生的正向相移—提高信号（3）3：Gy—相位编码（4）4:180RF脉冲—形成回波（5）5:-Gx产生负向相移，部分补偿后面+Gx产生的正向相移—提高信号（6）6:+Gx—频率编码（采样、读数）6、FSE90°-180°-180°……FSE与SE区别FS（）（））（（1）k空间差异SE:oneline/TRFSE:manylines/TRE的差异（2）速度的差异FSE比SE快；FSE扫描时间缩短到SE的1/ETL，FSE序列可使用大矩阵得到高分辨力图像；FSE运动伪影少；FSE可降低扫描过程中的不适感；（3）FSE对磁化率效应比SE更加不敏感；因为ESP比较小，错误信息没有足够的时间传播；（4）FSE的回波时间是等效时间~TEeffTEeff=回波空间*最大相位编码幅度到0相位编码幅度的回波数（5）一般的，TEeff比较大，常用来得到更重的T2对比度；（6）TEeff可影响选层的灵活性(?)（7）FSE图像在相位编码方向有模糊每个回波有不同程度的弛豫（8）SAR限制了FSE的随意应用SAR限制了FSE在短时间内应用RF脉冲的数量FSE应用T2加权：具有较好高分特性的屏气扫描；肢端／椎体等腹部屏气T1加权心电触发门控～T1加权常用于脂肪抑制（fat-sat）～T2加权流体探测(使用脂肪抑制)7、GRE小FA、较短的TR:使横向、纵向弛豫恢复不足，有剩余的横向磁化强度矢量Mxy。处理剩余Mxy采用不同的处理技术，会得到不同的图像对比度特性。–稳态不相干技术（SteadyStateIncoherenttechnique~SSI）–稳态相干技术（SteadyStateCoherenttechnique~SSC）8、EPI对硬件的要求6（1）梯度场梯度强度G值大(由10~15mT/m→25mT/m以上），高切换率～slewrate(Gmax/t)，梯度场极性转换和开关速度；避免涡流～eddycurrent;/’（2）快速ADC第六章1、SNRSNR与设备有关，磁场B0,线圈,调谐,校准,……SNR与扫描参数有关：SNR开根号((Ny)(NEX)/BW)*体素体素=xyz增加体素会提高SNRFOV增加，保持NxNy——xy增加高分下降z增加,保持NxNy和FOV:——纵向分辨力下降，部分容积效应伪影加重NEX~平均激励次数增加NEX可提高SNR，但是扫描时间增加Ny~相位编码步数增加Ny并保持像素大小不变(不常用)——SNR增加空间分辨力不变扫描时间增加增加Ny并保持FOV不变(常见)——SNR下降空间分辨力增加扫描时间增加BW~带宽带宽与信噪比成反比关系减小带宽：噪声减少，SNR增加，化学位移伪影增加，运动伪影增加，TE延长，最大层面数减少频率编码步数~Nx增加Nx、保持象素不变SNR与Nx无关空间分辨力没有变化增加Nx、保持FOVSNR下降空间分辨力增加扫描时间没有变化2、增加SNR的方法增加TR降低TE降低BW增加NEX增加体素–增加层厚–增加FOV，保持扫描矩阵–降低扫描矩阵，保持FOV保持像素，提高Ny……3、增加TR：SNR增加,覆盖范围增加,T1W降低.PDW,T2W增加,扫描时间增加增加TE:T2W增加SNR下降最大层面数下降扫描时间不变增加层厚导致：部分容积效应伪影增加空间分辨力下降覆盖范围增加SNR增加增加层间隔会导致：覆盖范围增加串扰伪影下降SNR增加探测小病灶的能力降低7保持扫描矩阵，增大FOV会导致