医学物理实验MR选做内容 、加权像实验和研究 了解自旋回波序列τ1加权像、T2加权像和质子密度加权像的概念、条件和应用 可以选择水、油等自制样品,做这几种加权像 、驰豫时间的测量和研究 测量实验用多种物质,比如芝麻、黄豆、绿豆、红豆等横向驰豫时间和纵向驰豫时间 可以用饱和恢复法和反转恢复法测T1 相关原理 磁共振加权成像 前面几节我们已经知道,不同的组织存在质子含量(质子密度)的差别、T1值差别及 η值的差别,这正是常规MRI能够显示正常解剖结构及病变的基础。下面我们看看如果利用 不同组织间的这些差别来显示解剖和病变。 1.“加权”的含义 所谓加权即“突出重点”的意思,也即重点突出某方面特性。之所以要加权是因为在一般的成 像过程中,组织的各方面特性(例如:质子密度、T1值、T2值)均对MR信号有贡献,几 乎不可能得到仅纯粹反映组织一个特性的MR图像,我们可以利用成像参数的调整,使图 像主要反映组织某方面特性,而尽量抑制组织其他特性对MR信号的影响,这就是“加权”。 T加权成像(Tl- weighted imaging,TIW)是指这种成像方法重点突出组织纵向弛豫差别, 而尽量减少组织其他特性如横向弛豫等对图像的影响;T2加权成像(T2 weighted imaging, T2WI)重点突出组织的横向弛豫差别;质子密度( proton density,PD)图像则主要反映组 织的质子含量差别 下面来看看加权成像是如何实现的,由于我们还没有涉及到具体的序列,这里仅介绍 MR加权成像的基本原理,具体的参数设置将在脉冲序列一章中介绍。已如前述,MR仪的 接收线圈不易检测到宏观纵向磁化矢量,而只能检测到旋转的宏观横向磁化矢量。这里还要 补充一点,在MR成像中,无论是什么序列,什么加权成像,在MR信号采集时刻,组织的 宏观横向磁化矢量越大,MR信号就越强。 2.质子密度加权成像 质子密度图主要反映不同组织间质子含量的差别。质子密度图很容易实现,以甲、乙两种组 织为例,甲组织质子含量高于乙质子,进入主磁场后,质子含量高的甲组织产生的宏观纵向 磁化矢量大于乙组织(图12a);90°脉冲后甲组织产生的旋转宏观横向磁化矢量就大于乙组 织(图12b),这时马上检测MR信号,甲组织产生的MR信号将高于乙组织(图12c)。即 质子密度越高,MR信号强度越大,这就是质子密度加权成像 甲组织的信号 + 甲组织Mx乙组织Mz 乙组织Mxy
医学物理实验 MRI 选做内容 一、 加权像实验和研究 了解自旋回波序列 T1 加权像、T2 加权像和质子密度加权像的概念、条件和应用； 可以选择水、油等自制样品，做这几种加权像 二、 驰豫时间的测量和研究 测量实验用多种物质，比如芝麻、黄豆、绿豆、红豆等横向驰豫时间和纵向驰豫时间； 可以用饱和恢复法和反转恢复法测 T1 相关原理 一、磁共振加权成像 前面几节我们已经知道，不同的组织存在质子含量（质子密度）的差别、T1值差别及 T2值的差别，这正是常规MRI能够显示正常解剖结构及病变的基础。下面我们看看如果利用 不同组织间的这些差别来显示解剖和病变。 1.“加权”的含义 所谓加权即“突出重点”的意思，也即重点突出某方面特性。之所以要加权是因为在一般的成 像过程中，组织的各方面特性（例如：质子密度、T1 值、T2 值）均对 MR 信号有贡献，几 乎不可能得到仅纯粹反映组织一个特性的 MR 图像，我们可以利用成像参数的调整，使图 像主要反映组织某方面特性，而尽量抑制组织其他特性对 MR 信号的影响，这就是“加权”。 T1 加权成像（T1-weighted imaging，T1WI）是指这种成像方法重点突出组织纵向弛豫差别， 而尽量减少组织其他特性如横向弛豫等对图像的影响；T2 加权成像（T2-weighted imaging， T2WI）重点突出组织的横向弛豫差别；质子密度（proton density，PD）图像则主要反映组 织的质子含量差别。 下面来看看加权成像是如何实现的，由于我们还没有涉及到具体的序列，这里仅介绍 MR加权成像的基本原理，具体的参数设置将在脉冲序列一章中介绍。已如前述，MRI仪的 接收线圈不易检测到宏观纵向磁化矢量，而只能检测到旋转的宏观横向磁化矢量。这里还要 补充一点，在MR成像中，无论是什么序列，什么加权成像，在MR信号采集时刻，组织的 宏观横向磁化矢量越大，MR信号就越强。 2.质子密度加权成像 质子密度图主要反映不同组织间质子含量的差别。质子密度图很容易实现，以甲、乙两种组 织为例，甲组织质子含量高于乙质子，进入主磁场后，质子含量高的甲组织产生的宏观纵向 磁化矢量大于乙组织（图 12a）；90°脉冲后甲组织产生的旋转宏观横向磁化矢量就大于乙组 织（图 12b），这时马上检测 MR 信号，甲组织产生的 MR 信号将高于乙组织（图 12c）。即 质子密度越高，MR 信号强度越大，这就是质子密度加权成像
b 图12质子密度加权成像示意图图a示由于甲组织的质子含量高于乙组织,进入主磁场所产生的宏观纵 向磁化矢量(Mz)将大于乙组织:图b示90°脉冲后,甲组织产生的宏观横向磁化矢量也大于乙组织:图c 示接收线圈探测甲组织的MR信号大于乙组织 3.T2加权成像 T2WI主要反映组织横向弛豫的差别。以甲、乙两种组织为例,假设这两种组织质子密度相 同,但甲组织的横向弛豫比乙组织慢(即甲组织的T2值长于乙组织),进入主磁场后由于 质子密度一样,甲乙两种组织产生的宏观纵向磁化矢量大小相同(图13a),909脉冲后产生 的宏观横向磁化矢量的大小也相同(图13b),我们不马上检测MR信号;甲乙两种组织的 质子将发生横向弛豫,由于甲组织横向弛豫比乙组织慢,到一定时刻,甲组织衰减掉的宏观 横向磁化矢量少于乙组织,其残留的宏观横向磁化矢量将大于乙组织(图13c),这时检测 MR信号,甲组织的MR信号强度将高于乙组织(图13d),这样就实现了T2W。在T2W1 上,组织的T2值越大,其MR信号强度越大。 甲组织Mxy 甲组织Mxy 甲组织的信号 甲组织乙组织 乙组织Mxy 乙组织Mx 乙组织的信号 图13T2加权成像示意图图a示由于甲乙两种组织的质子密度相同,进入主磁场后产生的宏观纵向磁化矢 量(Mz)也相同:图b示90°脉冲激发后两种组织产生的宏观横向磁化矢量(Mx)也相同,但此时不探 测MR信号:图c示经过一定时间后,甲组织由于横向弛豫速度比乙组织慢,残留的横向磁化矢量(Mxy) 大于乙组织:图d示此时接收线圈探测到甲组织的MR信号强度大于乙组织 甲组织Mx 甲组织的信号 甲组织乙组织 甲组织乙组织 MZ 乙组织Mxy 乙组织的信号 图14T1加权成像示意图图a示由于甲乙两种组织的质子密度相同,进入主磁场后产生的宏观纵向磁化矢 量(Mz)也相同:90°脉冲将使宏观纵向磁化矢量变成零,90°脉冲关闭后两种组织发生纵向弛豫(即Mz 从零开始逐渐恢复),由于甲组织T1值比乙组织短,到图b所示的时刻,甲组织已经恢复的宏观纵向磁化
a b c 图12 质子密度加权成像示意图图a示由于甲组织的质子含量高于乙组织，进入主磁场所产生的宏观纵 向磁化矢量（Mz）将大于乙组织；图b示90°脉冲后，甲组织产生的宏观横向磁化矢量也大于乙组织；图c 示接收线圈探测甲组织的MR信号大于乙组织。 3.T2加权成像 T2WI 主要反映组织横向弛豫的差别。以甲、乙两种组织为例，假设这两种组织质子密度相 同，但甲组织的横向弛豫比乙组织慢（即甲组织的 T2 值长于乙组织），进入主磁场后由于 质子密度一样，甲乙两种组织产生的宏观纵向磁化矢量大小相同（图 13a），90°脉冲后产生 的宏观横向磁化矢量的大小也相同（图 13b），我们不马上检测 MR 信号；甲乙两种组织的 质子将发生横向弛豫，由于甲组织横向弛豫比乙组织慢，到一定时刻，甲组织衰减掉的宏观 横向磁化矢量少于乙组织，其残留的宏观横向磁化矢量将大于乙组织（图 13c），这时检测 MR 信号，甲组织的 MR 信号强度将高于乙组织（图 13d），这样就实现了 T2WI。在 T2WI 上，组织的 T2 值越大，其 MR 信号强度越大。 图 13 T2 加权成像示意图图 a 示由于甲乙两种组织的质子密度相同，进入主磁场后产生的宏观纵向磁化矢 量（Mz）也相同；图 b 示 90°脉冲激发后两种组织产生的宏观横向磁化矢量（Mxy）也相同，但此时不探 测 MR 信号；图 c 示经过一定时间后，甲组织由于横向弛豫速度比乙组织慢，残留的横向磁化矢量（Mxy） 大于乙组织；图 d 示此时接收线圈探测到甲组织的 MR 信号强度大于乙组织。 图 14 T1 加权成像示意图图 a 示由于甲乙两种组织的质子密度相同，进入主磁场后产生的宏观纵向磁化矢 量（Mz）也相同；90°脉冲将使宏观纵向磁化矢量变成零，90°脉冲关闭后两种组织发生纵向弛豫（即 Mz 从零开始逐渐恢复），由于甲组织 T1 值比乙组织短，到图 b 所示的时刻，甲组织已经恢复的宏观纵向磁化
矢量大于乙组织:图c示施加第二个90°脉冲后,甲乙两组织的纵向磁化矢量偏转到XY平面,甲组织产生 的宏观橫向磁化矢量大于乙组织,此时立刻采集MR信号:图d示接收线圈探测到甲组织的MR信号强度 大于乙组织 4.T1加权成像 TIW主要反映组织纵向弛豫的差别。我们还是以甲、乙两种组织为例,假设这两种组织质 子密度相同,但甲组织的纵向弛豫比乙组织快(即甲组织的T1值短于乙组织)。进入主磁 场后由于质子密度一样,甲乙两种组织产生的纵向磁化矢量大小相同(图14a),90°脉冲后 产生的宏观横向磁化矢量的大小也相同,我们先不去理会这种横向磁化矢量,也不马上检测 MR信号。射频脉冲关闭后,甲乙两种组织将发生纵向弛豫,由于甲组织的纵向弛豫比乙组 织快,过一定时间以后,甲组织已经恢复的宏观纵向磁化矢量将大于乙组织(图14b)。由 于接收线圈不能检测到这种纵向磁化矢量的差别,必须使用第二个90°脉冲。第二个90°脉 冲后,甲、乙两组织的宏观纵向磁化矢量将发生偏转,产生宏观横向磁化矢量,因为这时甲 组织的纵向磁化矢量大于乙组织,其产生的横向磁化矢量将大于乙组织(图14c),这时马 上检测MR信号,甲组织产生的MR信号将高于乙组织(图14d),这样就实现了TW。在 TIWI上,组织的T1值越小,其MR信号强度越大 5.SE序列三种加权像的条件 SE序列是MR成像的经典序列,也是常规序列。利用SE序列可以进行Tl加权成像、T2加权 成像及质子密度加权成像。SE序列中,组织的纵向弛豫特性(即T1值)在图像中所充当的 角色,也就是说图像的Tl成分主要由重复的时间(IR)决定:组织的横向弛豫特性(及T2 值)在图像中所充当的角色,也就是说图像的12成分主要由回波时间(TE)决定。如果选 用的TR很长,在下一个90°脉冲激发前各种组织的纵向弛豫已经完成,则图像的对比几乎不 受组织纵向弛豫的影响,即选用很长的TR可以基本剔除组织的T1值对图像对比的影响(图 2la)。如果选用的仼很短,每一次90°脉冲产生的宏观横向磁化矢量还没来得及发生横向 弛豫就已经采集信号,则图像的对比几乎不受组织横向弛豫的影响,即选用很短的TE可以 基本剔除组织的T2值对图像对比的影响(图21b)。 通过对SE序列的TR和T调整,我们可以决定在MR图像中所含有的T1和12成分,获得不同 的加权图像。下面让我们看看怎样利用TR和TE的调整来完成SE序列的加权成像。 (1)T1加权成像 在SE序列中如果我们选用一个很短的TE基本剔除了组织T2值对图像对比的影响(图22b), 而选择一个合适短的TR,这样在每一次90°脉冲激发前不同的组织由于纵向弛豫的快慢不 同,已经恢复的宏观纵向磁化矢量就不同(图22a),90°脉冲后产生的宏观横向磁化矢量就 不同,这时马上利用180°脉冲产生回波(选用很短TE),采集的MR信号主要反映组织纵 向弛豫的差别(即T1值不同),所以是TW。 Mxy 100%C 6390 T1对比 5090 3790 25%0 时间(ms)
矢量大于乙组织；图 c 示施加第二个 90°脉冲后，甲乙两组织的纵向磁化矢量偏转到 XY 平面，甲组织产生 的宏观横向磁化矢量大于乙组织，此时立刻采集 MR 信号；图 d 示接收线圈探测到甲组织的 MR 信号强度 大于乙组织。 4.T1加权成像 T1WI 主要反映组织纵向弛豫的差别。我们还是以甲、乙两种组织为例，假设这两种组织质 子密度相同，但甲组织的纵向弛豫比乙组织快（即甲组织的 T1 值短于乙组织）。进入主磁 场后由于质子密度一样，甲乙两种组织产生的纵向磁化矢量大小相同（图 14a），90°脉冲后 产生的宏观横向磁化矢量的大小也相同，我们先不去理会这种横向磁化矢量，也不马上检测 MR 信号。射频脉冲关闭后，甲乙两种组织将发生纵向弛豫，由于甲组织的纵向弛豫比乙组 织快，过一定时间以后，甲组织已经恢复的宏观纵向磁化矢量将大于乙组织（图 14b）。由 于接收线圈不能检测到这种纵向磁化矢量的差别，必须使用第二个 90°脉冲。第二个 90°脉 冲后，甲、乙两组织的宏观纵向磁化矢量将发生偏转，产生宏观横向磁化矢量，因为这时甲 组织的纵向磁化矢量大于乙组织，其产生的横向磁化矢量将大于乙组织（图 14c），这时马 上检测 MR 信号，甲组织产生的 MR 信号将高于乙组织（图 14d），这样就实现了 T1WI。在 T1WI 上，组织的 T1 值越小，其 MR 信号强度越大。 5.SE 序列三种加权像的条件 SE序列是MR成像的经典序列，也是常规序列。利用SE序列可以进行T1加权成像、T2加权 成像及质子密度加权成像。SE序列中，组织的纵向弛豫特性（即T1值）在图像中所充当的 角色，也就是说图像的T1成分主要由重复的时间（TR）决定；组织的横向弛豫特性（及T2 值）在图像中所充当的角色，也就是说图像的T2成分主要由回波时间（TE）决定。如果选 用的TR很长，在下一个90°脉冲激发前各种组织的纵向弛豫已经完成，则图像的对比几乎不 受组织纵向弛豫的影响，即选用很长的TR可以基本剔除组织的T1值对图像对比的影响（图 21a）。如果选用的TE很短，每一次90°脉冲产生的宏观横向磁化矢量还没来得及发生横向 弛豫就已经采集信号，则图像的对比几乎不受组织横向弛豫的影响，即选用很短的TE可以 基本剔除组织的T2值对图像对比的影响（图21b）。 通过对SE序列的TR和TE调整，我们可以决定在MR图像中所含有的T1和T2成分，获得不同 的加权图像。下面让我们看看怎样利用TR和TE的调整来完成SE序列的加权成像。 （1）T1加权成像 在SE 序列中如果我们选用一个很短的TE 基本剔除了组织T2值对图像对比的影响（图22b）， 而选择一个合适短的 TR，这样在每一次 90°脉冲激发前不同的组织由于纵向弛豫的快慢不 同，已经恢复的宏观纵向磁化矢量就不同（图 22a），90°脉冲后产生的宏观横向磁化矢量就 不同，这时马上利用 180°脉冲产生回波（选用很短 TE），采集的 MR 信号主要反映组织纵 向弛豫的差别（即 T1 值不同），所以是 T1WI
图22SE序列TW示意图细曲线为甲组织的弛豫曲线,粗曲线为乙组织的弛豫曲线,假设甲乙两种组 织的质子密度相同。选用一个合适短的TR,这样在每一个(除第一个)90°脉冲施加前(图a向下空箭) 由于纵向弛豫快(T1值短)甲组织已经恢复的宏观纵向磁化矢量大于乙组织,两者之间的宏观纵向磁化 量差别即为T对比(两条横虚线之间的距离)。90°脉冲将使这种宏观纵向磁化矢量的差别偏转,成为宏观 横向磁化矢量的差别,这时立刻用180°复相脉冲产生自旋回波来记录这种宏观横向磁化矢量的差别,而实 际上这种宏观横向磁化矢量的差别是由于纵向弛豫不同造成的,因此所得到的图像为TW。选用很短的TE 图b向下空箭)是为了尽量减少组织横向弛豫对图像对比的污染。 SE序列TIWI应该选用最短的TE,一般为8~20ms。根据所需要的T1权重选用不同的TR, IR一般为200~600ms。在一定的范围内TR越短Tl权重越重。 (2)T2加权成像 SE序列中如果选用很长的TR,这样保证每一次90°脉冲激发前各种组织的纵向磁化矢量都已 经回到平衡状态,就可以基本剔除组织的纵向弛豫对图像对比的影响。90°脉冲激发后,各 组织的宏观横向磁化矢量将由于T弛豫而发生衰减,由于各组织的2弛豫快慢不一,在某 同一时刻,各组织残留的宏观横向磁化矢量就会存在差别,我们利用180°脉冲在一个合适的 时刻(合适长的TE)产生一个自旋回波,这样采集的MR信号主要反映各种组织残留宏观横 向磁化矢量的差别,也即12弛豫差别,得到的图像就是T2WI(图23 SE序列T2wI应该选择很长的TR,以尽量消除组织纵向弛豫对图像对比的污染。当然TR 的延长将成比例的增加MR信号的采样时间,因此利用SE序列进行T2W时TR也不宜过 长,一般在场强为0.5T以下的低场机,TR选择1500~2000ms,在1.0T到1.5T的高场 机一般TR选择2000~2500ms。选择不同的TE则可得到不同的权重的T2W1,TE一般为 50~150ms,TE越长T2权重越重。 Mx 3790 2590 时间(ms) 时间(ms) 图23SE序列T2WI示意图细曲线为甲组织的弛豫曲线,粗曲线为乙组织的弛豫曲线,假设甲乙两种组织 的质子密度相同。选用一个很长的TR,这样在每一个90°脉冲施加前(图a向下空箭),甲、乙两种组织的 纵向磁化矢量都回到平衡状态。90°脉冲产生的宏观横向磁化矢量就不会带有T1弛豫信息。90°脉冲后,甲 乙两组织将发生T2弛豫,由于甲组织T2弛豫快,到TE时刻(图b向下空箭)甲组织残留的宏观磁化矢 量将小于乙组织,这种宏观横向磁化矢量的差别即为T2对比(图b两条横虚线之间的距离),这样甲组织 产生的MR信号强度将小于乙组织。这时图像的对比主要是由于甲乙两组织的T2弛豫不同造成的,因此 为T2WI。 (3)质子密度( proton density,PD)加权成像 SE序列中,如果选择很长的TR基本剔除了组织纵向弛豫对图像对比的影响(图20a),这样 每次90°脉冲前不同组织间的宏观纵向磁化矢量差别即为质子密度差别,90°脉冲后把这种宏
图22 SE序列T1WI示意图细曲线为甲组织的弛豫曲线，粗曲线为乙组织的弛豫曲线，假设甲乙两种组 织的质子密度相同。选用一个合适短的TR，这样在每一个（除第一个）90°脉冲施加前（图a向下空箭）， 由于纵向弛豫快（T1值短）甲组织已经恢复的宏观纵向磁化矢量大于乙组织，两者之间的宏观纵向磁化矢 量差别即为T1对比（两条横虚线之间的距离）。90°脉冲将使这种宏观纵向磁化矢量的差别偏转，成为宏观 横向磁化矢量的差别，这时立刻用180°复相脉冲产生自旋回波来记录这种宏观横向磁化矢量的差别，而实 际上这种宏观横向磁化矢量的差别是由于纵向弛豫不同造成的，因此所得到的图像为T1WI。选用很短的TE （图b向下空箭）是为了尽量减少组织横向弛豫对图像对比的污染。 SE 序列T1WI 应该选用最短的 TE，一般为 8～20 ms。根据所需要的 T1 权重选用不同的 TR， TR 一般为 200～600 ms。在一定的范围内 TR 越短 T1 权重越重。 （2）T2加权成像 SE序列中如果选用很长的TR，这样保证每一次90°脉冲激发前各种组织的纵向磁化矢量都已 经回到平衡状态，就可以基本剔除组织的纵向弛豫对图像对比的影响。90°脉冲激发后，各 组织的宏观横向磁化矢量将由于T2弛豫而发生衰减，由于各组织的T2弛豫快慢不一，在某 同一时刻，各组织残留的宏观横向磁化矢量就会存在差别，我们利用180°脉冲在一个合适的 时刻（合适长的TE）产生一个自旋回波，这样采集的MR信号主要反映各种组织残留宏观横 向磁化矢量的差别，也即T2弛豫差别，得到的图像就是T2WI（图23）。 SE 序列 T2WI 应该选择很长的 TR，以尽量消除组织纵向弛豫对图像对比的污染。当然 TR 的延长将成比例的增加 MR 信号的采样时间，因此利用 SE 序列进行 T2WI 时 TR 也不宜过 长，一般在场强为 0.5 T 以下的低场机，TR 选择 1500 ～2000 ms，在 1.0 T 到 1.5 T 的高场 机一般 TR 选择 2 000～2 500 ms。选择不同的 TE 则可得到不同的权重的 T2WI，TE 一般为 50～150 ms，TE 越长 T2 权重越重。 图 23 SE 序列 T2WI 示意图细曲线为甲组织的弛豫曲线，粗曲线为乙组织的弛豫曲线，假设甲乙两种组织 的质子密度相同。选用一个很长的 TR，这样在每一个 90°脉冲施加前（图 a 向下空箭），甲、乙两种组织的 纵向磁化矢量都回到平衡状态。90°脉冲产生的宏观横向磁化矢量就不会带有 T1 弛豫信息。90°脉冲后，甲 乙两组织将发生 T2 弛豫，由于甲组织 T2 弛豫快，到 TE 时刻（图 b 向下空箭）甲组织残留的宏观磁化矢 量将小于乙组织，这种宏观横向磁化矢量的差别即为 T2 对比（图 b 两条横虚线之间的距离），这样甲组织 产生的 MR 信号强度将小于乙组织。这时图像的对比主要是由于甲乙两组织的 T2 弛豫不同造成的，因此 为 T2WI。 （3）质子密度（proton density，PD）加权成像 SE序列中，如果选择很长的TR基本剔除了组织纵向弛豫对图像对比的影响（图20a），这样 每次90°脉冲前不同组织间的宏观纵向磁化矢量差别即为质子密度差别，90°脉冲后把这种宏
观纵向磁化矢量的差别变成宏观横向磁化矢量的差别,这时利用180°复相脉冲马上产生一个 自旋回波(选择很短的TE),基本剔除组织横向弛豫对图像对比的影响(图21b)。这样得 到的每一个MR信号的对比实际上来自各组织的质子密度差异,因此采用长TR、短TE得到 的是质子密度加权成像。利用SE序列进行质子密度加权成像,TR应该与T2W的TR相似 而TE应该与TW的TE相似。 正如我们在本章第六节提到的,所谓加权成像,实际上是重点突出某方面特性,也就是说图 像的对比主要决定于组织的某项特性(如T1值、T2值、质子密度等),但实际上组织其他 方面的特性还是会影响到图像的对比的。如 TIWI主要是突出不同组织间T1弛豫差别,但 实际上组织的质子密度和T2弛豫同样会影响到图像的对比。首先我们在介绍T1W先假设 不同组织间质子密度相同,但实际上不同组织的质子密度是不同的,因此在TW中质子密 度的差别也会影响图像的对比;另外尽管我们尽量采用最短的TE,但采集回波毕竟是需要 时间的,在SE序列中TE最短也需要8~10ms,尽管很短,但在这段时间组织的横向弛豫 还是不可避免要发生的,因此TIWI的图像对比还是会受到组织T2弛豫差别的影响。我们 可以把这种质子密度和T2弛豫对TW对比的影响称为“污染”。同样T2WI的对比将受到 组织T1弛豫及质子密度差异的污染,而质子密度加权图像的对比也将受到组织T1弛豫和 T2弛豫差别的污染。我们在利用SE序列进行加权成像时,一般只能做到尽量减少污染,而 做不到完全剔除污染 附录: TI and eighted MR Images TI weighted Proton Density Weighted Bright regions indicate tissues Brigh tregions indicate tissues Bright regions indicate with short Ti(faster restoration) with long 12 (slower decay and tissues with high proton and dark regions indicate long dark regions indicate short TI(slower restoration (faster decay) 饱和恢复法和反转恢复法测T1
观纵向磁化矢量的差别变成宏观横向磁化矢量的差别，这时利用180°复相脉冲马上产生一个 自旋回波（选择很短的TE），基本剔除组织横向弛豫对图像对比的影响（图21b）。这样得 到的每一个MR信号的对比实际上来自各组织的质子密度差异，因此采用长TR、短TE得到 的是质子密度加权成像。利用SE序列进行质子密度加权成像，TR应该与T2WI的TR相似， 而TE应该与T1WI的TE相似。 正如我们在本章第六节提到的，所谓加权成像，实际上是重点突出某方面特性，也就是说图 像的对比主要决定于组织的某项特性（如 T1 值、T2 值、质子密度等），但实际上组织其他 方面的特性还是会影响到图像的对比的。如 T1WI 主要是突出不同组织间 T1 弛豫差别，但 实际上组织的质子密度和 T2 弛豫同样会影响到图像的对比。首先我们在介绍 T1WI 先假设 不同组织间质子密度相同，但实际上不同组织的质子密度是不同的，因此在 T1WI 中质子密 度的差别也会影响图像的对比；另外尽管我们尽量采用最短的 TE，但采集回波毕竟是需要 时间的，在 SE 序列中 TE 最短也需要 8～10 ms，尽管很短，但在这段时间组织的横向弛豫 还是不可避免要发生的，因此 T1WI 的图像对比还是会受到组织 T2 弛豫差别的影响。我们 可以把这种质子密度和 T2 弛豫对 T1WI 对比的影响称为“污染”。同样 T2WI 的对比将受到 组织 T1 弛豫及质子密度差异的污染，而质子密度加权图像的对比也将受到组织 T1 弛豫和 T2 弛豫差别的污染。我们在利用 SE 序列进行加权成像时，一般只能做到尽量减少污染，而 做不到完全剔除污染。 附录： T1 and T2 –weighted MR Images T1 weighted T2 weighted Proton Density Weighted Bright regions indicate tissues Brigh tregionsindicate tissues Brightregions indicate with short T1(faster restoration) with long T2(slower decay)and tissues with high proton and dark regions indicate long dark regions indicate short densities T1(slower restoration) T2(faster decay) 二、 饱和恢复法和反转恢复法测 T1
第三章原理性实验 (3)软脉冲回波中为什么不与硬脉冲回波序列一样采用时间域方波信号来做 射频激励信号 七、仿真设计 式应用 Matlab编写程序实现正交检波的实现过程以及正交程度对检波效果 的影响 第八节反转恢复法测T1 实验目的 (1)了解反转恢复序列的结构特点 (2)掌握利用反转恢复序列测T1的原理 (3)了解反转恢复序列所产生信号的变化特点 (4)掌握对测量数据的T1拟合处理方法 二、实验设备与器材 NM0台式核磁共振教学成像仪;约10mm高的大豆油试管样品。 三、实验原理与方法 反转恢复序列测T原理 在核磁共振常规脉冲序列当中,反转恢复( Inversion recovery,R)序列是 较为常见的一种序列,反转恢复测T1序列的基本结构如图381所示。该序列 首先施加一个180射频脉冲,使纵向磁化矢量强度M2反转到主磁场的反方向 图38-1反转恢复序列图
8 核磁共振成像技术实验教程 (-Z轴)上,然后该磁化矢量强度以T1时间常数进行自由弛豫。经过一定时间 r1后,Mz有所减小,此时沿水平方向上再施加一个90射频脉冲,检测并记录 此时产生的FID信号。将该序列中180°和90两个射频脉冲之间的间隔时间定义 为反转时间T1( Inversion time),Ti是反转恢复序列的一个重要参数 在第一个脉冲序列周期结束后,等待足够长时间,一般需要5T1时间,以 使Mz完全恢复到初始状态。然后重复第一个序列周期的步骤,但z2比r1延长, 同样在施加90°射频脉冲后,记录下此时FD信号,该信号幅度会随间隔时间变 化出现先逐步减小再逐步增加的过程。经过n次实验后,根据每次得到的FID 信号幅值,就能描绘出M2的恢复曲线(如图3-8-2所示),由此曲线就可以定 出T1的值。按照曲线表达式M2=M6(1-2e),在曲线与横轴的交点处 M2(t0)=0,可以得到关于T1的表达式:t=T1ln2。因此,不断改变反转恢复 序列中的T值,并记录每次的FID信号幅值,就能通过软件拟合得到M2的恢 复曲线,从而可以计算得到样品的T1值。 随间隔时间变化的示意 2.反转恢复序列的参数 根据反转恢复序列测T1的原理,实验采用的序列结构如图3-8-3所示。涉 及的主要参数分别如下。 DO:序列脉冲序列的重复时间(TR)。 D1:90°脉冲与180脉冲之间的时间间隔,即反转时间T
第三章原理性实验 图3-83反转恢复序列时序图 D3:90°射频结束后到信号采集开始之间的时间间隔 P1:90°射频脉冲的施加时间。 P2:180°射频脉冲的施加时间 四、实验步骤 (1)启动计算机,运行桌面上的“核磁共振成像分析仪”软件,进入到软件 操作界面。 (2)将装有10mm高大豆油的样品管小心放置入磁体柜上方样品孔内。 (3)开启射频单元及梯度放大器的电源。 (4)重复本章第一节实验和第二节实验的内容,使系统处于核磁共振实验 状态。 (5)利用硬脉冲FID序列,分别找准90°和180°射频脉冲的脉冲宽度并 记录 (6)通过工具栏按钮,进入序列选择对话框,如图384所示,选择 其中的“反转恢复序列测T1”,并仔细观察该序列的序列结构特点。 (7)设置参数和数据采集,将前面步骤记录下的中心频率、90°和180°射频 宽度等参数输入相应位置,设定D1=3ms(此值可任取),其他参数采用默认设 置,然后采用累加采集工具如,开始数据采集,如图3-8-5所示。 (8)采集结束后,使用薜工具进行傅里叶变换,得到频谱图形,如图 38-6所示。找到此时谱峰对应的纵坐标数值,然后将它和此时的反转时间D1作 为一组数据记录下来,以备后面使用
核磁共振成像技术实验教程 请选择新的脉冲序列 脉冲序列图 便脉冲Fd( H_ SPID 回波(H_sED) CPMG SRID) 软脉冲Fd(s_SPD 单脉冲双相位编码成像( H_PCodingSP2 回波频率编码(S_ FCodingSE1D) 梯度回波成像(s_GE3D) 反转恢复成像(S⊥R2D) X Cancel 图3-8-4序列选择对话框 采拌|一帷处理|二继处理 3b8 Parameter 0000 1000 DFW(kHz) 300 SFI(MHz) 23 1,000 1(+)137 123456789101121314151617181920 图38-5序列参数设置及数据采集过程图 (9)逐步改变反转时间D1的值,可以分别设置为1ms、6ms、10ms、 20ms、50ms、80ms、100ms、110ms、120ms、130ms、140ms、160ms、 180ms、200ms、240ms、280ms、320ms、360ms、400ms、480ms、520ms(此 处设置以油样品为例),每次改变后都重复进行累加数据釆集和傅里叶变换,并 记录对应的频谱峰值
第三章原理性实验 280.000 260000 240,000 40,000 20.000 20000 图3-86采集信号的频谱图 (10)打开“一维处理”菜单,选择“T1拟合”功能,如图387所示。 一维傅里叶变换[FT 重装Fi嗷据[ Reload Fid] 相位校正[Pc 基线校正[BC] 定标[ Calibrate] 设置中心频率[ Set Center Freq 测量造线距离[ leasure 峰值提取[Pe 分段积分处理[ Process 昱示网格[Grid 显示Y轴rAis] 1台[T1P 图3-8-7选择T1拟合功能 (11)进入T1拟合软件后,把步骤(9)记录的D1数据输入到VD(ms) 兰,把频谱峰值输入到对应的 Intensity一栏,如图3-8-8所示
