梯度系统信号定位基本原理-冷春雷.ppt

MRI设备中梯度场的作用确定质子共振的位置信息。在特定序列中起到相位重聚的作用梯度场工作原理选层梯度工作原理选层梯度工作原理频率编码梯度的工作原理相位编码梯度的工作原理相位编码梯度工作原理梯度周期与成像时序*****梯度系统定位原理以及信号时序简单分析内容提要：1，三个方向的梯度定位原理2，三个梯度在序列中的工作时序的简单原理共享（以自旋回波序列为例）3，问题服务支持部：冷春雷2010年4月28日●●B0线性梯度场B0静磁场B0B0线性梯度场与静磁场B0混合梯度场是如何确定位置信息的呢？MR系统中是通过三个方向分别确定了位置信息后，来确定具体的像素的位置的。首先进行确定的是一个“层面”。下面我们就来看如何确定一个层面，我们不妨设X方向的梯度场为层面选择梯度。标记为Gx，Gx作用到静磁场中的磁场强度分布如下图所示：根据拉莫尔公式：ω0=γBz对于氢核1H，γ=42.562MHz/T要出现MR信号，就必须有射频激发信号，选层的原理就是采用选择性激励的方式，用特定频率的RF信号激励特定的层面，使特定层面体素发生共振，而其他层面的体素不发生共振，已达到选层的目的。变化梯度场强就可以更改层面。层厚：选层梯度场强越强，扫描时就可以采用越薄的扫描层面。体素就越小，图像越清晰.Y方向的梯度我们用Gy来表示。Gy称为频率编码梯度.Gy的作用在磁场中的效果可以用下面的图表示。Gx选层梯度作用后，所选层面所有体素以相同的频率进动，如果在与其垂直的方向上添加Gy梯度，就会使所选层面的体素形成进动频率不同的等自旋线。使所选层面的体素附加了一个频率编码信息。实现了第二个坐标的确定。14.9mHZ14.9mHZ14.9mHZ15.0mHZ15.1mHZ14.9mHZGy作用前Gy作用后Z方向的梯度我们用Gz来表示。Gz称为相位编码梯度.经过Gx与Gy梯度的作用,我们得到了一条可以确定位置的线,而要形成图形,就必须知道每个点的位置信息.这就需要引入相位编码梯度。相位编码梯度Gz的工作原理可以用下面的图来表示.15.0mHZ14.9mHZ15.0mHZ15.1mHZ慢中快频率编码梯度作用的情形相位编码梯度作用的情形相位编码梯度总是工作在脉冲状态，作用时间很短。梯度开启后，高磁场的体素旋转的角度大，低磁场的旋转角度小。当梯度关断以后，各体素又重新置于Bo相同磁场中，各个体素又按照同样的频率进动，但由于Gz的作用产生的相位超前滞后的关系却保留了下来。这就是相位记忆。通过相位编码梯度的作用，我们给每个相等自旋线上的体素增加了具体的位置信息。15.0mHZ慢中快以动画为例通过选层梯度的选层，频率编码梯度的选线以及相位编码梯度的选点。我们可以得到体素的位置信息。那么在一个MR系统中，三个梯度是如何工作的呢？成像的时序是怎样的呢。首先，我们引入一个概念，散相。散相是因为磁场的不均匀性造成的。射频脉冲激励质子以后，在梯度脉冲的作用下就会出现散相（类似于相位编码）。散相对于相位编码有影响，必须给予消除。GxGxGxGx无梯度脉冲正梯度脉冲负梯度脉冲翻转梯度脉冲Gx=选层梯度=质子进动的相位差T1T1时，90°RF激励脉冲与选层梯度同时打开。选层梯度确定的层面的所有体素的组合矢量M发生了90°的倾倒。实现了选择层面的效果。以SE序列为例，梯度时序与成像周期T1时刻选层梯度打开时，射频脉冲激发后，出现散相，必须给与消除。T2时刻的选层梯度的反相等面积梯度就是来消除散相的。T2EaqualAreaOppositeSign等面积相反符号T1时刻散相发生T2时刻相位重聚T2T2时刻的选层梯度的消除散相梯度开启同时，相位编码梯度开启，①相位编码梯度对体素进行相位编码。此时FID信号已经出现，但不进行检测。这里需要说明相位编码梯度产生的散相不需要消除，相位编码相位是对散相加以利用来实现相位的编码。11T2时刻，频率编码梯度打开，这个脉冲不是对信号进行频率编码，而是消除频率编码梯度造成的散相的。频率编码消除散相的原理是提前给一个反相的相位变化。当编码梯度打开的时候，刚好抵消了这一部分的散相，达到消除散相的目的。T2T3时刻，180°RF脉冲与选层梯度同时开启，再次对所选层面进行激励。以实现接收自旋回波的MR信号的需要。T3T4T4时刻，频率编码梯度开启，此时我们接收MR信号。因为总是在频率编码梯度开启时接收MR信号，所以频率编码梯度也叫做读出梯度。T5T5时刻，为等待时间，等待共振后的质子充分弛豫以后，再次进行数据采集。TR