自旋回波序列成像实验 「实验仪器 上海纽迈公司NM20台式核磁共振教学成像仪;约10mm高的大豆油试管样品;约2g的 芝麻试管样品等。图1为磁体的坐标轴取向。成像的切片方向如图2所示。 图1实验仪器磁体的三维空间 SLICE0沿x轴切片, SLCE1沿y轴切片 SLCE2沿z轴切片, 平行于yz轴面图像 平行于x轴面图像 平行于x轴面图像 图2沿磁场三个轴方向的切片图
- 1 - 自旋回波序列成像实验 [实验仪器] 上海纽迈公司 NMI20 台式核磁共振教学成像仪；约 10 mm 高的大豆油试管样品；约 2 g 的 芝麻试管样品等。图 1 为磁体的坐标轴取向。成像的切片方向如图 2 所示。 图 1 实验仪器磁体的三维空间 SLICE 0 沿 x 轴切片， SLICE 1 沿 y 轴切片， SLICE 2 沿 z 轴切片， 平行于 yz 轴面图像 平行于 xz 轴面图像 平行于 xy 轴面图像 图 2 沿磁场三个轴方向的切片图
实验方法介绍 首先对仪器进行电子匀场的调节:其次调节射频场频率,找出拉莫尔共振频率。记下此 频率;第三,进行软脉冲序列90°脉冲和180°脉冲的调节,找出形成这两个脉冲的脉冲幅 度值 RFAmpl(%ω);第四,选择自旋回波成像序列进行芝麻成像。下面是这四步的调节方法 电子匀场调节 磁场的均匀性对实验非常重要。在核磁共振系统中,均匀性是以主磁场的百万分之 (ppm)来度量的。其数学定义为 B -B B 把大豆油样品放好,打开磁共振成像仪应用软件,单击“New”,打开脉冲序列对话框, 选择硬脉冲FID序列。单击“GS”采集信号,通过调整射频脉冲偏移量O1(kHz),调出图 3的FID信号。打开梯度电子开关柜ON,分别反复缓慢地调整 GXShin、 GYShim、 GZShim 旋纽,使FID信号衰减变慢,拖尾最长,如图3(b),表示电子匀场调整到最均匀状态。 图3(a)FID衰减快,拖尾短,匀场不均匀 图3(b)FID衰减慢,拖尾长,匀场已调好
- 2 - [实验方法介绍] 首先对仪器进行电子匀场的调节；其次调节射频场频率，找出拉莫尔共振频率。记下此 频率；第三，进行软脉冲序列 90 脉冲和 180 脉冲的调节，找出形成这两个脉冲的脉冲幅 度值 RFAmp1(%)；第四，选择自旋回波成像序列进行芝麻成像。下面是这四步的调节方法： 一、电子匀场调节 磁场的均匀性对实验非常重要。在核磁共振系统中，均匀性是以主磁场的百万分之一 （ppm）来度量的。其数学定义为 6 0 6 0 0 max min 1 10 10 = − = B B B B B ppm 把大豆油样品放好，打开磁共振成像仪应用软件，单击“New”，打开脉冲序列对话框， 选择硬脉冲 FID 序列。单击“GS”采集信号，通过调整射频脉冲偏移量 O1（kHz），调出图 3 的 FID 信号。打开梯度电子开关柜 ON，分别反复缓慢地调整 GXShim、GYShim、GZShim 旋纽，使 FID 信号衰减变慢，拖尾最长，如图 3（b），表示电子匀场调整到最均匀状态。 图 3 (a) FID 衰减快，拖尾短，匀场不均匀 图 3 (b) FID 衰减慢，拖尾长，匀场已调好
二、共振频率调节 用油样品,选择硬脉冲FID序列,信号的主共振频率为22MHLz,在此基础上逐渐增加 频率,使信号振荡的频率减小,直到出现没有振荡的衰减信号,如图4(b)所示,共振频 率就调好了。具体调整步骤参见磁共振成像操作指导书第40页的实验步骤 NAAVAVNS 图4(a)接近共振状态有振荡的FID信号 图4(b)共振状态无振荡的FID信号 图4共振频率的调节22MHz,651.73kHz
- 3 - 二、共振频率调节 用油样品，选择硬脉冲 FID 序列，信号的主共振频率为 22 MHz，在此基础上逐渐增加 频率，使信号振荡的频率减小，直到出现没有振荡的衰减信号，如图 4（b）所示，共振频 率就调好了。具体调整步骤参见磁共振成像操作指导书第 40 页的实验步骤。 图 4 (a) 接近共振状态有振荡的 FID 信号 图 4 （b） 共振状态无振荡的 FID 信号 图 4 共振频率的调节 22MHz，651.73kHz
三、90°、180°软脉冲的调节 用油样品,选择软脉冲序列,如图5所示。观察模值,用单次GS采集信号,从6开始 增加 RFAmpl(%)幅值,步长为1,HD信号强度会增加,并且增加逐渐缓慢,而达到一个最 大值图5(a),这时的 RFAmpl(%)幅值为90°脉冲;但是这个最大值的位置不是很灵敏。继 续增加 RAMp(%)幅值,信号强度又会减小,再继续增大 RFAmpl(%o幅值,FD信号会减 小到最小值图5(b),此时为180°脉冲。一般180°软脉冲的 RFAmpI(%)值为90°软脉冲的 RFAmpl(%)值的2倍 原冲冲 (a) RFAmpl(%)为84时,FID信号幅度为最大,这时的脉冲为90°软脉冲 )10 需冲,输入花 (b) RFAmpl(%)为15.3时,FD信号幅度为最小,这时的脉冲为180°软脉冲。 图590°、180°软脉冲的调节
- 4 - 三、90 、180 软脉冲的调节 用油样品，选择软脉冲序列，如图 5 所示。观察模值，用单次 GS 采集信号，从 6 开始 增加 RFAmp1(%)幅值，步长为 1，FID 信号强度会增加，并且增加逐渐缓慢，而达到一个最 大值图 5(a)，这时的 RFAmp1(%)幅值为 90 脉冲；但是这个最大值的位置不是很灵敏。继 续增加 RFAmp1(%)幅值，信号强度又会减小，再继续增大 RFAmp1(%)幅值，FID 信号会减 小到最小值图 5(b)，此时为 180 脉冲。一般 180 软脉冲的 RFAmp1(%)值为 90软脉冲的 RFAmp1(%)值的 2 倍。 (a)RFAmp1(%) 为 8.4 时，FID 信号幅度 为最大，这 时的脉冲为 90 软脉冲。 (b) RFAmp1(%) 为 15.3 时，FID 信号幅度为最小，这时的脉冲为 180 软脉冲。 图 5 90、180 软脉冲的调节
四、SE自旋回波序列成像参数介绍 自旋回波脉冲序列参数如图6所示 RFAmpI(%)、 RAMp2(%):分别是90°和 采样一维处理|二维处理 180°脉冲的幅值 般 RAMp2(%)≈ 1.66RFAmpl(%) Parameter Value SPI、SP2:分别是90°和180°脉冲的脉冲宽 RFAmp1(%)12.8 度,一般SPl=SP2=1200μs,该参数可确 定射频激发频率带宽和选片厚度。SP1小 RFAmp2(%) 21. 4 激发频率带宽增加,则选片厚度增加 SPl(us) 1200 D1:相位编码时间 SP2(us) 1200 D2:Gx负梯度施加时间,理论上D2是SPl 的一半 D1() D3:死时间,一般为100s,表示射频脉冲 D2(s) 350 结束到出现信号的延迟时间 D3(us) 150 D4、D5:回波时间TE( time of echo),180° 脉冲结束后产生回波峰值的时间 D4(us) 100 D0:脉冲重复时间TR( time of repeat)。 D5(us) 般最小值要接近组织的T1:如果取比较大的 DO(ms) 400 值,比如2000~3000ms,T1的作用就可以忽 略,就可以得到质子密度加权像。 TD:采样点数。即频率编码数 SW(KHz) 1000 SW(kH):采样谱宽,即采样频率,是每秒 DFWKH2)300 钟采集的点数。带宽减小一半,采集时间则 SF1(MH2) 22 增加一倍。 DFW(kHz):数字滤波的值 01/H2)649033 sF(MH):共振中心主频率,为2MHz RG Ol(kHz):共振频率微调。 NS RG:软件放大倍数,有1、2、3、4挡选择。 Ns:累加采集次数 NE1 NEl:相位编码步数。 GAMp(%) 480 GaMp(%):选层梯度磁场大小,磁场越大 GyAmp(%) 50.0 所选层厚越薄。 GzAmp(%o) 80.0 GaMp(%):相位梯度磁场大小。 GAMp(%):频率梯度磁场大小。 Slice Pos(mm)0 Slicepos(mm):样品选层位置。 10 DS:数字放大倍数。比采样点数放大的倍数 SLICE 2 SLCE:选层截面选择,0为x轴,1为y轴, 2为z轴 图6自旋回波序列成像参数
- 5 - 四、SE 自旋回波序列成像参数介绍 自旋回波脉冲序列参数如图 6 所示。 RFAmp1(%)、RFAmp2(%)：分别是 90 和 180 脉 冲的 幅 值 ， 一般 RFAmp2(%) 1.66RFAmp1(%)。 SP1、SP2：分别是 90 和 180 脉冲的脉冲宽 度，一般 SP1 = SP2 = 1200 s，该参数可确 定射频激发频率带宽和选片厚度。SP1 小， 激发频率带宽增加，则选片厚度增加。 D1：相位编码时间。 D2：Gx负梯度施加时间，理论上 D2 是 SP1 的一半。 D3：死时间，一般为 100 s，表示射频脉冲 结束到出现信号的延迟时间。 D4、D5：回波时间 TE（time of echo），180 脉冲结束后产生回波峰值的时间。 D0：脉冲重复时间 TR（time of repeat）。一 般最小值要接近组织的 T1；如果取比较大的 值，比如 2000 ~ 3000 ms，T1 的作用就可以忽 略，就可以得到质子密度加权像。 TD：采样点数。即频率编码数。 SW(kHz)：采样谱宽，即采样频率，是每秒 钟采集的点数。带宽减小一半，采集时间则 增加一倍。 DFW(kHz)：数字滤波的值。 SF1(MHz)：共振中心主频率，为 22 MHz。 O1(kHz)：共振频率微调。 RG：软件放大倍数，有 1、2、3、4 挡选择。 NS：累加采集次数。 NE1：相位编码步数。 GxAmp(%)：选层梯度磁场大小，磁场越大， 所选层厚越薄。 GyAmp(%)：相位梯度磁场大小。 GzAmp(%)：频率梯度磁场大小。 SlicePos(mm)：样品选层位置。 DS：数字放大倍数。比采样点数放大的倍数。 SLICE：选层截面选择，0 为 x 轴，1 为 y 轴， 2 为 z 轴。 图 6 自旋回波序列成像参数
实验内容 自旋回波序列芝麻成像 准备工作 1.检查样品是否放好(大豆油)。 2.打开电脑,打开“核磁共振成像分析仪”软件。 3.选择“成像”菜单,选择“New”,选择“硬脉冲Fid( H SPID)”序列。 4.打开仪器射频单元开关“ POWER”,打开梯度放大器开关“ POWER”。注意增益GAIN 已经调好,一般不要调节。电子匀场也调好,不再调节 二、拉莫尔频率的调节 选择“硬脉冲 Fid(H SPID)”序列,参数SFl(MHz)设为22,NS设为2,其余为默认值 按累加“ZG”,一般都会出现振荡衰减的FID信号。如果没有信号,改变O1(KHz)值, 步长为10kHz,直到出现FID信号。 6.用自动方法寻找拉莫尔频率(方法参考书40页)如下:看到FID信号后,按“FFT” 对信号做傅里叶变换,出现频率域的单峰信号:选中“一维处理”,选择“显示模谱”, 点击按纽“k”’把窄峰拉宽;按“峰值提取”,按“设置中心频率”,以这个频率,按 “ZG”继续采集信号。重复找中心频率的步骤,直到最后出现没有振荡的衰减信号, 而且FFT变换后的峰出现在0kHz位置。这个频率就是准确的拉莫尔频率 三、90°、180°软脉冲的调节 7.按“New”,选择软脉冲Fd(S_SPID)序列,设 RFAmpl(%)值为6,用“GS”采集信号, 观察FID信号模值 8.增加 RFAmpl(%)的值,步长为1,HD信号的模值会增加;不断增加 RFAmpl(%)的值 直到FID信号的模值为最大(可局部放大模幅度值来比较)。此时的 RFAmple(%)值为 90°脉冲。注意放大倍数“RG”选择2。但是最大值的位置不是很敏感 9.继续增加 RFAmpl(%的值,FD信号的模值会变小,找到FID信号的模值最小的 RFAmpl(%)值,此时为180°脉冲 四、回波信号调节 10.按“New”,选择软脉冲回波( S SEID)序列,把 RFAmple(%)的值设为90°脉冲的值,把 RAMp2(%)设为180°脉冲的值。用“GS”采集信号,微小调整 RAMp2%)的值,使 回波信号最大。注意放大倍数“RG”选择2。 五、油、芝麻成像注意油和芝麻的成像参数选择不同: 油的信号比芝麻的强,所以RG和NS可以小一些; 油是液体,纵向弛豫时间T1比芝麻短,D0可以小一些 选层厚度:芝麻要薄一些,选层梯度(50~70)大;油可以厚些,选层梯度(10~30)小。 11.按“New”,选择自旋回波成像(SSE2D)序列 12.Dl(μs)设为1000、1200或200,0相位编码时间 13.D0ms)设为100~400,脉冲重复时间 14.TD为512,采样点数 15.RG设为2~4,软件放大倍数 16.NS设为4~8,累加次数
- 6 - [实验内容] 自旋回波序列芝麻成像 一、准备工作 1. 检查样品是否放好（大豆油）。 2. 打开电脑，打开“核磁共振成像分析仪”软件。 3. 选择“成像”菜单，选择“New”，选择“硬脉冲 Fid(H_SP1D)”序列。 4. 打开仪器射频单元开关“POWER”，打开梯度放大器开关“POWER”。注意增益 GAIN 已经调好，一般不要调节。电子匀场也调好，不再调节。 二、拉莫尔频率的调节 5. 选择“硬脉冲 Fid(H_SP1D)”序列，参数 SF1(MHz)设为 22，NS 设为 2，其余为默认值。 按累加“ZG”，一般都会出现振荡衰减的 FID 信号。如果没有信号，改变 O1(KHz)值， 步长为 10 kHz，直到出现 FID 信号。 6. 用自动方法寻找拉莫尔频率（方法参考书 40 页）如下：看到 FID 信号后，按“FFT” 对信号做傅里叶变换，出现频率域的单峰信号；选中“一维处理”，选择“显示模谱”， 点击按纽“||”，把窄峰拉宽；按“峰值提取”，按“设置中心频率”，以这个频率，按 “ZG”继续采集信号。重复找中心频率的步骤，直到最后出现没有振荡的衰减信号， 而且 FFT 变换后的峰出现在 0 kHz 位置。这个频率就是准确的拉莫尔频率。 三、90 、180 软脉冲的调节 7. 按“New”，选择软脉冲 Fid(S_SP1D)序列，设 RFAmp1(%)值为 6，用“GS”采集信号， 观察 FID 信号模值。 8. 增加 RFAmp1(%)的值，步长为 1，FID 信号的模值会增加；不断增加 RFAmp1(%)的值， 直到 FID 信号的模值为最大（可局部放大模幅度值来比较）。此时的 RFAmp1(%)值为 90 脉冲。注意放大倍数“RG”选择 2。但是最大值的位置不是很敏感。 9. 继续增加 RFAmp1(%)的值，FID 信号的模值会变小，找到 FID 信号的模值最小的 RFAmp1(%)值，此时为 180 脉冲。 四、回波信号调节 10. 按“New”，选择软脉冲回波(S_SE1D)序列，把 RFAmp1(%)的值设为 90 脉冲的值，把 RFAmp2(%)设为 180 脉冲的值。用“GS”采集信号，微小调整 RFAmp2(%)的值，使 回波信号最大。注意放大倍数“RG”选择 2。 五、油、芝麻成像 注意油和芝麻的成像参数选择不同： 油的信号比芝麻的强，所以 RG 和 NS 可以小一些； 油是液体，纵向弛豫时间 T1 比芝麻短，D0 可以小一些； 选层厚度：芝麻要薄一些，选层梯度（50 ~ 70）大；油可以厚些，选层梯度(10 ~ 30）小。 11. 按“New”，选择自旋回波成像(S_SE2D)序列。 12. D1(s)设为 1000、1200 或 2000，相位编码时间 13. D0(ms) 设为 100 ~ 400，脉冲重复时间 14. TD 为 512，采样点数 15. RG 设为 2 ~ 4，软件放大倍数 16. NS 设为 4 ~ 8，累加次数
17.NE1设为128或256,相位编码数 18. GAMp(%)可以设为-80~+80,X轴梯度场 19. GAMp(%)可以设为-80~+80,Y轴梯度场 20. GAMp(%)可以设为-80~+80,Z轴梯度场 21.其余参数为默认值。 22.把油样品换成芝麻样品。 23.用累加“ZG”采集信号 24.采集信号结束后,按“FFT”观看芝麻图像。如果像素不是512×512,则把它改成此值 25.如果图像不是很清晰,改变一些参数,再重新测量。 26.如果图像清晰,再测量Y轴横断面图像。改SLCE为1, GAMp(%)设为70,而 GXAmp(%) 改为50。 可以存储所成的图像在电脑中。 8.一次成像的时间可按下式计算:D0×NS× Nelms
- 7 - 17. NE1 设为 128 或 256，相位编码数 18. GXAmp(%)可以设为-80 ~ +80，X 轴梯度场 19. GYAmp(%)可以设为-80 ~ +80，Y 轴梯度场 20. GZAmp(%)可以设为-80 ~ +80，Z 轴梯度场 21. 其余参数为默认值。 22. 把油样品换成芝麻样品。 23. 用累加“ZG”采集信号。 24. 采集信号结束后，按“FFT”观看芝麻图像。如果像素不是 512512，则把它改成此值。 25. 如果图像不是很清晰，改变一些参数，再重新测量。 26. 如果图像清晰，再测量Y轴横断面图像。改SLICE 为1，GYAmp(%)设为70，而GXAmp(%) 改为 50。 27. 可以存储所成的图像在电脑中。 28. 一次成像的时间可按下式计算：D0 NS NE1 ms