第七節(jié) 磁共振信號的空間定位

1、第七節(jié)磁共振信號的空間定位在前面的章節(jié)我們已經知道，對于二維MR成像來說，接收線圈采集的MR信號含有全層的信息，我們必須對MR信號進行空間定位編碼，讓采集到MR信號中帶有空間定位信息，通過數學轉換解碼，就可以將MR信號分配到各個像素中。MR信號的空間定位包括層面和層厚的選擇、頻率編碼、相位編碼。MR信號的空間定位編碼是由梯度場來完成的，我們將以頭顱橫斷面為例介紹MR信號的空間定位。一、層面的選擇和層厚的決定一、層面的選擇和層厚的決定我們

2、通過控制層面選擇梯度場和射頻脈沖來完成MR圖像層面和層厚的選擇。以1.5T磁共振儀為例，在1.5T的場強下，質子的進動頻率約為64MHZ。圖15所示為人頭正面像，我們將進行橫斷面掃描，要進行層面的選擇，必須在上下方向（即Z軸方向）上施加一個梯度場，Z軸梯度線圈中點位置（G0）由于磁場強度仍為1.5T，因而該水平質子的進動頻率保持在64MHZ。從G0向頭側磁場強度逐漸降低，因而質子進動頻率逐漸變慢，頭頂部組織內質子的進動頻率最低；從G0向

3、足側磁場強度逐漸增高，則質子進動頻率逐漸加快，下頜部最高。單位長度內質子進動頻率差別的大小與施加的梯度場強度有關，施加梯度場強越大，單位長度內質子進動頻率的差別越大。如果我們施加的梯度場造成質子進動頻率的差別為1MHZcm，而我們所用的射頻脈沖的頻率為63.5?64.5MHZ，那么被激發(fā)的層面的位置（層中心）就在Z軸梯度線圈中點（G0），層厚為1cm，即層厚范圍包括了Z軸梯度線圈中點上下各0.5cm的范圍（圖15a）。abcd圖15層面

4、和層厚選擇示意圖層面和層厚選擇示意圖圖中橫實線表示層中心位置；兩條虛橫線之間距離表示層厚。圖a示梯度場強造成的質子進動頻率差別1MHZcm，射頻脈沖的頻率范圍為63.464.5MHZ，則層中心在梯度場中點（G0），層厚1cm；圖b示梯度場保持不變，射頻脈沖的頻率范圍為64.565.5MHZ，則層厚保射頻脈沖射頻脈沖63.564.5MHZG0射頻脈沖射頻脈沖64.565.5MHZG0射頻脈沖射頻脈沖63.7564.25MHZG0射頻脈沖射

5、頻脈沖63.564.5MHZG0ab圖16頻率編碼示意圖圖a示顱腦一橫斷面，施加了一前高后低的梯度場，G0代表梯度場中點；圖b僅以三行三列9個體素作為示意，中間一行由于位于梯度場中點（G0），質子進動頻率保持64MHZ，最前面一行由于磁場強度升高，質子進動頻率加快到65MHZ，最后面一行由于磁場強度降低，質子進動頻率減慢為63MHZ。MR信號采集后經傅里葉轉換即可解碼出不同頻率的MR信號，而不同頻率代表前后方向上的不同位置。需要指出的是

6、圖中為了說明的簡便起見，用63MHZ、64MHZ、65MHZ來代表頻率編碼方向上3個不同體素內質子的進動頻率，實際上真正的頻率編碼時，體素間的質子進動頻率差別不可能有這么大。三、相位編碼三、相位編碼在前后方向上施加了頻率編碼梯度場后，經傅里葉轉換的MR信號僅完成了前后方向的空間信息編碼，而左右方向上的空間定位編碼并未能實現（圖17a）。我們必須對左右方向的空間信息進行相位編碼，才能完成層面內的二維定位（圖17b）。和頻率編碼一樣，相位編

7、碼也使用梯度場，但與頻率編碼梯度場不同的是：（1）梯度場施加方向不同，應該施加在頻率編碼的垂直方向上，還以顱腦橫斷面為例，如果頻率編碼梯度場施加在前后方向，則相位編碼梯度場施加在左右方向上（圖17b）。（2）施加的時刻不同，頻率編碼必須在MR信號采集的同時施加，而相位編碼梯度場必須在信號采集前施加，在施加相位梯度場期間，相位編碼方向上（以左右方向為例）的質子將感受到不同強度的磁場（如左高右低），因而將出現左快右慢的進動頻率，由于進動頻率

8、的不同，左右方向各個位置上的質子進動的相位將出現差別（圖17b）。這時關閉左右方向的相位編碼梯度場，左右方向的磁場強度的差別消失，各個位置的質子進動頻率也恢復一致，但前面曾施加過一段時間梯度場造成的質子進動的相位差別被保留下來（圖17c），這時采集到的MR信號中就帶有相位編碼信息，通過傅里葉轉換可區(qū)分出不同相位的MR信號，而不同的相位則代表左右方向上的不同位置。abc圖17相位編碼示意圖相位編碼示意圖仍以圖16的顱腦橫斷面為例，但僅以圖

9、16中的進動頻率為64MHZ的一行體素作為相位編碼的示意。圖a示在施加相位編碼梯度前，左右方向上各體素中質子的進動頻率均為64MHZ，相位也一致（空箭所示）；圖b示在左右方向上施加一個左高右低的梯度場，位于相位編碼梯度場中點（G0）的體素內的質子進動頻率仍為64MHZ，而最左邊體素內的質子進動頻率增加到65MHZ，最右邊體素內的質子進動頻率減低到63MHZ。這個梯度場施加一段時間后，左右方向上各體素內的質子前后64MHZ64MHZ64M