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MRI学习笔记
绪论
1、 七种医学成像设备的区别（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，由计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效果很好）
功能成像
遗留问题：MR波谱、MR扩散（弥散）成像
4、 核磁共振成像的发展历程
1913年Wolfgans Pauli 提出核磁共振现象，1922年获诺贝尔奖
1939年Rabi设计出第一个核磁共振实验（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实验
1946年，斯坦福大学的布洛赫（Felix Bloch）和哈佛大学的波赛尔（Edward Purcell）同时发现核磁共振现象
1970年Damadian发现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弱梯度场下，将同一频率成像层分离出来。
5、 核磁共振生产厂商
6、课后思考题
1） NMR的英文全称是nuclear Magnetic Resonance
2） NMR现象是1913年pauli发现的，1922年获奖
3） Paul Lauterbur提出利用线性梯度场进行选择激励
4） 因为水中的H1元素丰度大，且。。。（复习第二章可知答案）
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
奇数
奇数
正整数
奇数
偶数
半正整数
偶数
奇数
半正整数
若原子核的I=0，则不能用于观察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）
思考题：为什么I=0的原子核不能观察核磁共振现象？
答：因为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收能量，也就观察不到NMR现象。
4、 自旋磁矩在静磁场中的进动（外磁场是Z方向上的静磁场）
计算得到进动角速度为：
拉莫尔进动频率：
解释：在旋转坐标系R中，是静止的；旋转坐标系R以角速度绕着实验室坐标系L转动；在实验室坐标系L中，绕Z轴以角速度进动。
（注意 1 T = 1*10^4 G，记住结论氢一在B0=1.0T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场（射频场）是沿x方向的交变磁场
原子核可能绕B0磁场方向向顺时针进动，也可能向逆时针进动，但是每个原子核只能有一种情况出现。
引入RF场后，当时，在旋转坐标系R中，绕B1缓慢进动；在实验室坐标系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）
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？ --- 因为B1 = Bx(0)/2）
9、 当时，若差异不大，仍可以得到NMR信号，且得到的信号小于共振信号；而差异明显时，没有NMR信号。
10、 MRI简单量子理论
1） 磁偶极跃迁选择定则
当核系处于热平衡状态时，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；核系吸收大于辐射。
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场吸收能量，使高低能级粒子数趋于一致。（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衡分布。（粒子数不等）
为了观察到较强的NMR信号，需要采用高场（强静磁场B0）、低温和适当的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
1） 若核系处于静磁场B0中，所有的绕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偏离平衡态，然而M偏离平衡态不能长久保持，会自动向热平衡态恢复，这个恢复的过程叫弛豫过程。
3） 引起M改变的因素：外磁场（B0和B1）、弛豫过程
12、 弛豫时间常数
1） T1 --- 纵向弛豫时间常数（自旋-晶格弛豫时间常数，描述MZ的恢复速率）
T1对应着MZ恢复到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。
计算公式：（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MZ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： T2* < T2 < T1
计算公式：或者（t1和t2为图像上任意两点）
13、 组织弛豫的决定因素
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T2较长，一般脂质T1较短（脑组织除外）
5） 顺磁性粒子的作用：是T1、T2变短
14、 Bloch方程
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垂直于B0，且B1<<B0（当>0时B1的顺时针分量有效，当<0时，B1的逆时针分量有效）
16、 样品对RF能量的吸收功率谱的含义
平均吸收功率表达式
1） 若时，为不饱和状态，粒子差异较大，频域窄，波峰大
2） 若时，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谱线要研究 谱线宽度 和 谱线位置
在理想情况下，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，使谱线有一定的宽度。
3） 影响谱线宽度的因素
1.谱线的自然宽度
遵从能量与时间的不确定关系：
若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） --- 比较平坦，斜率小
（若发生饱和现象，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，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。
第二章 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）
2、 FID信号
1） FID信号的产生：
令，样品从RF场吸收能量，M0会偏离B0场方向，在RF脉冲作用后，M逐渐向热平衡态恢复，在恢复过程中，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非均匀的情况下，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场非均匀性很敏感，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非均匀性产生的影响是可逆的
4、 Hahn信号（Hahn回波信号）
1） Hahn回波信号的产生：
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，利用所有的自旋重聚，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（因为SSE只利用了部分磁矩的重聚）
2. 第二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动和扩散的敏感性
3. SSE受激回波信号可以运用于，超快速成像、流动跟踪、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度的激励脉冲作用后（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频率编码梯度场）
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特定吸收率降低，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信号小（噪声较多）
6. 引入了第二类化学位移伪影
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计算T2
2. 利用多个TE值得到的图像计算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
2. 灵敏度高，特异性好
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. 流动
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，脂肪和不流动液体比较亮，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纵向弛豫时间，例如 T1(脂肪)<T1(CSF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)<T2(CSF脑脊液)，所以脂肪是暗的，脑脊液是亮的（与T1加权像相反）
2） 抑制T1对信号的贡献，加强T2对信号的贡献，序列参数应设为 长TR 和 长TE
5、 补充：
1） TR和TE判断长短的范围
2） 小FA会抑制T1加权像，提高PDW质子密度加权像
原因是 小FA使M0的偏移角度较小，在短时间内可以恢复到原状态，即T1很短，相对T1，TR较长，故抑制T1W
3） 在GRE梯度回波序列中，需要特别注意当 长TE时，影响T2*W（T2*时间加权像），判断依据同上述
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：
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 激励、反转、重聚焦 的功能
2） 描述RF脉冲的参数
1. 翻转角FA
2. 中心频率f0
3. 强度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，激励特定层面
2． 在时间域上，持续时间长，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. 软脉冲，激励 特定层面 和 特定化学类型
2. 优点是，持续时间短，对RF场的非均匀性不太敏感
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
4． 激发线圈内所有质子的自旋，一般用于3D成像和无梯度场时的饱和处理
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
3. 缺点是，对RF场的非均匀性比较敏感
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
4、 波形种类特性
1） 高斯RF脉冲
1. 高斯RF脉冲的持续时间和频率是呈反比关系，即持续时间越长，带宽越小
2. 高斯RF脉冲的频率选择性不好，边界模糊和延伸明显，较少用在激励和选层上
2） Sinc RF脉冲（目前应用最多的RF脉冲）
1. sinc函数 sinc(t) = sin(t)/t，在频域上的波形为矩形，幅值为B1大小，频域范围[-fmax,fmax],带宽BW = 2*fmax
2. 可用于选择性激励和饱和聚焦
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. 利用变迹函数对sinc 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
5. 较小FA翻转角时，sincRF脉冲可以进行更好的选层激励，而较大的FA翻转角时，由于Bloch方程的非线性导致选层效果变差
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脉冲的数目和持续时间、梯度场G等有关
最大层面数（近似值） < TR/TE
6） 实现任意斜面选层，不同方向的梯度场G在极性和强度比值上的配合可以完成任意方向斜面的选择，并且此时组合成的梯度强度场G与RF带宽决定层厚
8、 频率编码Gf
1） 空间编码的最后一步
2） Gf的一端是低频，另一端是高频，相当于给每个像素赋于不同的频率
3） 在MR信号产生时，开启频率编码梯度场，进行信号的采集
9、 相位编码Gp
1） Gp是负责改变质子自旋的角位置
2） 相位差异 = 360度/Np ，相位差异减小，则PE相位编码方向上的空间分辨力就增大
3） 空间分辨力与FOV和Np、Nf 的关系
1. ，越小，X方向上的空间分辨力越强，编码步数越多，FOV越小，空间分辨力越强
2. ，与上同理。
3. 标准序列的扫描时间 ScanTime = TR * Np * NEX ，增加Np会影响扫描时间，而增加Nf不会影响扫描时间
10、 复习题目
1） 为什么不在两个方向都是用频率编码？
2）
3）
第五章 K空间概念
1、 K空间
1） K空间，包含了MR数据的阵列，每一行代表一次扫描采集到的信号数据，K空间的数据可以通过 逆傅里叶变换 得到图像
2） K空间的特点，与病人位置没有直接对应关系，一条直线就可以重建整个图像，每个数据点都对图像有贡献
3） K空间的填充方式
1. 对于Gp，由负最大幅度向正最大幅度变化
2. 每个周期填充一条线，Gf梯度场应用期间，采集的间隔对应K空间的x值，Gp的持续时间和强度确定K空间的y值
4） K空间数据对图像的影响
1. 高幅度梯度场 --- 加剧了自旋散相，接收到的信号较低，差异较大 --- 空间分辨力好，显示边缘细节好
K空间的高幅度梯度场采集的数据
2. 低幅度梯度场 --- 接收到的信号较高，差异小 --- 信噪比高，对比度好，显示内部细节好
K空间的低幅度梯度场采集的数据
5） K空间中心有最大信号（分析原因）
1. K空间的每条线在中央列有最大值
2. K空间的中央行有信号峰最大值
3. K空间的中央行回波没有Gp作用，无额外散相
6） 梯度场对信号的影响
1. 梯度场增加了自旋散相，使信号变弱
2. Gp 和Gf 都是中间值小，两边值大，使采集的信号呈现出中心信号高，四周信号低
2、 部分K空间
1） 部分NEX
1. 根据K空间数据的共轭对称性进行重建，只利用部分的行数据（1/2 NEX，1/4 NEX），一般需要采集一半多一些的数据进行相位校正，并且中央行必须要采集到
2. 提高了速度，但是SNR信噪比没有增加（可能下降），伪影增加，图像对比度没有变化（因TE和TR没有变化）
3. 一般用于定位像
2） 部分回波
1. 每个回波信号只采集了一部分（大于50%），未采集的部分利用采集的部分的共轭对称性进行重建，可以使TE更短，但TR不变
2. 速度没有变化，降低了TE时间，对于早期的回波能够提高SNR，抑制T2W图像，降低流动伪影和磁敏感效应
3. 一般用于获得T1W图像，降低流动伪影和磁敏感效应的情况下
3、 其他填充方式
1） 半FOV成像
1. 提高速度，隔行填充数据，K空间的单元尺寸增加一倍，FOV图像减半，K空间尺寸不变，所以图像空间的像素大小不变
2） 矩形矩阵扫描成像
1. 提高速度，只填充靠近中央行的数据，K空间的单元尺寸没有变化，FOV图像不变，但K空间的空间尺寸减半，所以图像空间的像素增加一倍
3） K空间和图像空间的关系
1. K空间单元尺寸与图像空间尺寸FOVx成反比，K空间尺寸Kx与图像空间的像素大小成反比
2. ，K空间尺寸与编码步数成正比，其中=
4） FSE序列（快速回波序列），每个TR填充多条K空间线，TR的重复次数减少，每次都从左往右填充；
单激EPI序列，一次激发下，以Z型或者矩形首尾相接填充K空间；
Spiral MRI 中，以螺旋形填充K空间；
4、 FOV、data space数据空间、K空间、image图像的关系
1） FOV（field of view 可视区域）
1. FOV的中央列线上对应的磁场强度为B0，左侧小于B0，右侧大于B0
也可以认为中央列上有最大频率，而带宽
2. FOV、BW和G梯度场的关系
1. 公式表示为
2. FOV与BW带宽成正比，带宽越大，FOV越大；
FOV与G梯度场成反比，梯度场梯度系数越大，FOV越小；
BW带宽等于两倍的最大频率
5、 K空间和image图像（参见其他填充方式中的第三点内容）
6、 复习题目
第六章 MRI成像方法和脉冲序列
1、 2DFT（2维傅里叶变换）是目前常用的方法
1） 优点在于，对B0的非均匀性相对不敏感，对梯度场缺陷相对不敏感，高低频误差一致
2、 3D成像方法与2D的区别
1） 将原来的选层梯度场 变成了 相位编码梯度场
2） 将90度RF选择性脉冲 变成了 非选择性脉冲
3） 扫描时间增加了，因为 Np相位编码步数增加了
3、 MRI基础脉冲序列
1） 饱和恢复序列(saturation recovery)
1. 序列表现： 90度 – 长间隔 – 90度
2. 每个90度RF射频后，产生一个FID信号，且FID信号都可达到最大值，也就是M从饱和状态完全恢复
3. 由于其 长TR 和 最短TE 的特点，适合做PDW质子密度加权像
2） 部分饱和恢复序列(partial saturation)
1. 序列表现： 90度 – 短间隔 – 90度
2. 第2个90度RF射频后，M没有完全恢复，FID信号强度比第一个FID信号小
3. 由于其 短TR 和 最短TE 的特点，适合做T1W加权像
3） 反转恢复序列(inversion recovery) --- IR
1. 序列表现：180度 – 90度（先使用180度RF实现反转，等待TI反转时间后，再使用90度RF脉冲）
2. null point --- 信号过0的点，过0点的时间为 TI(null) = 0.693*T1
3. 脂肪抑制技术 --- 选择TI时间，使脂肪信号过0点，此时加上90度RF射频，其他组织的M可以进入xoy平面产生随T2衰减的信号，而脂肪没有M可以进入xoy平面（Fat的T1很短，T2也短）
4. 通常IR反转序列不单独使用，与其他序列一起获得MR信号，如SE-IR
4） 自旋翘楚序列(spin warp)
1. Gy的持续作用时间相等
2. 优点在于，没有弛豫时间长短不同的影响，降低了相位编码方向的几何畸变
5） 标准SE序列
1. 分析图像一
分成6个阶段
第1阶段：发射90度选择性RF脉冲，开启选层梯度场+Gz，进行层面选择
第2阶段：开启-Gz梯度场，产生反向的相移，补偿+Gz产生的正向相移，增强信号，并且若幅度相等，只需作用+Gz选层梯度场时间的一半，即可较好补偿
第3阶段：开启Gy梯度场，进行相位编码
第4阶段：发射180度RF脉冲，实现质子的自旋重聚，产生回波信号
第5阶段：开启-Gx梯度场，产生负向相移，为补偿后面+Gx梯度场产生的正向相移做补偿，即预补偿散相
第6阶段：开启+Gx梯度场，进行频率编码
2. 分析图像二
分成4个阶段
第1阶段：发射90度选择性RF脉冲，开启选层梯度场+Gz，进行层面选择
第2阶段：开启-Gz梯度场，产生反向的相移，补偿+Gz产生的正向相移，增强信号，同时开启Gy梯度场，进行相位编码，开启+Gx梯度场，提前产生散相，经180度脉冲作用后，散相反转，可补偿第4阶段时频率编码梯度进行编码过程产生的散相（能够缩短TE时间）
补充：同极性补偿 --- 在180度RF脉冲两侧出现，因为180度RF脉冲能实现 散相反向
异极性补偿 --- 在180度RF脉冲同侧出现
第3阶段：发射180度RF脉冲，进行重聚焦，以在TE时刻形成自旋回波
第4阶段：开启+Gx梯度场，进行频率编码
4、 FSE快速回波序列
1） 序列表现：90度 – 180度 –180度 – 180度 …，在一个周期内，使用多个180度RF脉冲，得到相应个数的自旋回波
2） ETL回波链长度，是指一个TR内回波信号的个数；ESP回波空间，是指相邻回波的间隔
故FSE的成像时间ST = TR * 相位编码步数 * 平均次数 / ETL
3） Gy相位编码梯度场，在每次频率编码过后，都要使用与相位编码梯度场极性相反、幅度相等的重绕梯度场（rewind），目的是为下一次相位编码做准备，消除前一次相位编码的作用
4） FSE序列的有效TE时间的确定，通过找到0相位编码步时得到回波的回波时间TE，即为TEeff（等效TE）
若ETL比较长（8-20个），则TEeff比较大时，适合得到T2W加权像，若ETL比较短（2-6个），则TEeff比较小时，适合得到T1W加权像
5） FSE快速自旋回波序列 与 SE自旋回波序列 的区别
1. 填充K空间时，在一次TR时间内，FSE是每次填充多行，而SE是每次填充一行
2. FSE速度比SE快，缩短为原来的1/ETL，而SNR信噪比却没有什么差别
3. 180度RF脉冲的多次小间隔时间的作用，ESP回波空间小，使错误信息没有足够时间传播，故FSE对磁化率更不敏感
4. FSE可使用大矩阵得到高分辨力的图像，且运动伪影少
5. 但是FSE会使病人的SAR特定吸收率增大，即增加病人对RF能量的吸收
6. FSE在PE相位编码方向有模糊
6） FSE的应用
1. T2W加权像 --- 屏气扫描时能够能到更好的高分特性，亦可以用于脂肪抑制（TE较长）
2. T1W加权像 --- 腹部屏气扫描，心电触发门控（TE较短）
3. SS-FSE（单次激发FSE） --- 一次激励，完成K空间填充 --- 适用于T2W和水成像
5、 GRE梯度回波序列
1） 序列表现：小FA和短TR，使纵向、横向弛豫恢复不足，经过若干周期后，Mz和Mxoy失去和得到的一样，进入了稳态，影响图像质量，故要对其进行技术处理，增强信号（短TE和短TR有利于得到T1W加权像，不利于得到T2*W加权像）
2） 处理GRE梯度回波序列的技术
1. 稳态不相干技术SSI --- 破坏剩余Mxoy
2. 稳态相干技术SSC --- 利用剩余Mxoy
3） SSI稳态不相干技术对应的方法
1. 梯度破坏（扰相）脉冲：在信号采集后，加高强度的扰相梯度场，使Mxoy散相，避免对下一次激励造成干扰
2. RF相移破坏脉冲
3. 加长TR
4） SSC稳态相干技术对应的方法
1. 重绕梯度回波：通过重绕梯度（见上面第4点的图）使相位重聚，得到T2*W加权像
6、 EPI平面回波序列（一种信号采集方式）
1） Blipped EPI（尖峰平面回波序列 or 暂态EPI）
1． 序列表现：使用了震荡FE频率编码梯度场，并且在PE相位编码梯度场做完相位编码后，有等间隔的尖峰梯度场开启，得到K空间的填充轨迹是弓字形
2．
3． 特点：K空间数据是等间隔的，重建容易，且速度快
2） UnBlipped EPI（非尖峰平面回波序列）
1. 序列表现：使用了震荡FE频率编码梯度场，并且在PE相位编码梯度场做完相位编码后，有连续的梯度场开启，得到K空间的填充轨迹是之字形
2.
3. 特点：K空间数据间隔规律性不强，重建前需对原始数据进行内插得到等间隔的K空间数据
3） 补充：
1. 单激EPI的特点是，一次RF激励完成整个K空间的填充，并且扫描时间为100ms级，扫描矩阵为64*64或128*128
2. EPI的总体特点，需要震荡FE频率编码梯度场，K空间填充为之字形或弓字形，速度比FSE快，但SNR信噪比较低，EPI的几何畸变和化学位移伪影明显，EPI需要进行脂肪抑制技术
3. EPI对硬件的要求，梯度场的G值要大，并且梯度场要有较高的切换率（梯度场极性转换和开关速度要快），还要避免涡流现象产生，同时要配备速度较快的ADC模数转换器
7、 其他快速成像技术
1） Keyhole成像：只采集动态过程中的低频数据，与动态采集前的基图像的高频数据结合
2） 并行成像技术Parallel Imaging：利用相控阵线圈中单个线圈的空间敏感度差异来编码空间信息
8、 复习题目
第七章 MRI参数
1、 SNR信噪比
1） SNR与设备有关
1. 静磁场B0
2. 线圈 --- 大线圈SNR低，小线圈SNR高
3. 调谐
4. 校准
2） SNR与扫描参数设定有关（关系公式： ）
1. 体素Voxel
2. 平均激励次数NEX
3. 相位编码步数Np
4. 带宽BW
3） 体素Voxel（SNR与体素Voxel成正比，增大体素能够提高SNR信噪比）
1. Voxel的计算公式：Voxel =
（其中 和 决定了像素尺寸和的大小）
2. 增大体素的方法一，增大FOV，保持Nx和Ny不变，则增大，但高分辨力会下降
3. 增大体素的方法二，增大层厚，保持FOV、Nx和Ny不变，但纵向分辨力下降，加重部分容积效应伪影
4） 平均激励次数NEX（SNR与平均激励次数NEX的开方成正比，增大NEX能够提高SNR信噪比）
1. 注意：增加平均激励次数NEX时，扫描时间会增加（参见第四章第9点）
5） 相位编码步数Np（SNR与相位编码步数Np的开方成正比，增大Np能够提高SNR信噪比）
1. 增大Np对SNR的影响一：增大Np，保持像素不变，则SNR提升，空间分辨力不变，但扫描时间增加
2. 增大Np对SNR的影响二：增大Np，保持FOV不变，则SNR下降，空间分辨力提升，扫描时间增加
SNR下降的依据即
6） 频率编码步数Nf
1. 增大Nf对SNR的影响一：增大Nf，保持像素不变，SNR与Nf无关，空间分辨力没有变化
2. 增大Nf对SNR的影响二：增大Nf，保持FOV不变，SNR下降，空间分辨力提升，扫描时间不变
（依据是，如上图）
7） 带宽BW （SNR与1/BW的开方成正比，减小BW能够提高SNR信噪比）
1. 接收带宽的计算公式：（N为回波个数，分母为回波采样时间）
2. 减小带宽BW，能够提高信噪比SNR，但是回波采样时间增加，即TE增加，最大层面数TR/TE减少，化学位移伪影加重（见化学位移计算公式），运动伪影加重
8） 3D图像的信噪比SNR
1. SNR与各参数间的关系公式：
2. 3D的SNR比2D的SNR高许多，但扫描时间大大延长
9） 小结 --- 增加SNR的方法
1. 增大B0，使有用信号更强
2. 增大TR重复扫描时间，大TR信号越强，从纵向弛豫恢复图像上理解
3. 减小TE ，小TE信号越强，从横向弛豫恢复图像上理解
4. 降低RBW接收带宽
5. 增加NEX平均激励次数
6. 增加体素voxel
2、 空间分辨力
1） 常规条件下，高空间分辨力意味着低SNR
2） 空间分辨力与扫描参数设定有关（小FOV、大矩阵和薄层能够得到高分辨力的图像）
1. FOV可视区域的大小
2. 扫描阵列Matrix的大小
3. 层厚
3） FOV与扫描阵列Matrix
1. 保持FOV，增加Np，即增大扫描阵列Matrix，则空间分辨力提升，但SNR下降，扫描时间增加
2. 保持像素，增加Np，SNR提升，但空间分辨力不变，扫描时间增加
4） 层厚
1. 增加层厚，空间分辨力下降，SNR提升，但部分容积效应伪影加重
3、 扫描时间
1） 三种重要序列的扫描时间计算公式：
1.
2.
3.
2） TR时间变化产生的影响
1. TR时间增加，则会提升SNR，最大扫描层数增加（扫描范围增大），T1W加权像减弱，而T2W和PDW加权像增强，扫描时间增加
2. TR时间减少，与上面对应相反
3） TE时间变化产生的影响
1. TE时间增加，则会降低SNR，最大扫描层数降低（扫描范围减小），T2加权像增强，而T1W和PDW加权像减弱，扫描时间不变
2. TE时间减少，与上面对应相反
4、 覆盖范围、层厚、层间隔
1） 覆盖范围
1. 增加覆盖范围的方法：增加层厚、增加层间隔、增大TR或减小TE
2. 减小覆盖范围的方法：增加ETL（不懂？）、减小TR或增大TE
2） 层厚
1. 增加层厚，会使SNR增加，覆盖范围增大，但是空间分辨力下降，部分容积效应伪影加重
3） 层间隔
1. 增加层间隔，会使SNR增加，覆盖范围增大，减少串扰伪影，但探测小病灶的能力降低
5、 FOV --- Field of View视野
1）保持扫描矩阵Matrix不变，增大FOV，会提升SNR，但像素尺寸增大，空间分辨力下降
6、 NEX
1）增加NEX平均激发次数，会提升SNR，但扫描时间增加
7、 回波数ETL
1）增加回波数ETL，会降低扫描时间，TEeff会增大，有利于增强T2W加权像
第八章 MR伪影（MR Artifacts）
要求：掌握基本MR伪影的现象，成因和解决方法
1、 伪影的表现：出现FOV中不存在的物体、信号异常、物体形变或位置变化
伪影的成因：信号采集和处理的过程、系统硬件、环境、病人
伪影的种类：
与信号采集和图像重建过程相关
与病人相关
与B0相关（如B0的非均匀性）
与RF相关
与磁化率相关
与梯度场相关
其他
2、 与信号采集和图像重建过程相关的伪影
1） 折叠伪影（混淆伪影）重点
1． 表现：
图像出现FOV外的组织的图像，并且折叠呈现
出现在相位编码方向上（实质上在频率编码方向和相位编码方向都会出现，但是频率编码方向可以通过带通滤波器解决折叠问题，而相位编码方向无法彻底解决，所以折叠一般出现在相位编码方向上）
2． 成因：
在频率编码方向上FE：
FOV外的组织的频率超出了带宽范围内的频率，采集信息时无法正确识别，会将高频识别成低频，低频识别成高频。但是频率编码方向可以通过带通滤波器解决折叠问题。
例如：带宽频率范围[-16kHz,16kH
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