MR空间编码与k空间.pptx
- 文档编号:18689341
- 上传时间:2023-09-12
- 格式:PPTX
- 页数:105
- 大小:2.47MB
MR空间编码与k空间.pptx
《MR空间编码与k空间.pptx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《MR空间编码与k空间.pptx(105页珍藏版)》请在冰点文库上搜索。
,MR成像基础,RF脉冲,I.功能:
RF脉冲激发自旋产生共振,核系的磁化强度矢量M翻转FA三种基本功用激励(Excitation)反转(Inverse)重聚焦(Refocus),描述RF脉冲特性的参数有翻转角度FA中心频率f0,BW,带宽波型强度A,由于波型、带宽和强度等的差异使RF脉冲在对样品作用时多种分类,II.RF脉冲的种类,选择特性,选择性激发RF脉冲空间选择性RF脉冲空间波谱选择性RF脉冲非选择性激发RF脉冲,波型SincRF脉冲GaussianRF脉冲SLR脉冲矩形脉冲变速脉冲,绝热特性,绝热RF脉冲非绝热RF脉冲,域特性,空间域,多维RF脉冲斜坡脉冲空间饱和脉冲标记脉冲波谱域合成RF脉冲磁化传递脉冲波谱选择性脉冲空间-波谱域,1选择特性1.1选择性RF脉冲(selectedRFpulse),空间选择性RF脉冲空间波谱选择性RF脉冲,A)空间选择性脉冲软脉冲(Softpulse)时间域内:
RF脉冲的持续时间长(一般在110ms量级)、强度小频率域内:
频带窄,典型地为几kHz理想的空间选择性RF脉冲只选择一个位置的层面,其他层面的位置不被选择用途:
常用于2D成像;对一些区域进行饱和处理,B)空间波谱选择性RF脉冲(Spatial-spectralRFpulse)激励特定层面+特定化学类型的RF脉冲可利用一个空间波谱选择性RF脉冲替代波谱选择性饱和脉冲+激发脉冲优势:
脉冲的持续时间短;对B1非均匀性不是很敏感缺点:
空间选择性不好最小层厚较大(一般在5-10mm),1选择特性,非选择性RF脉冲(Non-selected)硬脉冲(Hardpulse)时间域内,RF脉冲的持续时间短10s、强度高频率域内,带宽很大非选择性脉冲激发线圈内所有的自旋作用:
3D成像;无梯度场作用时的饱和处理,2波形分类,Gaussian型RF脉冲Sinc型RF脉冲,2.1Gaussian型RF脉冲,Gaussian型RF脉冲是钟形(bell-like)Gaussian函数的F.T.Gaussian函数,RF脉冲的频率和持续时间存在反比关系:
持续时间短的脉冲的带宽大;持续时间长的脉冲的带宽小,Gaussian型RF脉冲的频率选择特性不好,边界模糊、边界蔓延明显较少在商用诊断MRI设备上用于激励、选层,2.2Sinc型RF脉冲,sinc函数:
sinc(t)=sin(t)/tsinc函数的F.T.是矩形函数;在频率域,其有fmax和-fmax;带宽(BandwidthBW)是最大频率的2倍:
BW=2fmax,-,频率域上的矩形脉冲:
时域上:
RF中心频率为,其幅度和相位按Sinc函数调制,用分立矩形脉冲组成Sinc函数,在sinc函数中,负幅度代表RF反相180。
幅度调制可用二进制衰减器,或数模转换器。
在计算机存储器中辟出一个有512个单元的block专存时域RF脉冲形状。
BW=2fmax,F.T.,理想情况,实际情况,Sinc函数波型脉冲的缺陷较小FA:
用Sinc波型RF脉冲可以较好地进行选层激励较大FA:
由于Bloch方程的非线性使层面选择效果变差目前应用最多的RF脉冲是以sinc型RF脉冲为基础进行改良优化的RF脉冲;,例如利用变迹函数(ApodizingFunction)可降低截尾效应,并使RF场包络线平滑。
在时间域内实际作用的RF场为:
将上式进行F.T得:
变迹方程对RF脉冲的改善RF脉冲经过变迹函数作用后再经F.T.得到的包络线的振铃效应不明显TailoredRFpulse,3域特性分类,空间域谱域波谱选择性脉冲SpectrallySelectivePulse(化学位移选择性脉冲)合成脉冲CompositeRFPulse磁化传递脉冲MagnetizationTransferPulse空间-波谱,空间域脉冲,作用特定空间位置多维脉冲:
在多个方向进行空间选择斜面脉冲:
TiltedOptimizedNonsaturatingExcitationPulseTONE空间饱和脉冲空间-波谱选择脉冲标记脉冲:
在图像上利用特定的物理或生理特点进行空间标记(一系列平行条或网格),在正式的成像脉冲序列前,利用磁化准备脉冲进行标记SpatialmodulationofmagnetizationSPAMMDelayalternatingwithnutationfortailoredexcitationDANTE,III.FourierTransformFT,19世纪,法国数学家FT可提供信号的频谱;g(t)和G(的关系:
空间编码,层面选择Sliceselection相位编码Phaseencoding频率编码Frequencyencoding(readout),Z,zxy,一般的,对于横断面(圆柱形磁体):
z选层y相位编码x频率编码,水平磁场,垂直磁场,B0(Z),0,B(Z),一般常导和超导磁体产生水平磁场,人体长轴方向为Z方向,一般永磁体产生垂直磁场,垂直方向为Z方向,人体长轴一般定义为X方向,X,X,Z,X,Y空间信息的确定需要使用梯度场,Atthepointmidwaybetweenthetwocoils,themagneticfieldcreatedbythegradientcoilscanceleachother,causingthenetmagneticfieldtobeequaltoB0.Thegradientcoilsarepositionedsothatthispointisatthecenterofthemagnet(isocenter).,Lineargradientfield(zaxis),zaxisgradientON,0.5T,StaticmagneticfieldB0(0.5T),CAUTIONSignaandVectracallsXandYaxisopposite!
H-FdirectionisZaxisforbothSignaandVectraL-RdirectionisXaxisforSigna,YaxisforVectraA-PdirectionisYaxisforSigna,XaxisforVectra,Z,Y,X,Z,Y,X,xaxisgradientON,yaxisgradientON,Larmorfrequencyvarieslinearlyinspace:
空间编码,SliceselectionGsPhaseencodingGpFrequencyencoding(readout)GrorGfGxGyGz,I.选层,1.目的只有一个窄带内的自旋被激发层面内的信息可被接收用于形成图像2.层面选择的工作由谁完成?
层面选择梯度场Gs选择性RF脉冲,z,Z0,B0,Gz,=(B0+GzZ2)-=Gz(Z2-Z1)=,(B0+GzZ1)Gzz,Z0,场强Larmor频率,Z1Z2Z1B0+GzZ1(B0+GzZ1),B0+GzZ0(B0+GzZ0),B0+GzZ2(B0+GzZ2),RF(B0+GzZ0)Z2,Sliceposition:
z0f0,Slicethickness:
Sliceprofile:
profileFT(pulseshape),d,
(1)如何确定层位置?
层面的位置由对等中心(iso-center)的偏移量(offset)确定;偏移量决定RF脉冲的中心频率,选层位置可通过调整RF中心频率来实现,
(2)如何确定层厚?
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:
ZBW层厚与梯度场强度成反比:
ZG,A.改变RF脉冲的带宽,BW越窄,层厚越小;,B.改变梯度场梯度场越大,层厚越小;,3.一次扫描可得层面的数目,TRTERF脉冲的数目和持续时间梯度场G,最大层面数:
Max#slicesTR/(TE+Ts/2+T0)=TR/activetimeTs采样时间(samplingtime)T0杂项时间(overheadtime),公式可近似为:
Max#slicesTR/TE非常重要!
Examples:
TR=1000msTs=10ms,TE=35msT0=10ms,Max#slices1000/(35+5+10)=1000/50=20,4.任意斜面选层,任意斜面梯度场GGGx、Gy和GzG与z轴的夹角G在oxy平面内的投影与x轴的夹角,不同方向梯度场在极性和强度比值上的配合可完成任意方位斜面的选择;梯度强度的组合与RF带宽共同确定斜面的层厚,II.频率编码,一端是低频,另一端是高频;数字化信号包括所有质子的信号;MR信号含有空间信息。
0,1,1,1,2,0,-2,0,1,0,cos0tcos0t,cos0t2cos0t0,-2cos00t,cos0t,每个象素赋予一个数值,4cos0t每个象素赋予了频率和幅度,0,cos0tcos0t,cos0t2cos0t0,-2cos00t,cos0t,0cos0tcos2t,cos1t2cos0t0,-2cos01t,cos2t,Gradienton(-cos1t)+(3cos,0t)+(2cos2t),III.相位编码,相位编码梯度场改变自旋的角位置,编码执行顺序选层相位编码,频率编码,1.分析,Gradientopen,90RF,Gradientclose,wait,time,通过2DFT可获得每个质子的位置信息,Gz,Gy,Gx,0,cos0tcos0t,cos0t,2cos0t,0,-2,cos0t,0,cos0t,0,cos(,0t+)cos(,0t+),cos0t2cos0t,0,cos(0t-,0-2,cos(,0t+)cos(2t+)0cos(0t-,cos1t,2cos加0t相位编0码梯度场,-2cos(1t-,0,cos(2t-,加频率编码梯度场,2.讨论,3个相位编码,产生的相邻相移为120;如果有许多相位编码,相邻相移为:
360/相位编码步数例如,256相位编码步数,相位差异为:
360/2561.45,相位差异非常小,相位编码方向的高对比度分辨力非常好;所以一般条件下,增加相位编码步数可提高空间分辨力。
But!
标准序列扫描时间:
scantime=TR(#phaseencoding)NEX增加相位编码步数会使扫描时间增加。
IV空间编码与空间分辨力,空间分辨力与扫描野(FOV)和扫描矩阵的关系:
xFOVxNxyFOVyNy,k空间kspace,Monalisainkspace,k空间是包含MR数据的阵列;k空间是数字化的原始数据(rawdata),它是相位编码轴和频率编码轴的交叉点;k空间的数据经FT-1可以得到图像;k没有实际的意义。
I.k-空间概念,F.T-1,II.k空间特点,1.k空间位置与图像位置k空间位置与病人的位置没有直接的对应关系;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;(图像质量不好,有必要的重建信息。
),2.k空间填充方式,一般的填充方式:
相位编码梯度场幅度由负最大到正最大逐步变化。
or相位编码梯度场幅度由正最大到负最大逐步变化。
标准常规扫描,每个周期填充一条线,kx,Gx梯度场应用期间,采集的间隔对应kx值;PE梯度场的持续时间(t)和强度(G)确定ky。
ky,3.k空间数据对图像的影响,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,4.为什么k空间中心包含最大信号?
1)k空间的每条线在中央列位置有最大值,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。
梯度对信号的影响,梯度增加了横向磁化矢量的相位分散;从而使信号变小;由于频率编码和相位编码梯度都是中心小,两边大,因此采集的信号体现出中心高,四周低。
III.部分k空间(Fractionalkspace),部分NEX(FractionalNEX)Numberofexcitation部分回波(Fractionalecho),1.部分NEX,使用了部分行的k空间数据(如1/2NEX,1/4NEX)基于k-space数据的内在对称性(inherentsymmetry)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),symmetry,sampled,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;图像对比度没有改变(TR、TEnochange),2.部分回波,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,没有得到完整的回波,只得到了部分回波。
symmetry,sampled,优点:
可以降低TE早期回波的SNR会提高(lessT2decay)降低T2W可以降低流动伪影(flowartifacts)和磁化率效应(magneticsusceptibilityeffects)应用:
T1W降低流动伪影和磁化率效应时使用,100%,80%,60%,FractionalNEX,Fractionalecho,SpeedContrastSNRArtifacts,T2W或,IV.其他填充方式,半FOV成像(HalfFOVimaging)矩形矩阵扫描成像(RectangularMatrixImaging),1.HalfFOVImaging,PE:
Savetime;k-spaceline:
Interleaved;Doubleky,FOVHalf;Maintainky,soynochange,Originalparameters:
FOV=256mmmatrixxymm,HalfFOVkykyNyNy,mm,FOVmatrixxymm,2.RectangularMatrixImaging,PE:
Savetime;Collectingk-spacecenterlines;Maintainky,FOVnochange;Halfkydoubley,Originalparameters:
FOV=256mmmatrixxymmRectangularMatrix,kykyNyNy,mm,FOV=256Matrixxymm,3.OtherSpecialSituations,FSE序列,每个TR填充多个不同的k空间线,TR的重复次数减少(#reps=Ny/ETL)单激EPI(singleshotEPI)序列,k空间线在一次激发下以来回的Z形式填充k空间在螺旋扫描MRI中,k空间填充轨迹是螺旋形,kx,V.dataspace,kspace,image,FOVDataspacekspaceImage,1.FOV,FOVBWGradient,FOV中央,B0FOV右边,大于B0FOV左边,小于B0,x=Bx=Gxx,fmax=,GxFOVx/2,BW=2fmaxorBW=GxFOVx,FOV、BW和G的关系:
FOVx=BW/Gx,FOV=BW/GFOVBWFOV1/G,降低FOV的方法:
StrongergradientLowerBW,2.kspaceandimage,Dataspace(analog),kspace(digital)andimage,FOV=BW/G=1/GTs1/FOV=GTs,X方向:
1/FOVx=Gxtx定义Gxtx为kxkx=Gxtx=1/FOVxky=Gyty=1/FOVy,Itiswherewestoreoursignals,Ithasamathematicalrelationshiptotheimage(Fouriertransform),Kspace,
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- MR 空间 编码
![提示](https://static.bingdoc.com/images/bang_tan.gif)