核磁共振實驗講義

第五章核磁共振實驗核磁共振在生物醫(yī)學(xué)化學(xué)和物理學(xué)有廣泛的應(yīng)用，核磁共振的應(yīng)用實驗原理及實驗方法成為相關(guān)領(lǐng)域必不可少的教學(xué)內(nèi)容。過去由于進(jìn)口核磁共振本身價格昂貴儀器操作復(fù)雜核磁共振一直沒有納入相關(guān)的實驗大綱。最近幾年國產(chǎn)核磁共振教學(xué)儀器的開展已經(jīng)能使小尺寸的核磁共振成像系統(tǒng)在本科教學(xué)實驗中普及。教學(xué)儀器本身具有的開放性和可拆卸性是進(jìn)口儀器所不能替代的。這些實驗可以讓學(xué)生直觀的了解核磁共振技術(shù)的實現(xiàn)過程，為今后操作使用以及核磁共振儀的生產(chǎn)打下堅實的根底。本章從根本的連續(xù)核磁共振實驗開始了解核磁共振最根本的共振現(xiàn)象。此后脈沖核磁共振實驗了解各脈沖序列的原理和脈沖核磁共振的實驗方法對今后了解成像及譜儀的工作原理有重要的認(rèn)識。之后在核磁共振成像實驗〔上〕中了解核磁共振成像SE序列的成像原理及圖像重建的數(shù)學(xué)處理方法，為今后學(xué)生畢業(yè)后自行操作儀器及編譯脈沖序列打下一定的根底。之后在核磁共振成像實驗〔中〕對各種偽影產(chǎn)生的機理和脈沖參數(shù)設(shè)置對圖像的影響產(chǎn)生一定的認(rèn)識。最后核磁共振成像實驗〔下〕中進(jìn)行自主提高性實驗，如三維核磁共振成像觀察切割的組織或小動物的器官等，也可以自行編輯IR序列并自行對實驗采集數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，如采用偽彩色處理等。本章的實驗均在國產(chǎn)教學(xué)儀器中完成。第一節(jié)根底理理論一、Bloch方程:1946年Bloch采用正交線圈感應(yīng)法觀察水的核磁共振信號后就根據(jù)經(jīng)典理論力學(xué)推導(dǎo)出Bloch方程建立核磁共振的唯象理論。長久以來大量的實驗說明Bloch方程在液體中完全精確，同時還發(fā)現(xiàn)Bloch方程在其他能級躍遷理論也高度吻合，比方激光的瞬態(tài)理論中Bloch方程同樣適用。所以Bloch方程已經(jīng)超越了半經(jīng)典的陀螺模型，現(xiàn)在已經(jīng)推廣到磁共振以外的能級躍遷系統(tǒng)。在激光物理中采用密度矩陣和Maxwell方程組推導(dǎo)出Bloch方程又稱為Maxwell-Bloch方程(有的書稱為FHV表象理論)。所以Bloch方程促進(jìn)了量子力學(xué)的開展是非常重要的公式。由于Maxwell-Bloch方程推導(dǎo)涉及高等量子力學(xué)和量子電動力學(xué)等復(fù)雜的理論和繁瑣的數(shù)學(xué)根底所以本文采用Bloch半經(jīng)典的唯象理論。1.半經(jīng)典理論:將原子核等效為角動量為的陀螺和具有磁矩為磁針。其中稱為旋磁比。原子核在外磁場作用下受到力矩(5-1)并且產(chǎn)生附加能量(5-2)根據(jù)陀螺的力學(xué)原理和得(5-3)其分量式(5-4)2.馳豫過程:馳豫過程是原子核的核磁矩與物質(zhì)相互作用產(chǎn)生的。馳豫過程分為縱向馳豫過程和橫向馳豫過程?？v向馳豫：自旋與晶格熱運動相互作用使得自旋無輻射的情況下按由高能級躍遷至低能級，稱為縱向馳豫時間。橫向馳豫：核自旋與核自旋之間相互作用它使共振的能量傳遞到?jīng)]有共振的原子核使得自發(fā)輻射信號按衰減，而同時系統(tǒng)的能量卻沒有減少，稱之為橫向馳豫時間?！?〕式改為(5-5)其中是原子核在平衡狀態(tài)下的位置。(5-5)式稱為Bloch方程。二、Bloch方程的解：1.常態(tài)解將原子核置于靜磁場B0中，假設(shè)將B0場的方向定義為Z軸方向，那么Bx=0,By=0。把以上條件代入〔5-4〕式得〔5-6〕解線性微分方程組得：以上解的物理意義是在無馳豫狀態(tài)下原子核繞Z軸以角頻率旋轉(zhuǎn)進(jìn)動。以下為了求解方便，設(shè)置一個旋轉(zhuǎn)頻率與進(jìn)動頻率相同的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系，且新坐標(biāo)系下的矢量為，在旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下，有以下變換關(guān)系：把以上兩組關(guān)系式代入〔5-5〕得：再把代入化簡得：〔5-7〕2.穩(wěn)態(tài)解〔連續(xù)核磁共振〕：設(shè)原子核在靜磁場B0中，B0場為Z軸方向，在X,Y平面上加上大小為B1頻率為的旋轉(zhuǎn)磁場，即，在旋轉(zhuǎn)頻率與B1場同步的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中，,其中B1場非常小，并且作用時間非常長并且到達(dá)穩(wěn)定狀態(tài)即。將以上條件代入〔5-5〕式得，把代入得：〔5-8〕解得：由上解可以看出：當(dāng)時處于時共振狀態(tài)，這時，信號最大。當(dāng)時處于未共振狀態(tài)，這時以上物理意義是當(dāng)外加旋轉(zhuǎn)磁場的頻率等于進(jìn)動頻率時，能量發(fā)生變化產(chǎn)生共振現(xiàn)象，其共振角頻率3、脈沖激發(fā)過程：樣品置于靜磁場B0，且磁場平行z軸，射頻場B1以角頻率加在樣品上。射頻場B1分量為(5-9)B1為射頻場幅度如果脈沖作用時間遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于馳豫時間，那么將(5-7)帶入(5-4)式得：為了推導(dǎo)方便和便于理解，采用旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系，旋轉(zhuǎn)頻率為，射頻場在旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下為，從而得到：，解得：〔5-10〕其中c為常數(shù)，a為系數(shù)，為初相位角。再從旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)回到實驗室坐標(biāo)系下得到：(5-11)根據(jù)根本物理概念，根據(jù)脈沖時間t可見將脈沖分為脈沖、脈沖、脈沖、脈沖。以下介紹脈沖、脈沖。其中脈沖、脈沖很少使用所以不介紹。稱為脈沖:根據(jù)初始條件分為:a)基態(tài)：經(jīng)過脈沖后得到因為對電磁輻射有奉獻(xiàn)的是B的x，y方向，所以在基態(tài)經(jīng)過脈沖后可以得到最強的電磁輻射。注意最強的輻射不是完全在激發(fā)態(tài)，因為完全在激發(fā)態(tài)時雖然激發(fā)態(tài)能量最高但是和電磁場得耦合最弱。b)激發(fā)態(tài)經(jīng)過脈沖后得到，所以在激發(fā)態(tài)經(jīng)過脈沖后也可以得到最強的電磁輻射，但相位相反。c)輻射狀態(tài)經(jīng)過脈沖后得到因為對電磁輻射有奉獻(xiàn)得是B的x，y所以在B橫向最強時經(jīng)過脈沖后不管處于激發(fā)態(tài)還是基態(tài)輻射為零。稱為脈沖:根據(jù)根據(jù)初始條件分為:基態(tài)經(jīng)過脈沖后得?；鶓B(tài)躍遷至激發(fā)態(tài)。原子核在激發(fā)態(tài)下輻射為零。任意狀態(tài)經(jīng)過脈沖后得(5-12)又可表達(dá)為(5-13)即沿著X軸方向翻轉(zhuǎn)180O。4.自由衰減過程(自發(fā)輻射):不加射頻場脈沖，所以(6)式變?yōu)?5-14)其解為(5-15)第二節(jié)連續(xù)核磁共振實驗一、實驗?zāi)康模河眠呄拚袷幤鲯邎龇ㄓ^察H的核磁共振現(xiàn)象，驗證共振頻率與磁場的關(guān)系。測定H核的g因子、旋磁比及核磁矩。觀察F的核磁共振現(xiàn)象。測定F核的g因子、旋磁比及核磁矩二、實驗裝置及原理〔5-8〕式是連續(xù)核磁共振的根本方程，在條件下可以得到共振曲線如圖〔5-2-1A〕，實驗中我們采用邊限振蕩器觀察吸收曲線，為了減小飽和效應(yīng)提高信號我們掃場法觀察共振信號，如圖〔5-2-1B〕圖5-2-1連續(xù)核磁共振的共振曲線和共振信號實驗裝置有永磁鐵、邊限振蕩器、掃場電源、頻率計、高斯計，示波器等組成，如圖5-2-21.邊限振蕩器：邊限振蕩器是處于振蕩與不振蕩邊緣狀態(tài)的LC振蕩器〔也有翻譯為邊緣振蕩器marginaloscillator〕，樣品放在振蕩線圈中，振蕩線圈和樣品一起放在磁鐵中。當(dāng)振蕩器的振蕩頻率近似等于共振頻率時振蕩線圈內(nèi)射頻磁場能量被樣品吸收使得振蕩器停振，振蕩器的振蕩輸出幅度大幅度下降，從而檢測到核磁共振信號。2.掃場電源：掃場電源控制共振條件周期性發(fā)生以便示波器觀察，同時可以減小飽和對信號強度的影響。一般掃場電源采用頻率50Hz市電經(jīng)變壓器降壓完成。掃場范圍調(diào)節(jié)通過改變串聯(lián)電阻完成。圖5-2-2連續(xù)核磁共振的實驗裝置3.頻率計：頻率計用于測量振蕩器的振蕩頻率。4.示波器：示波器用于觀察共振信號，注意示波器的同步模式應(yīng)設(shè)為Nomal〔普通〕，同步源設(shè)為line〔電源〕否那么共振信號無法同步。如果采用李薩如圖形觀察可以防止同步不穩(wěn)帶來的觀察困難。四、實驗內(nèi)容：觀察水的H核磁共振信號樣品1%CuSO4水溶液共振頻率磁場觀察水F核磁共振信號樣品211氟碳材料儀器設(shè)備：XJ4453A示波器、GY-CWNMR-10邊限振蕩器、HCF1000頻率計思考題：磷的旋磁比。計算在本實驗裝置的磁體中的31P共振頻率。第三節(jié)脈沖核磁共振實驗一、實驗?zāi)康模毫私饷}沖寬度與FID信號幅度及相位的關(guān)系。從而了解90脈沖180脈沖的含義。了解相位散失的機理，180脈沖的作用，相位重聚和自旋回波的原理，T2的含義。了解反轉(zhuǎn)恢復(fù)法測量T1的原理。了解飽和恢復(fù)法測量T1的原理，從而了解T1加權(quán)圖的工作原理。二、實驗裝置及檢測原理：實驗裝置采用脈沖核磁共振成像教學(xué)實驗系統(tǒng)，它包括磁鐵、探頭、開關(guān)放大器、相位檢波器、振蕩器、控制采集器、計算機、梯度電流驅(qū)動器。如圖5-圖5-3-1脈沖核磁共振的實驗裝置探頭：包括梯度線圈和射頻線圈，在脈沖核磁共振實驗中梯度線圈的作用是修正磁鐵本身因加工誤差而帶來的梯度場，起到勻場的作用，同時也是觀察相位散失實驗不均勻場的來源。在以后的成像實驗中梯度線圈起到空間相位編碼和頻率編碼的作用。射頻線圈是旋轉(zhuǎn)磁場和觀察自由旋進(jìn)信號的發(fā)射線圈和接收線圈。樣品放入射頻線圈內(nèi)。開關(guān)放大器：開關(guān)放大器是射頻切換開關(guān)。在旋轉(zhuǎn)射頻場加載時將射頻線圈與射頻脈沖連接，此時射頻脈沖與相位檢波器內(nèi)的放大器斷開。在觀察自由旋進(jìn)信號時將射頻線圈與相位檢波器的放大器相連。這樣可以防止大功率脈沖燒毀放大器和自由旋進(jìn)信號觀察困難。振蕩器：振蕩器采用DDS技術(shù)具有高穩(wěn)定度〔10-8〕低相位噪聲和頻率大范圍〔0-30MHz〕高精度〔步長0.02Hz〕調(diào)節(jié)。它提供射頻基準(zhǔn)和射頻脈沖。相位檢波器：相位檢波器在電子學(xué)中是將高頻信號轉(zhuǎn)變成低頻信號，因為高頻信號采集困難。在核磁共振中它的作用就是將實驗室坐標(biāo)系轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)坐標(biāo)系，才能保證每次激發(fā)時相位是一致的，從而能夠得到成像所必需的相位精度。它的根本原理是將原有的信號乘上參考信號得到和頻和差頻，〔5-16〕和頻項在調(diào)制時采用在這里無用，通過積分器或低通濾波器即可將其濾除，得到差頻項以便于信號處理。如圖〔5-2-4〕圖5-3-2相位檢波器的工作原理4〕控制采集系統(tǒng)：控制采集系統(tǒng)將計算機發(fā)送的脈沖序列代碼轉(zhuǎn)換成實際的脈沖序列并將信號轉(zhuǎn)變成數(shù)字代碼傳遞給計算機。其中脈沖控制為開關(guān)量，梯度控制為數(shù)模轉(zhuǎn)換〔DA〕，采集為模數(shù)轉(zhuǎn)換(AD)，采集精度為二進(jìn)制12位。以下儀器顯示的數(shù)值均為采樣值N〔-2048<N<2047的整數(shù)〕它對應(yīng)的電壓值為。計算機：將采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，編譯各種脈沖序列。它通過RS232與控制采集系統(tǒng)連接。梯度電流驅(qū)動電路：將控制采集系統(tǒng)DA輸出的梯度控制電壓變成產(chǎn)生梯度場的電流。三、實驗原理：1〕射頻脈沖的作用：根據(jù)公式〔5-11〕可以看出橫向磁矩即隨脈沖寬度成正弦關(guān)系也就是說FID信號隨脈沖寬度周期變化翻轉(zhuǎn)。如圖〔5-3-3〕圖5-3-3FID信號隨脈沖寬度的變化情況可以看出270O脈沖相位與90O脈沖相反，450O脈沖和90O脈沖是等價的。2〕相位散失：在磁鐵不均勻情況下每個點的共振頻率各不相同，所以在90o脈沖激發(fā)后各點共振信號的初相位相同信號最大，但隨時間增加相位因為共振頻率不同差距逐漸加大,當(dāng)?shù)竭_(dá)信號互相抵消的時候，F(xiàn)ID信號消失，如圖〔5-3-4-B〕。3〕相位重聚和自旋回波：采用90o-180o脈沖自旋回波序列可以使散失的相位重聚。它的根本原理是根據(jù)公式〔5-11〕，90o脈沖經(jīng)過一段時間由于共振頻率不同,頻率高的原子核相位超前，共振頻率低的原子核相位落后,加載180o脈沖后使得原子核磁矩旋進(jìn)相位產(chǎn)生180o調(diào)變，它使得原先落后的相位超前，原先超前的相位落后,經(jīng)過同等時間后共振頻率高的原子核又追上落后的相位從而相位重聚。如圖〔5-3-4-C〕，注意180o脈沖使得自旋回波信號相位反向，所以FID信號為負(fù)值。圖5-3-4自旋回波的形成原理4〕自旋回波法測量T2：自旋回波序列里相位重聚時它在XY平面的磁矩真實反響了橫向馳豫過程，改變回波時間TE可以得到馳豫衰減過程的曲線如圖〔5-3-5〕圖5-3-5TE和T2對自選回波波形的影響5〕反轉(zhuǎn)恢復(fù)法測量T1:樣品在基態(tài)經(jīng)過脈沖后躍遷至激發(fā)態(tài)，再由激發(fā)態(tài)向基態(tài)馳豫?？梢杂靡韵鹿奖磉_(dá)：(5-16)然后經(jīng)過TI時間再加脈沖，因為FID衰減時間遠(yuǎn)小于馳豫時間，所以以下忽略馳豫過程。得到如下公式：(5-17)由(14)式可以看出：在時信號與FID相位相反、在時信號與FID相位相同、在時信號為零。所以我們可以通過測出零信號時的即可得到。如圖〔5-3-6〕圖5-3-6測量T1的原理飽和恢復(fù)法定性觀察縱向馳豫過程樣品在基態(tài)經(jīng)過脈沖后躍遷至x-y平面上，而后通過縱向馳豫回到基態(tài)。過程如公式〔5-18〕(5-18)然后經(jīng)過再加脈沖，得到：(5-19)圖5-3-7保和恢復(fù)法的工作原理由(5-17)式可看出：第二脈沖隨的增加信號強度按增加。如圖(5-3-7)得出脈沖重復(fù)間隔TR越短信號越小，T1時間越長信號越小。四、實驗內(nèi)容：1.觀察FID信號與脈沖時間寬度的關(guān)系：改變脈沖寬度，用計算機記錄實驗結(jié)果并保存數(shù)據(jù)及圖片如圖〔5-3-8〕，計算由圖〔5-3-8〕得出以下表格表5-3-1脈沖寬度測量〔度〕90180270360450540脈沖時間寬度〔〕1634527090180對上表格進(jìn)行線性擬合得到，從中推出周期，求得圖5-3-8FID信號與脈沖時間寬度的關(guān)系的實驗數(shù)據(jù)2.觀察自旋回波信號測量：在均勻磁場下觀察芝麻油的自旋回波信號，理解180o脈沖的相位突變現(xiàn)象。在非均勻磁場下觀察自旋回波信號，理解自旋回波的作用。如圖〔5-3-9〕圖5-3-9不同磁場下的自旋回波實驗數(shù)據(jù)通過改變脈沖間隔測量自旋回波的大小，計算T2表5-3-2樣品芝麻油的實驗數(shù)據(jù)序列號12345TE(mS)回波幅度UlnU表5-3-3樣品1%硫酸銅的實驗數(shù)據(jù)序列號12345TE(mS)回波幅度UlnU3.觀察反轉(zhuǎn)恢復(fù)信號：圖5-3-10反轉(zhuǎn)恢復(fù)法測量不同TI下90o脈沖的FID信號TI=78ms時，F(xiàn)ID信號為零,計算得：T1=TI0/ln2=112ms.4．觀察飽和恢復(fù)信號：表5-3-4樣品純水序列TR信號表5-3-5樣品芝麻油序列TR信號實驗儀器：GY-3DNMR-10核磁共振成像教學(xué)儀，普通P3計算機。第四節(jié)脈沖核磁共振成像實驗〔上〕-SE序列成像原理一、實驗?zāi)康模?.了解一維成像的原理，理解梯度場在成像中的作用。2.了解二維成像的原理。3.實現(xiàn)T1加權(quán)圖和T2加權(quán)圖并了解它們的工作原理。二、實驗原理1.Fourier變換及K空間：1807年39歲的Fourier提出：任何周期信號都可用正弦函數(shù)級數(shù)表示。即它按Euler形式表示為：〔5-20〕這樣我們就可以對改變函數(shù)的描述形式，一種是時域形式，另一種就是各頻率的系數(shù)值稱之頻率域，由于自變量是頻率的周期數(shù)k所以又稱為K空間如圖〔5-4-1〕,這種將時間〔或空間〕自變量變換成頻率〔或空間頻率〕自變量的方法稱為Fourier變換。圖5-4-1傅里葉變換及K空間2.頻率編碼:在磁場梯度下含有被激發(fā)的質(zhì)子的樣品在線性梯度磁場下的發(fā)射頻率不同，所以頻率信息對應(yīng)空間信息，因此稱為頻率編碼。我們先簡單介紹一維情況，以X軸方向的三個樣品為例來說明空間頻率編碼的過程如圖〔5-4-2〕。3.相位編碼：空間頻率編碼只能得到一維空間分布，另一維采用“相位編碼”。以下是相位編碼的原理：為了方便對二維成像的理解，我們采用X方向3列Y方向3行的9個樣品空間組合來說明空間相位編碼的原理。如果Y方向的磁場梯度不是恒定的而是保持時間為的瞬間后又恢復(fù)為0如圖〔5-4-2〕所示，這時在X方向位置相同樣品中的原子核雖然發(fā)射的射頻頻率相同，但是在不同Y空間位置樣品的原子核，它們的相位發(fā)生明顯變化，相位差為〔其中為核磁共振旋磁比GY為Y方向梯度大小Y為Y方向空間位置為Y梯度場保持時間〕，但是我們測量到的信號是各個點不同相位疊加的結(jié)果如果我們要得到信號密度的空間分布〔其中式中為步長〕就要N個不同的實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行反演求解，通過公式〔5-20〕可以看出對應(yīng)Fourier變換中的k，采集的時域信號對應(yīng)的是X軸的空間頻率分布，每個下采集的數(shù)據(jù)對應(yīng)的是Y軸上每個空間頻率周期K的幅度，所以把采集的數(shù)據(jù)稱為K空間，必須采用Fourier反變換法〔與Fourier變換虛部差一個負(fù)號〕得到圖像,如圖〔5-4-3〕。Fourier具體算法詳見有關(guān)資料這里不詳細(xì)介紹。圖5-4-2頻率編碼和相位編碼示意圖圖〔5-4-3〕二次傅里葉變換的過程三、實驗裝置和檢測原理詳見第三節(jié)這里不再重復(fù)。2.SE序列:1〕SE序列時序圖如〔5-4-4〕其中是頻率編碼梯度，是相位編碼梯度，IGf是頻率編碼的梯度電流。圖5-4-4SE序列的時序圖2〕T1加權(quán)圖的原理與飽和恢復(fù)法測量T1的原理相同，較小的重復(fù)時間TR使得長T1的物質(zhì)共振信號變小從而區(qū)分出長T1的物質(zhì)。3〕T2加權(quán)圖的原理與自旋回波法測量T2的原理相同,較長的回波時間TE使得短T2的物質(zhì)共振信號變小從而區(qū)分出短T2的物質(zhì)。四、實驗內(nèi)容1.一維核磁共振成像：用定標(biāo)樣品〔三注油孔〕先對一維成像〔頻率編碼〕有所認(rèn)識。對梯度場各個參數(shù)對一維成像的影響進(jìn)行觀察。數(shù)據(jù)如圖〔5-4-5上〕2.二維核磁共振成像：用定標(biāo)樣品〔三注油孔〕進(jìn)行SE序列密度圖采集。用不同投影坐標(biāo)系觀察樣品。數(shù)據(jù)記錄如圖〔5-4-5下〕圖5-4-5一維和二維核磁共振成像實驗數(shù)據(jù)3.觀察T1加權(quán)圖和T2加權(quán)圖:將兩種材料的混合樣品放入試管〔T1加權(quán)圖采用芝麻油和純水混合，T2加權(quán)圖采用芝麻油和1%CuSO4水溶液混合〕改變TE和TR采集記錄數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)如圖〔5-4-6〕，〔5-4-7〕，圖中的錯位是由化學(xué)位移偽影造成的，詳細(xì)原理見本章第五節(jié)。圖5-4-6密度圖和T1加權(quán)圖的圖像比擬圖5-4-7密度圖和T2加權(quán)圖像的比擬實驗儀器：GY-3DNMR-10核磁共振成像教學(xué)儀，普通P3計算機。思考題：梯度場和不均勻場會導(dǎo)致相位散失它們之間有哪些區(qū)別。如果磁場不均勻成像結(jié)果如何。如果相位編碼在加載時產(chǎn)生零位和中心誤差如圖〔5-4-8〕所示，成像圖像如何第五節(jié)脈沖核磁共振成像實驗〔中〕-偽影觀察一、實驗?zāi)康模?.觀察及了解頻率編碼的折疊偽影的機理和特征。2.觀察及了解相位編碼的折疊偽影的機理和特征。3.觀察及了解拉鏈偽影的機理和特征。4.觀察及了解化學(xué)位移偽影的機理和特征。5.從而了解SE序列各參數(shù)的正確設(shè)置及各參數(shù)對成像質(zhì)量的影響。二、實驗原理：1.混疊偽影是核磁共振實驗技術(shù)不完善產(chǎn)生的。它產(chǎn)生的機理來源于離散化采集的混疊效應(yīng)如圖〔5-5-1左〕,按固定采樣頻率fs進(jìn)行離散化，可以看出采樣低頻信號〔頻率為〕和頻率大于〔如〕的信號都會得到與采樣低頻信號〔頻率為〕相同的采樣結(jié)果，頻率顯示都為，形成共振信號竄擾?；殳B效應(yīng)不但在頻率編碼上出現(xiàn)，還會在相位編碼上出現(xiàn)。圖5-5-1偽影產(chǎn)生機理2.拉鏈偽影是180脈沖不嚴(yán)格導(dǎo)致180脈沖后的FID信號干擾自旋回波信號產(chǎn)生的如圖〔5-5-1右〕3.化學(xué)位移偽影是核磁共振中不同材料本身的化學(xué)位移不同從而使得共振頻率的偏差干擾頻率編碼。三、實驗裝置：1.實驗裝置與脈沖核磁共振相同相見第三節(jié)這里不再重復(fù)。四、實驗內(nèi)容：1.觀察頻率編碼梯度電流及相位梯度時間對圖形橫向放大倍率的影響：改變頻率編碼梯度場電流的大小觀察二維核磁共振圖像的變化。如圖〔5-5-2上〕圖5-5-2頻率編碼梯度電流和相位編碼時間對圖像的影響2.觀察相位編碼中瞬間梯度時間對圖像的影響：改變瞬間梯度時間觀察圖像的變化，如圖〔5-5-2下〕。3.觀察頻率編碼折疊偽影：改變工作頻率觀察圖形變化如圖〔5-5-3下〕。4.觀察相位編碼的折疊偽影：加大瞬間梯度時間至20mS直接觀察偽影如圖〔5-5-3上〕圖5-5-3相位編碼折疊偽影和頻率編碼折疊偽影5.觀察化學(xué)位移偽影：采用兩種不同化學(xué)位移的樣品〔水和芝麻油〕觀察化學(xué)位移偽影。如圖〔5-5-4左〕圖5-5-4化學(xué)位移偽影和拉鏈偽影6.將第二脈沖調(diào)節(jié)成近90脈沖〔不嚴(yán)格180脈沖〕觀察拉鏈偽影。實驗儀器：GY-3DNMR-10核磁共振成像教學(xué)儀，普通P3計算機。思考題：影響180脈沖的不嚴(yán)格是時間t是可調(diào)節(jié)的，那么180脈沖實現(xiàn)困難在哪里。在180脈沖不嚴(yán)格的情況下如何消除拉鏈偽影，