第四章成像技术实验 第一节 自旋回波序列成像 一、实验目的 (1)理解自旋回波成像过程和原理。 (2)掌握与自旋回波成像有关的参数设置。 (3)利用自旋回波成像序列对芝麻试管样品进行成像。 二、实验设备与器材 NMI20台式核磁共振教学成像仪：约2g的芝麻样品；管径为10mm的 试管。 三、实验原理与方法 1.自旋回波产生原理 在核磁共振成像中，获取足够用以重建图像的信号按照一定时序和周期施加 的射频脉冲与梯度脉冲的组合通常叫脉冲序列(pulse sequence)。临床上最常用 的脉冲序列大体可分为三大类：自旋回波(SE)、反转恢复(IR)和梯度回波 (GRE),每一类又分别包含各自的变体。图4-1-1所示为最常用的自旋回菠脉冲 909 R G. +22 信持 图41-1自旋回波序列示意图
·104* 核磁共振成像技术实验教程 序列。 首先用90°射频脉冲激励样品物质，在它的作川下，宏观磁化矢量迅速倒向 XY平面上，因此，90射频脉冲是SE序列的准备脉冲。之后再施加一个选层梯 度G,作用在样品上，以选择并激发某一个特定层面，接下来是…个180°脉冲， 其主要作用是改变XY平面内质子的进动方向，使失相的质子重新相位重聚，此 时吸收180脉冲射频能量后的质子，将在后面以白旋回波的形式放出能量，从 而产生自旋回波信号。 选择一个层面后，接下来就是在相位编码和频率编码的作用下进行数据的采 集，G。是相位编码梯度，在每次重复时相位编码梯度递增或递减一步；G,是读 出梯度，即频率编码梯度，以实现对每个体素的最终定位，从而确定视野(ild of view,(OV)的大小，即频率编码方向上的取样点数决定了Y方向的大小， 相位编码方向上的编码梯度步数决定了X方向上的大小。因此，在成像过程中， 相位编码梯度和频率编码梯度的选择对最终的自旋世波城像效果有重要的影响。 总体来说，S上序列的执行过程可分为激发、编码、相位重聚和信号采集四 个阶段。 2.自旋回波序列 自旋同波序列的时序如图4-1-2所示，各种参数分别如下。 180 909 RF Signal 0 SP1 D2 Dt 14 SP2 D5 U3 阁4-1-2S上序列形式及片参数 D0:重复时间TR。 D1:相位编码时间。 D3:死时间，一般设为100s,代表射频脉冲结束到开始采样的延迟
第四章成像技术实验 ·105· D4和D5:回波时间，180脉冲结束后产生回波峰值的时间。 SP1、SP2:分别是90°和180脉冲的脉冲宽度（一般SP1=SP2=1000μs), 该参数还可用以确定激发宽度和切片厚度。 RFAmp1、RFAmp2:分别是90°和180°脉冲的脉冲幅度。在成像实验中， SP1=SP2,90°和l80°脉冲需要靠RFAmp1和RFAmp:2来设置，RFAmp2≈ 2RFAmpl D2：相位平衡梯度施加时间，理论上D2是SP1的一半。 四、实验步骤 (1)启动计算机，运行“核磁共振成像教学仪”软件，进入到软件操作界 面，点击4减，进人WINMRIXP环境。 (2)将装有2g芝麻样品的试管小心放入磁体柜上方样品槽内。 (3)开启射频单元及梯度放大器的电源 (4)重复第三章第一、二节的实验内容，调整好磁场均匀性，找到中心频率。 (5)在第三章第七节实验的基础上找到90°和180°的幅值。 (6)单击工具栏上的按钮，进入脉冲序列选择对话框。选择软脉冲自 旋回波序列（如图4-1-2所示），此时90°脉冲RFAmp1(%)、180°脉冲 RFAmp:2(%)以及中心频率将自动填充以上设置好的值。SLICE选择“o”进 行矢状面成像，其余参数可参照下图413数值进行设定。 群初神试视务魂出 RFAmp1(%) 30.0 RFAmp2(%) 57.0 SP1(us) 1200 SP2(us) 1200 NE1 128 D10s) 2000 GAmp(为 5图 D20μ8) 500 GyAmp(%) 200 D3(us) 100 GzAmp(a）· 500 D4s) i00 SlicePos(mm) 00 D50s) 100 DS .10 DO(ms) 1500 SLICE TD 1024 SW(kHz) 100.0 DFW(kHz) 30.0 SF1(MHz) 23 01(kHz) 317.400 1 32 图4-13自旋回被序列质子密度像的参考设置
·106- 核磁共振成像技术实验教程 ()选样菜单栏里的若工具，进行累加采集，其过程如图414所示。 实验过程中，可观察采集过程中信号的变化情况，采集时间的粗略计算等。 460 图4-1-4数据采集及累加过程 (8)当数据采集完毕后，自动给出K空间数据矩阵，如图4-1-5所示。 (9)选择T具栏下的傅里叶变换工具：蒂，之后再选择默认的图像分辨率 后，就能得到样品矢状面的层面图像。可调整Image【ntensity和Window Level 值，以提高信噪比。用户也可根据需要选择图像显示的颜色。图4-1-6所示为芝 麻样品成像的效果图。 (10)按照第(7)步的操作，将“SLICE”改为“1”进行横断面成像。Gy Amp(%)=50.00,GzAmp(%)=20.00,其他参数不变。图4-1-7所示为芝 麻样品成像的横断面效果图。 (1l)打开“WaveForm”标签页上的Slice Position,更改不同的值，重复上 述步骤实验，观察图像出现的变化
第四幸成像技术实验 ·107+ 图4-1-5采集后的K空间数据 图4-16FFT后得到的空间频浓域图像 图41-？横断面质子密度成像图 (矢状面) 五、实验结果 (1)自旋回波序列数据采集过程巾，随着相位编码步的不断进行，信号的变 化规律是 其原因是
·108· 核磁共振成像技术实验款程 (2)本实验装置中，对于层面的选择是采用 进行的。 (3)利用自旋回波序列生成的样品图像及其K空间图像。 K空间图像 最终图像 六、讨论与思考 (1)自旋回波成像主要涉及到哪些参数？ (2)自旋回波序列过程是怎样的？ (3)K空间数据和图像数据之间的关系是什么？如何理解时间域、空间域、 频率域这三者之间的关系？ (4)傅里叶图像重建的原理是什么？ 第二节自旋回波权重像 一、实验目的 (1)掌握自旋回波序列的信号特点。 (2)了解不同权重像的概念及特点。 (3)了解弛豫时间不同的组织或样品在权重像中的灰度情况。 二、实验设备与器材 NM20台式核磁共振教学成像仪；约10mm高的纯水试管样品；大豆油： 自来水加固体黄豆的样品管；8mm直径的试管装10mm高大豆油样品后放人直 径10mm装有少量自来水的试管。 三、实验原理与方法 1.自旋回波信号的幅值 由自旋回波序列成像原理可知，采集到的回波信号强度表达式为 S(TE,TR)AN(H)(1-e-TR/T:)e-Ty/T: 式中，N(H)为体积内自旋氢核的数目，A为增益，T和T2都是样品的弛豫