醫(yī)學(xué)影像物理學(xué)實(shí)驗(yàn)

1、醫(yī)學(xué)影像物理學(xué)醫(yī)學(xué)影像物理學(xué)實(shí)實(shí) 驗(yàn)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)儀器實(shí)驗(yàn)儀器MRIjxMRIjx磁共振成像儀磁共振成像儀MRIjxMRIjx磁共振成像儀的硬件構(gòu)成磁共振成像儀的硬件構(gòu)成 MRIjx磁共振成像儀在硬件上體現(xiàn)為磁共振成像儀在硬件上體現(xiàn)為5個(gè)相對(duì)獨(dú)個(gè)相對(duì)獨(dú)立立的機(jī)柜的機(jī)柜：工控機(jī)：工控機(jī) 射頻單元射頻單元 梯度單元梯度單元 磁體單元磁體單元 顯示器顯示器 在實(shí)驗(yàn)期間保持恒溫系統(tǒng)處于工作狀態(tài)。在實(shí)驗(yàn)期間保持恒溫系統(tǒng)處于工作狀態(tài)。嚴(yán)格按下面的順序開機(jī)和關(guān)機(jī)嚴(yán)格按下面的順序開機(jī)和關(guān)機(jī) （1）開機(jī)）開機(jī) 1）啟動(dòng)計(jì)算機(jī)；）啟動(dòng)計(jì)算機(jī)； 2）在計(jì)算機(jī)桌面上啟動(dòng)應(yīng)用程序）在計(jì)算機(jī)桌面上啟動(dòng)應(yīng)用程序MRIjx； 3）開

2、啟射頻單元電源；）開啟射頻單元電源； 4）打開梯度放大器機(jī)箱電源開關(guān)。）打開梯度放大器機(jī)箱電源開關(guān)。 （2）關(guān)機(jī)）關(guān)機(jī) 1）關(guān)閉梯度放大器機(jī)箱電源開關(guān)）關(guān)閉梯度放大器機(jī)箱電源開關(guān) 2）關(guān)閉射頻單元電源；）關(guān)閉射頻單元電源； 3）退出應(yīng)用程序）退出應(yīng)用程序MRIJX； 4）關(guān)閉計(jì)算機(jī)。）關(guān)閉計(jì)算機(jī)。MRIjxMRIjx的主要性能指標(biāo)的主要性能指標(biāo)1 1、磁場(chǎng)強(qiáng)度：、磁場(chǎng)強(qiáng)度：0.5T0.5T；2 2、共振頻率：、共振頻率：23MHz23MHz+ +O1(O1(偏移量）偏移量）；3 3、磁極直徑：、磁極直徑：165mm165mm；4 4、磁極間隙：、磁極間隙：3 38 8mmmm；5 5、磁場(chǎng)均勻

3、度：、磁場(chǎng)均勻度：優(yōu)于優(yōu)于1515ppmppm；6 6、磁場(chǎng)穩(wěn)定度：開機(jī)、磁場(chǎng)穩(wěn)定度：開機(jī)4 4小時(shí)后磁場(chǎng)達(dá)到穩(wěn)定；小時(shí)后磁場(chǎng)達(dá)到穩(wěn)定；7 7、梯度磁場(chǎng)：、梯度磁場(chǎng)：X X，Y Y，Z Z方向方向 6Gauss/c6Gauss/cm m； 1、為什么、為什么 要調(diào)節(jié)主磁場(chǎng)的均勻性要調(diào)節(jié)主磁場(chǎng)的均勻性 要得到質(zhì)量好的要得到質(zhì)量好的MR圖像，主磁場(chǎng)的均勻性一定圖像，主磁場(chǎng)的均勻性一定要好。要好。 MRIjx實(shí)驗(yàn)儀的成像空間很小，為實(shí)驗(yàn)儀的成像空間很小，為10mm 10mm 10mm。在該范圍內(nèi)要將主磁場(chǎng)的均勻性調(diào)。在該范圍內(nèi)要將主磁場(chǎng)的均勻性調(diào)好。好。準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn) 電子勻場(chǎng)電子勻場(chǎng) 2、勻場(chǎng)方

4、式：有源勻場(chǎng)方式、勻場(chǎng)方式：有源勻場(chǎng)方式 有源勻場(chǎng)方式主要是根據(jù)通電線圈在線圈周圍會(huì)有源勻場(chǎng)方式主要是根據(jù)通電線圈在線圈周圍會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)，通過(guò)給不同方向的線圈施加合適的電流產(chǎn)產(chǎn)生磁場(chǎng)，通過(guò)給不同方向的線圈施加合適的電流產(chǎn)生的微小磁場(chǎng)來(lái)對(duì)主磁場(chǎng)的不均勻性進(jìn)行校正。生的微小磁場(chǎng)來(lái)對(duì)主磁場(chǎng)的不均勻性進(jìn)行校正。 3、原理、原理 主磁場(chǎng)均勻性越主磁場(chǎng)均勻性越差差，橫向橫向弛豫弛豫進(jìn)行得進(jìn)行得越快，越快，F(xiàn)IDFID信號(hào)的拖尾越短。當(dāng)主磁場(chǎng)均勻性越高時(shí)，信號(hào)的拖尾越短。當(dāng)主磁場(chǎng)均勻性越高時(shí)，橫向橫向弛豫弛豫進(jìn)行得進(jìn)行得越慢，越慢，F(xiàn)IDFID的信號(hào)拖尾越長(zhǎng)。的信號(hào)拖尾越長(zhǎng)。 4、實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)步驟 （1）找

5、）找FID信號(hào)信號(hào) （2）經(jīng)過(guò)）經(jīng)過(guò)FFT變換，顯示變換，顯示FID信號(hào)的頻譜。信號(hào)的頻譜。 （3）點(diǎn)擊點(diǎn)擊“kHz”按鈕使測(cè)量單位以按鈕使測(cè)量單位以ppm為單位，為單位，選擇曲線在頻率方向上的測(cè)量范圍，再點(diǎn)擊選擇曲線在頻率方向上的測(cè)量范圍，再點(diǎn)擊“測(cè)量譜測(cè)量譜線距離線距離”測(cè)出信號(hào)峰的半高寬度測(cè)出信號(hào)峰的半高寬度。 （4）點(diǎn)擊點(diǎn)擊“GS”單次采集信號(hào)，分別緩慢地調(diào)整單次采集信號(hào)，分別緩慢地調(diào)整梯度電子柜面板上的梯度電子柜面板上的GX Shim、GY Shim、GZ Shim電位器旋鈕，使電位器旋鈕，使FID信號(hào)衰減變慢，拖尾最長(zhǎng)，信號(hào)衰減變慢，拖尾最長(zhǎng)，此時(shí)，主磁場(chǎng)的均勻性最好。此時(shí)，主磁場(chǎng)

6、的均勻性最好。 （5）重復(fù)（）重復(fù)（3）。）。測(cè)譜線的半高寬度 1、為什么、為什么 要進(jìn)行自動(dòng)增益要進(jìn)行自動(dòng)增益 對(duì)于實(shí)際的磁共振系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，通常所產(chǎn)生的磁共對(duì)于實(shí)際的磁共振系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，通常所產(chǎn)生的磁共振信號(hào)都非常微弱，并伴有噪聲，因此，對(duì)接收到的振信號(hào)都非常微弱，并伴有噪聲，因此，對(duì)接收到的磁共振信號(hào)都要進(jìn)行磁共振信號(hào)都要進(jìn)行放大放大處理。處理。 需要進(jìn)行自動(dòng)增益調(diào)整的原因有二個(gè)：一是在信需要進(jìn)行自動(dòng)增益調(diào)整的原因有二個(gè)：一是在信號(hào)幅值較小時(shí)，可以放大信號(hào)，提高信噪比。二是信號(hào)幅值較小時(shí)，可以放大信號(hào)，提高信噪比。二是信號(hào)幅值不是越大越好，這是因?yàn)榇殴舱裥盘?hào)最后經(jīng)過(guò)號(hào)幅值不是越大越好，這是因?yàn)榇?/p>

7、共振信號(hào)最后經(jīng)過(guò)相敏檢波后需要被相敏檢波后需要被AD轉(zhuǎn)換器采集成數(shù)字信號(hào)才能送到轉(zhuǎn)換器采集成數(shù)字信號(hào)才能送到K空間進(jìn)行存儲(chǔ)。而每個(gè)空間進(jìn)行存儲(chǔ)。而每個(gè)ADC都有一個(gè)轉(zhuǎn)換范圍，即都有一個(gè)轉(zhuǎn)換范圍，即能夠轉(zhuǎn)換的最高幅值，超過(guò)該幅值的信號(hào)會(huì)被截止掉。能夠轉(zhuǎn)換的最高幅值，超過(guò)該幅值的信號(hào)會(huì)被截止掉。準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn) 自動(dòng)增益自動(dòng)增益 2、自動(dòng)增益調(diào)整的方法、自動(dòng)增益調(diào)整的方法 MRIjx磁共振磁共振成像成像儀采用了兩種增益方式，一種儀采用了兩種增益方式，一種是通過(guò)軟件對(duì)采集后的是通過(guò)軟件對(duì)采集后的MR信號(hào)進(jìn)行前放增益的調(diào)整，信號(hào)進(jìn)行前放增益的調(diào)整，本實(shí)驗(yàn)裝置可以實(shí)現(xiàn)四檔增益調(diào)整；另外一種是通過(guò)本實(shí)驗(yàn)裝

8、置可以實(shí)現(xiàn)四檔增益調(diào)整；另外一種是通過(guò)儀器面板上的增益調(diào)節(jié)旋鈕，直接改變二級(jí)放大器件儀器面板上的增益調(diào)節(jié)旋鈕，直接改變二級(jí)放大器件的增益。的增益。 同學(xué)們?cè)谧鰧?shí)驗(yàn)時(shí)，不要?jiǎng)觾x器面板上的增益調(diào)同學(xué)們?cè)谧鰧?shí)驗(yàn)時(shí)，不要?jiǎng)觾x器面板上的增益調(diào)節(jié)旋鈕，只需了解如何通過(guò)軟件對(duì)增益進(jìn)行調(diào)整。節(jié)旋鈕，只需了解如何通過(guò)軟件對(duì)增益進(jìn)行調(diào)整。 在功能選項(xiàng)卡上選在功能選項(xiàng)卡上選“采樣采樣”選項(xiàng)，改變接收機(jī)增益選項(xiàng)，改變接收機(jī)增益RG的等級(jí)的等級(jí)。增益增益等級(jí)等級(jí)RG=1時(shí)時(shí)，信號(hào)未失真。，信號(hào)未失真。增益增益等級(jí)等級(jí)RG=4時(shí)時(shí)，信號(hào)失真。，信號(hào)失真。 1、磁共振發(fā)生的條件、磁共振發(fā)生的條件 磁共振成像的基本條件是被成

9、像樣品必須處在磁磁共振成像的基本條件是被成像樣品必須處在磁共振狀態(tài)，此時(shí)才能檢測(cè)到最大的共振狀態(tài)，此時(shí)才能檢測(cè)到最大的MR信號(hào)。信號(hào)。 施加的射頻電磁波的頻率與樣品中自旋核的施加的射頻電磁波的頻率與樣品中自旋核的拉莫拉莫爾爾進(jìn)動(dòng)進(jìn)動(dòng)頻率頻率相等時(shí)發(fā)生磁共振現(xiàn)象。相等時(shí)發(fā)生磁共振現(xiàn)象。 2、測(cè)量拉莫爾頻率的方法測(cè)量拉莫爾頻率的方法 自動(dòng)方法自動(dòng)方法：當(dāng)樣品所處的主磁場(chǎng)一定時(shí)，樣品中當(dāng)樣品所處的主磁場(chǎng)一定時(shí)，樣品中自旋核的拉莫爾角頻率是一個(gè)固定值。自旋核的拉莫爾角頻率是一個(gè)固定值。 施加的施加的RF電磁波有一定的帶寬，當(dāng)拉莫爾頻率電磁波有一定的帶寬，當(dāng)拉莫爾頻率被包含在其中時(shí)，可觀察到被包含在其中

10、時(shí)，可觀察到FID信號(hào)。信號(hào)。 準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn) 確定磁共振中心頻率確定磁共振中心頻率 對(duì)對(duì)FIDFID信號(hào)進(jìn)行傅里葉變換信號(hào)進(jìn)行傅里葉變換: : FT FT 時(shí)域信號(hào)時(shí)域信號(hào) 頻域信號(hào)頻域信號(hào) S S（t t1 1, ,t t2 2,） S S( ( 1 1, , 2 2,) ,) 頻域信號(hào)中對(duì)應(yīng)幅度最大的頻率值為拉莫爾頻率。頻域信號(hào)中對(duì)應(yīng)幅度最大的頻率值為拉莫爾頻率。若不在中心處，表示若不在中心處，表示RF脈沖的中心頻率偏離拉莫爾頻脈沖的中心頻率偏離拉莫爾頻率，需要將中心頻率設(shè)置為找到的拉莫爾頻率。率，需要將中心頻率設(shè)置為找到的拉莫爾頻率。 當(dāng)當(dāng)RF脈沖的中心頻率偏離拉莫爾頻率時(shí)，系統(tǒng)處脈

11、沖的中心頻率偏離拉莫爾頻率時(shí)，系統(tǒng)處在偏置共振狀態(tài)，在旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系（旋轉(zhuǎn)頻率與在偏置共振狀態(tài)，在旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系（旋轉(zhuǎn)頻率與RF脈沖脈沖的中心頻率相同的中心頻率相同）觀察觀察FID信號(hào)，信號(hào)，F(xiàn)ID的幅度隨時(shí)間按的幅度隨時(shí)間按指數(shù)規(guī)律減小，指數(shù)規(guī)律減小，F(xiàn)ID信號(hào)的頻率是中心頻率與拉莫爾頻信號(hào)的頻率是中心頻率與拉莫爾頻率之差。當(dāng)率之差。當(dāng)RF脈沖的中心頻率與拉莫爾頻率相等時(shí)，脈沖的中心頻率與拉莫爾頻率相等時(shí)，系統(tǒng)處在共振狀態(tài)，系統(tǒng)處在共振狀態(tài)， FID信號(hào)不再振蕩，是一條呈指信號(hào)不再振蕩，是一條呈指數(shù)遞減規(guī)律的曲線。數(shù)遞減規(guī)律的曲線。 共振與偏共振狀態(tài)下共振與偏共振狀態(tài)下FID信號(hào)的形狀及其頻譜信號(hào)的

12、形狀及其頻譜飽和恢復(fù)測(cè)飽和恢復(fù)測(cè)T1T1序列序列 原理原理：飽和恢復(fù)測(cè)飽和恢復(fù)測(cè)T1T1序列結(jié)構(gòu)如圖所示序列結(jié)構(gòu)如圖所示。 當(dāng)序列重復(fù)時(shí)間當(dāng)序列重復(fù)時(shí)間D0足夠長(zhǎng)時(shí)，可使在每個(gè)脈沖周足夠長(zhǎng)時(shí)，可使在每個(gè)脈沖周期結(jié)束時(shí)期結(jié)束時(shí),即下一個(gè)脈沖周期開始前，縱向磁化強(qiáng)度即下一個(gè)脈沖周期開始前，縱向磁化強(qiáng)度Mz完全恢復(fù)到完全恢復(fù)到M0。擾相擾相(dephasing)(dephasing)梯度場(chǎng)的作用是讓梯度場(chǎng)的作用是讓橫向弛豫迅速結(jié)束橫向弛豫迅速結(jié)束，消除橫向強(qiáng)化強(qiáng)消除橫向強(qiáng)化強(qiáng)度對(duì)測(cè)量度對(duì)測(cè)量FID信號(hào)信號(hào)的影響。的影響。 第一個(gè)第一個(gè)90900 0脈沖后的縱向弛豫為脈沖后的縱向弛豫為: :經(jīng)時(shí)間經(jīng)時(shí)

13、間D1后施加第二個(gè)后施加第二個(gè)900 0射頻脈沖，將此時(shí)的縱向射頻脈沖，將此時(shí)的縱向磁化強(qiáng)度磁化強(qiáng)度Mz倒向倒向xy平面。在第二個(gè)平面。在第二個(gè)900度射頻脈沖結(jié)度射頻脈沖結(jié)束后立即采集束后立即采集FID信號(hào)，信號(hào)，F(xiàn)ID信號(hào)的大小與信號(hào)的大小與Mz成正比。成正比。在不同的時(shí)間間隔在不同的時(shí)間間隔D1D1情況下，施加第二個(gè)情況下，施加第二個(gè)90900 0射頻脈沖，射頻脈沖，并記錄并記錄FIDFID信號(hào)幅值，信號(hào)幅值，該值約為該值約為M MZ Z。 記錄多組數(shù)據(jù)，用成像儀提供的軟件擬合生成記錄多組數(shù)據(jù)，用成像儀提供的軟件擬合生成 曲線，最終確定曲線，最終確定T1的值。的值。1/0(1)t TzM

14、Me1/0(1)t TzMMe 實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)步驟： 1 1、調(diào)整實(shí)驗(yàn)環(huán)境。調(diào)整實(shí)驗(yàn)環(huán)境。 2 2、利用硬脈沖利用硬脈沖FIDFID序列確定序列確定90900 0RFRF脈沖的寬度。脈沖的寬度。 3 3、利用飽和恢復(fù)序列測(cè)利用飽和恢復(fù)序列測(cè)T1T1。 硬脈沖硬脈沖CPMGCPMG序列測(cè)量序列測(cè)量T2T2 實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理 硬脈沖硬脈沖CPMGCPMG序列測(cè)序列測(cè)飽和恢復(fù)測(cè)飽和恢復(fù)測(cè)T2T2序列結(jié)構(gòu)如圖序列結(jié)構(gòu)如圖所示所示： 脈沖之后，分別在脈沖之后，分別在 時(shí)時(shí)施加施加 脈沖，在脈沖，在 時(shí)刻，即時(shí)刻，即 時(shí)得到相應(yīng)回波信號(hào)的最大值時(shí)得到相應(yīng)回波信號(hào)的最大值： 根據(jù)測(cè)量的一組回波信號(hào)的根據(jù)測(cè)量的

15、一組回波信號(hào)的幅值，用實(shí)驗(yàn)儀提供的軟件擬合幅值，用實(shí)驗(yàn)儀提供的軟件擬合 曲曲線，最終確定線，最終確定T2的值。的值。90) 12( ,5 ,3 ,nt180nt2 ,6 ,4 ,2nTETETETEt,3 ,2 ,2/0)(TnTExyeMtM2/0)(TnTExyeMtM 實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)步驟： 1 1、調(diào)整實(shí)驗(yàn)環(huán)境。調(diào)整實(shí)驗(yàn)環(huán)境。 2 2、利用硬脈沖利用硬脈沖FIDFID序列確定序列確定90900 0RFRF脈沖、脈沖、1801800 0RFRF脈脈沖的寬度。沖的寬度。 3 3、利用硬脈沖回波序列，觀察回波信號(hào)，通過(guò)利用硬脈沖回波序列，觀察回波信號(hào)，通過(guò)合理設(shè)置合理設(shè)置序列參數(shù)序列參數(shù)D1、采

16、集參數(shù)采集參數(shù)TD、SW，使回波峰使回波峰值出現(xiàn)在采樣窗口的中心。值出現(xiàn)在采樣窗口的中心。 4、利用硬脈沖利用硬脈沖CPMG序列測(cè)序列測(cè)T2。通過(guò)合理設(shè)置通過(guò)合理設(shè)置序列參數(shù)序列參數(shù)D1、D2、采樣參數(shù)采樣參數(shù)TD、脈沖個(gè)數(shù)脈沖個(gè)數(shù)C1、采樣采樣頻率頻率SW，使回波鏈完全出現(xiàn)在信號(hào)窗口，而使回波鏈完全出現(xiàn)在信號(hào)窗口，而FID信號(hào)信號(hào)盡量少進(jìn)入信號(hào)窗口。盡量少進(jìn)入信號(hào)窗口。硬脈沖回波序列硬脈沖回波序列 采樣選項(xiàng)卡采樣選項(xiàng)卡如何設(shè)置參數(shù)才能完成第如何設(shè)置參數(shù)才能完成第3步？步？硬脈沖硬脈沖CPMG序列序列 采樣選項(xiàng)卡采樣選項(xiàng)卡如何設(shè)置參數(shù)才能完成第如何設(shè)置參數(shù)才能完成第4步？步？ 5、在保證一定信

17、噪比的前提下，回波數(shù)越多，在保證一定信噪比的前提下，回波數(shù)越多，擬合的結(jié)果越準(zhǔn)確。擬合的結(jié)果越準(zhǔn)確。選擇選擇C1較大，如較大，如100、200等，等，重復(fù)上面的實(shí)驗(yàn)。重復(fù)上面的實(shí)驗(yàn)。自旋回波自旋回波序列序列成像成像 MRIjx磁共振成像儀的磁體單磁共振成像儀的磁體單元產(chǎn)生主磁場(chǎng)、梯度磁場(chǎng)、接收磁元產(chǎn)生主磁場(chǎng)、梯度磁場(chǎng)、接收磁共振信號(hào)。中間的柱形圓孔是成像共振信號(hào)。中間的柱形圓孔是成像區(qū)域，用來(lái)放置樣品試管。區(qū)域，用來(lái)放置樣品試管。磁體的磁體的坐標(biāo)軸取向如右圖所示。坐標(biāo)軸取向如右圖所示。 垂直垂直x、y、z三方向的斷層圖三方向的斷層圖像如圖下圖所示。像如圖下圖所示。 自旋回波脈沖成像序列中，自旋

18、回波脈沖成像序列中，各參數(shù)如下所示：各參數(shù)如下所示： D0D0：重復(fù)時(shí)間：重復(fù)時(shí)間TRTR； D1D1：為相位編碼時(shí)間；：為相位編碼時(shí)間； D2D2：相位平衡梯度施加時(shí)：相位平衡梯度施加時(shí)間；間； D3D3：代表射頻脈沖結(jié)束到：代表射頻脈沖結(jié)束到開始采樣的延遲；開始采樣的延遲； D4D4和和D5D5：T2T2加權(quán)成像參數(shù)加權(quán)成像參數(shù)， 一般設(shè)為一般設(shè)為100us100us； SP1SP1、SP2 SP2 ：分別是：分別是9090和和180180脈沖的脈沖寬度脈沖的脈沖寬度；自旋回波序列自旋回波序列時(shí)序圖時(shí)序圖實(shí)驗(yàn)軟件實(shí)驗(yàn)軟件參數(shù)參數(shù)意義意義取值取值RFAmpi（%） 軟脈沖幅度SPi（s）軟脈

19、沖寬度1200（s）D1（s）相位編碼時(shí)間D2（s）相位平衡梯度時(shí)間D3（s）譜儀的死時(shí)間一般設(shè)為100sD4T2加權(quán)成像參數(shù)D5D0序列重復(fù)時(shí)間TD 采樣點(diǎn)數(shù)SW采樣頻率(采樣帶寬）DFWDFW數(shù)字濾波器的截止頻率預(yù)設(shè)（30）SF1（MHz）+O1（KHz）中心頻率，SF1中心頻率的主值，O1中心頻率的偏移值。參數(shù)參數(shù)意義意義取值取值RG增益不失真NS累加次數(shù)NE1相位編碼步數(shù)最大值256GxAmp（%）三個(gè)方向線性梯度場(chǎng)的幅值，用梯度與該方向最大梯度的百分比表示。GyAmp（%）GzAmp（%）SlicePos(mm)樣品選層位置DS數(shù)字放大倍數(shù) 成像參數(shù)設(shè)置成像參數(shù)設(shè)置 序列參數(shù)序列參數(shù)

20、D0D0、D1D1、D2D2、D4D4、D5D5值由圖像的加權(quán)值由圖像的加權(quán)性質(zhì)決定。性質(zhì)決定。 D0為序列重復(fù)時(shí)間為序列重復(fù)時(shí)間TR，D1為相位編碼時(shí)間，為相位編碼時(shí)間，D4、D5為為T2加權(quán)成像參數(shù)。加權(quán)成像參數(shù)。 D0=TRD0=TR D1+D4=TE/2 D1+D4=TE/2 根據(jù)成像樣品的根據(jù)成像樣品的T1T1、T2T2值及圖像的加權(quán)性質(zhì)，設(shè)置值及圖像的加權(quán)性質(zhì)，設(shè)置D0D0、D1D1、D4D4、D5D5的值。的值。 D2=SP1/2 D2=SP1/2加權(quán)成像加權(quán)成像物質(zhì)的物質(zhì)的、T1、T2不同，不同，加權(quán)即突出某個(gè)參數(shù)對(duì)圖加權(quán)即突出某個(gè)參數(shù)對(duì)圖像對(duì)比的影響，醫(yī)學(xué)上常像對(duì)比的影響，醫(yī)

21、學(xué)上常用來(lái)區(qū)分不同組織。用來(lái)區(qū)分不同組織?？v向弛豫，縱向弛豫，T1橫向弛豫，橫向弛豫，T2不是很長(zhǎng)的合適不是很長(zhǎng)的合適的的TR，T1加權(quán)加權(quán)不是很短的合適的不是很短的合適的TE，T2加權(quán)加權(quán) （1 1）T1T1加權(quán)像加權(quán)像 取不是很長(zhǎng)的合適長(zhǎng)度的取不是很長(zhǎng)的合適長(zhǎng)度的TRTR，即，即D0T1D0T1；很短；很短的的TETE值，一般固定值，一般固定D4D4值為值為100s100s，取，取D1T2D1T1D0T1；很短的；很短的TETE值，一般固值，一般固定定D4D4值為值為100s100s，取，取D1T2D1T1D0T1；不是很短的合適長(zhǎng)度；不是很短的合適長(zhǎng)度的的TETE值，通過(guò)選取合適的值，通

22、過(guò)選取合適的D1D1、D4D4、D5D5值，使值，使TET2TET2。 本實(shí)驗(yàn)要求對(duì)某種樣品分別得到本實(shí)驗(yàn)要求對(duì)某種樣品分別得到T1T1加權(quán)圖像和質(zhì)加權(quán)圖像和質(zhì)子密度加權(quán)圖像。子密度加權(quán)圖像。 二維成像：先選層二維成像：先選層( (選與選與 x x軸垂直的斷層軸垂直的斷層) )選層磁場(chǎng)梯度選層磁場(chǎng)梯度+ +軟脈沖激發(fā)軟脈沖激發(fā) 對(duì)選層方向?qū)x層方向: : 斷層厚度由斷層厚度由 決定。決定。RFRF脈沖的帶寬及脈沖的帶寬及選層梯度共同決定了斷層厚度。選層梯度共同決定了斷層厚度。需要設(shè)置的參數(shù)需要設(shè)置的參數(shù)： （1 1）SP1SP1、SP2SP2 射頻脈沖的帶寬由射頻脈沖的帶寬由90 和和180

23、軟軟脈沖的脈沖寬度脈沖的脈沖寬度SP1 、SP2 決定。一般選決定。一般選SP1=SP2=1200s。 （2 2） SLICE SLICE （3 3）選層梯度的幅值選層梯度的幅值 若若SLICESLICE選選0 0，設(shè)置設(shè)置GxAmpGxAmp（%），），該值越大，層該值越大，層厚越小，該值越小，層厚越大。厚越小，該值越小，層厚越大。xGx空間編碼空間編碼：使層內(nèi)不同位置的自旋需攜帶不同的信息。使層內(nèi)不同位置的自旋需攜帶不同的信息。頻率編碼和相位編碼頻率編碼和相位編碼測(cè)量信號(hào)為回波信號(hào)：完整覆蓋測(cè)量信號(hào)為回波信號(hào)：完整覆蓋K K空間空間對(duì)頻率編碼方向，一次回波信號(hào)測(cè)量即可覆蓋對(duì)頻率編碼方向，一

24、次回波信號(hào)測(cè)量即可覆蓋KzKz空間。空間。對(duì)相位編碼方向，通過(guò)分步改變對(duì)相位編碼方向，通過(guò)分步改變G GPEPE實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)KyKy空間覆蓋?？臻g覆蓋。( )k tGtzx頻率編碼，在時(shí)間域采集，采樣頻率頻率編碼，在時(shí)間域采集，采樣頻率SWSW、編碼梯、編碼梯度度G Gz z相位編碼，分步采集，步數(shù)相位編碼，分步采集，步數(shù)NE1NE1、編碼時(shí)間、編碼時(shí)間D1D1、編、編碼梯度碼梯度G Gy y離散傅里葉變換，視野離散傅里葉變換，視野FOVFOV為編碼的實(shí)空間范圍為編碼的實(shí)空間范圍要使成像不失真，需要調(diào)節(jié)參數(shù)使要使成像不失真，需要調(diào)節(jié)參數(shù)使(FOV)(FOV)z z=(FOV)=(FOV)y y需要

25、設(shè)置的參數(shù)：需要設(shè)置的參數(shù)：TDTD、SWSW、 GzAmp GzAmp（% %）、）、NE1NE1、D1D1、 GyAmp GyAmp（% %）ropekG tkGt()1/1/11/ (21)()1/1/yyyyzzzzFOVkG DNEDGFOVkGtSWG GzAmp GzAmp（% %）、 GyAmp GyAmp（% %）值的設(shè)置）值的設(shè)置 為了避免出現(xiàn)反迭偽影，為了避免出現(xiàn)反迭偽影，F(xiàn)OVAFOVA，選擇合適的，選擇合適的FOV,FOV,計(jì)算出相應(yīng)的計(jì)算出相應(yīng)的GzGz、GyGy。 成像物體在水平方向的尺寸約為成像物體在水平方向的尺寸約為1.2cm1.2cm，在豎直方在豎直方向的尺

26、寸不大于向的尺寸不大于2cm2cm。 一般情況：一般情況：()1/1/11/ (21)()1/1/pepepeperorororoFOVkGDNEDGFOVkGtSWG 121peperoroNEGDFOVSWGFOV 實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)步驟： 1 1、調(diào)整實(shí)驗(yàn)環(huán)境。調(diào)整實(shí)驗(yàn)環(huán)境。 2 2、利用軟脈沖利用軟脈沖FIDFID序列確定序列確定90900 0軟脈沖、軟脈沖、1801800 0軟脈軟脈沖的幅值。沖的幅值。 3 3、利用軟脈沖回波序列，觀察回波信號(hào)，通過(guò)利用軟脈沖回波序列，觀察回波信號(hào)，通過(guò)合理設(shè)置合理設(shè)置序列參數(shù)序列參數(shù)D1、采集參數(shù)采集參數(shù)TD、SW，使回波峰使回波峰值出現(xiàn)在采樣窗口的中心

27、。值出現(xiàn)在采樣窗口的中心。 4、利用自旋回波序列成像利用自旋回波序列成像。要求選某種樣品得要求選某種樣品得到兩種不同斷面的到兩種不同斷面的T1加權(quán)像和質(zhì)子密度加權(quán)像。加權(quán)像和質(zhì)子密度加權(quán)像。xkykxkykK空間空間xFOVyFOVyx像空間像空間1FTFTK空間與圖像空間的關(guān)系空間與圖像空間的關(guān)系 對(duì)對(duì)K空間的數(shù)據(jù)進(jìn)行傅里葉逆變換，即可得到重建空間的數(shù)據(jù)進(jìn)行傅里葉逆變換，即可得到重建圖像。圖像。 稱傅里葉變換過(guò)程中用于重建圖像的空間長(zhǎng)度為視稱傅里葉變換過(guò)程中用于重建圖像的空間長(zhǎng)度為視野（野（field of view，F(xiàn)OV）圖像的空間分辨率和噪聲圖像的空間分辨率和噪聲 圖像的空間分辨率和信

28、噪比是評(píng)價(jià)醫(yī)學(xué)圖像質(zhì)圖像的空間分辨率和信噪比是評(píng)價(jià)醫(yī)學(xué)圖像質(zhì)量的兩個(gè)重要參數(shù)。量的兩個(gè)重要參數(shù)。 1、空間分辨率空間分辨率 圖像的空間分辨率由像素大小圖像的空間分辨率由像素大小 、 及層厚及層厚 決定。決定。 斷層層厚由斷層層厚由 決定，減小射頻脈沖的決定，減小射頻脈沖的帶寬及增加選層梯度都可以減小層厚，提高層間分辨帶寬及增加選層梯度都可以減小層厚，提高層間分辨率。率。 設(shè)重建設(shè)重建NxNy像素的圖像像素的圖像:xy、 zzGz/xxxFOVN /yyyFOVN 成像視野成像視野FOV、圖像矩陣、圖像矩陣NxNy共同決定了斷共同決定了斷層內(nèi)的空間分辨率。層內(nèi)的空間分辨率。 2、信噪比、信噪比

29、MR圖像的信噪比與場(chǎng)強(qiáng)、組織特征、線圈的選圖像的信噪比與場(chǎng)強(qiáng)、組織特征、線圈的選擇等因素有關(guān)。擇等因素有關(guān)。 信噪比還與成像參數(shù)的設(shè)置有關(guān)，如成像視野信噪比還與成像參數(shù)的設(shè)置有關(guān)，如成像視野FOV、成像矩陣、成像矩陣NxNy 、重復(fù)測(cè)量次數(shù)、重復(fù)測(cè)量次數(shù)NEX、層厚、層厚、信號(hào)采集的帶寬（采樣頻率）信號(hào)采集的帶寬（采樣頻率）BW、射頻脈沖重復(fù)時(shí)間、射頻脈沖重復(fù)時(shí)間TR、回波時(shí)間、回波時(shí)間TE等。等。1212/(1)(1)peTR TTE TxyTR TTE TropeNNEXSNRx y zeeBWFOVFOVNEXzeeNNBW 若成像平面在若成像平面在xy平面上平面上 （1）重復(fù)測(cè)量次數(shù)重

30、復(fù)測(cè)量次數(shù)NEX對(duì)信噪比的影響對(duì)信噪比的影響 為了提高圖像的為了提高圖像的SNR可進(jìn)行多次重復(fù)測(cè)量，信號(hào)可進(jìn)行多次重復(fù)測(cè)量，信號(hào)取多次測(cè)量的平均值。平均后信號(hào)的強(qiáng)度不變，但噪取多次測(cè)量的平均值。平均后信號(hào)的強(qiáng)度不變，但噪聲降低了，信噪比提高到單次測(cè)量的聲降低了，信噪比提高到單次測(cè)量的 倍。倍。 （2）相位編碼步數(shù)）相位編碼步數(shù)Ny 對(duì)信噪比的影響對(duì)信噪比的影響 當(dāng)成像視野當(dāng)成像視野FOV保持不變時(shí)，保持不變時(shí)，SNR與與 N成反比。成反比。減少減少y，SNR提高，掃描時(shí)間縮短，但像素的尺寸增提高，掃描時(shí)間縮短，但像素的尺寸增大，空間分辨率下降。大，空間分辨率下降。 （3）采樣點(diǎn)數(shù)）采樣點(diǎn)數(shù)Nx

31、對(duì)信噪比的影響對(duì)信噪比的影響 當(dāng)成像視野當(dāng)成像視野FOV一定時(shí)，一定時(shí)，SNR與與 Nx成反比。減成反比。減少采樣點(diǎn)數(shù)，少采樣點(diǎn)數(shù)，SNR提高，掃描時(shí)間不變，但像素的尺提高，掃描時(shí)間不變，但像素的尺寸增大，空間分辨率下降。寸增大，空間分辨率下降。NEX （4）采樣頻率對(duì)信噪比的影響）采樣頻率對(duì)信噪比的影響 當(dāng)成像視野一定時(shí)，當(dāng)成像視野一定時(shí)，SNR與與 BW成反比。帶寬成反比。帶寬（采樣頻率）越小，噪聲越少，（采樣頻率）越小，噪聲越少，SNR提高。但在采樣提高。但在采樣點(diǎn)數(shù)不變的前提下，采樣時(shí)間變長(zhǎng)了，致使成像序列點(diǎn)數(shù)不變的前提下，采樣時(shí)間變長(zhǎng)了，致使成像序列的最短回波時(shí)間的最短回波時(shí)間TE延

32、長(zhǎng)。延長(zhǎng)。 （5）層厚對(duì)信噪比的影響）層厚對(duì)信噪比的影響 SNR與層厚與層厚 成正比，隨著層厚的增加，用于成成正比，隨著層厚的增加，用于成像的自旋核增多，信號(hào)增強(qiáng)，像的自旋核增多，信號(hào)增強(qiáng)，SNR提高。但層厚的增提高。但層厚的增加會(huì)使部分容積效應(yīng)造成的偽影增加，從而影響一些加會(huì)使部分容積效應(yīng)造成的偽影增加，從而影響一些細(xì)節(jié)的顯示。細(xì)節(jié)的顯示。 （6）視野）視野FOV對(duì)信噪比的影響對(duì)信噪比的影響 在其他參數(shù)不變的前提下，增大在其他參數(shù)不變的前提下，增大FOV可提高信可提高信噪比，但會(huì)造成像素尺寸增大，圖像的空間分辨率下噪比，但會(huì)造成像素尺寸增大，圖像的空間分辨率下降。降。 （7）TR和和TE對(duì)信

33、噪比的影響對(duì)信噪比的影響 重復(fù)時(shí)間重復(fù)時(shí)間TR越長(zhǎng)，自旋核系統(tǒng)的縱向弛豫恢復(fù)越長(zhǎng)，自旋核系統(tǒng)的縱向弛豫恢復(fù)越完全，用來(lái)激勵(lì)進(jìn)入水平面的磁化強(qiáng)度越大，信號(hào)越完全，用來(lái)激勵(lì)進(jìn)入水平面的磁化強(qiáng)度越大，信號(hào)增強(qiáng)，信噪比增大。增強(qiáng)，信噪比增大。TE越短，橫向磁化強(qiáng)度的衰減越越短，橫向磁化強(qiáng)度的衰減越不明顯，能得到較強(qiáng)信號(hào)，有較好的信噪比。不明顯，能得到較強(qiáng)信號(hào)，有較好的信噪比。 一、實(shí)驗(yàn)原理一、實(shí)驗(yàn)原理 1、超聲測(cè)距原理、超聲測(cè)距原理 超聲換能器向目標(biāo)物體發(fā)射脈沖超聲波，當(dāng)超超聲換能器向目標(biāo)物體發(fā)射脈沖超聲波，當(dāng)超聲換能器正對(duì)著目標(biāo)物體時(shí)，接收到的回波信號(hào)強(qiáng)聲換能器正對(duì)著目標(biāo)物體時(shí)，接收到的回波信號(hào)強(qiáng)度將最大。測(cè)量發(fā)射脈沖到接收回波之間經(jīng)歷的時(shí)度將最大。測(cè)量發(fā)射脈沖到接收回波之間經(jīng)歷的時(shí)間間t。根據(jù)超聲波在介質(zhì)中的傳播速度。根據(jù)超聲波在介質(zhì)中的傳播速度v，確定目標(biāo)，確定目標(biāo)物體離超聲換能器的距離物體離超聲換能器的距離L為為 A A超超與與MM超超成像原理成像原理實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)2tLv 2、影響超聲回波強(qiáng)度的主要因素影響超聲回波強(qiáng)度的主要因素 （1）聲束對(duì)界面入射角的大小。）聲束對(duì)界面入射角的大小。 （2）界面兩側(cè)介質(zhì)聲阻抗的差別。）界面兩側(cè)介質(zhì)聲阻抗的差別。 （3）界面的線度與聲波波長(zhǎng)的相對(duì)關(guān)