核磁共振成像試驗課件

核磁共振成像

實驗的研究北京大學(xué)物理學(xué)院01級彭培芝臧充之 指導(dǎo)教師：張潔天呂斯驊核磁共振成像

實驗的研究北京大學(xué)物理學(xué)院01級1成像原理與編碼過程梯度磁場與空間編碼單脈沖頻率編碼二維自旋回波編碼成像二維圖像處理成像原理與編碼過程2對二維成像的一些研究成像位置和方向的確定選片位置與選片厚度成像的空間分辨率T1T2加權(quán)成像幾種生物樣品成像的分析對二維成像的一些研究成像位置和方向的確定3梯度磁場與空間編碼X方向：選片在x方向加一個與B0方向相同的線性梯度場Gx

ω(x1)=γB(x1)

=γ(B0+Gx·x1)梯度磁場與空間編碼X方向：選片4梯度磁場與空間編碼Y方向：頻率編碼在y方向加一梯度為Gy的梯度場

ω=ω(x1)+γGy·y

=ω(x1)+ω(y)Z方向：相位編碼

ω=ω(x1)+γGz·z

=ω(x1)+ω(z)經(jīng)過tz時間后所有核附加了一個與z有關(guān)的初位相Φ(z)Φ(z)=ω(z)tz

對時域回波信號進行二維FFT就得到二維平面的NMR圖像梯度磁場與空間編碼Y方向：頻率編碼5單脈沖頻率編碼單脈沖頻率編碼6兩個方向上的頻率編碼投影圖y方向頻率編碼投影圖z方向頻率編碼投影圖兩個方向上的頻率編碼投影圖y方向頻率編碼投影圖z方向頻率7自旋回波頻率編碼自旋回波頻率編碼8自旋回波成像自旋回波成像9二維圖像處理二維圖像處理10成像位置與選片厚度成像位置：樣品入口以下167~170mm（磁場均勻區(qū)在磁場區(qū)域的幾何中心）圖像顯示方向：儀器放置方向旋轉(zhuǎn)90°選片厚度：默認值為3mm成像位置與選片厚度成像位置：樣品入口以下167~170mm11成像的空間分辨率1~2mm成像的空間分辨率1~2mm12T1T2加權(quán)成像的原理自旋回波成像信號強度的依賴關(guān)系兩個參數(shù)：回波時間TE

重復(fù)時間TR

TR>>T1,T2加權(quán)

TE<<T2,T1加權(quán)實驗中,調(diào)節(jié)D0T1T2加權(quán)成像的原理自旋回波成像信號強度的依賴關(guān)系兩13加權(quán)成像D0=10msD0=50msD0=100msD0=500msD0=2000ms加權(quán)成像D0=10msD0=50msD0=100msD0=514幾種生物樣品的成像植物A莖樣品幾種生物樣品的成像植物A莖樣品15幾種生物樣品的成像植物B莖樣品D0=10msD0=100msD0=2000ms幾種生物樣品的成像植物B莖樣品D0=10msD0=100ms16幾種生物樣品的成像植物C莖樣品D0=10msD0=10msD0=100msD0=100msD0=2000msD0=2000ms幾種生物樣品的成像植物C莖樣品D0=10msD0=10msD17幾種生物樣品的成像植物D莖樣品D0=100msD0=500msD0=2000ms幾種生物樣品的成像植物D莖樣品D0=100msD0=500m18幾種生物樣品的成像動物樣品——雞翅的骨頭幾種生物樣品的成像動物樣品——雞翅的骨頭19小結(jié)對NMRI的生成過程（空間編碼）進行了實驗，對空間編碼等有了深入認識對成像儀系統(tǒng)的若干性能進行了研究：標(biāo)定成像位置，測定成像空間分辨率，初步研究選片方式、工作參數(shù)對成像效果的影響重點進行了T1和密度加權(quán)像的實驗，對一些生物樣品進行了成像觀察小結(jié)對NMRI的生成過程（空間編碼）進行了實驗，對空間編20存在的問題核磁共振的共振頻率對成像效果的影響信號中的一些噪音不能解釋可以避免共振頻率影響的雙相位編碼成像方式?jīng)]有成功影響成像效果的眾多參數(shù)沒有一一定量研究梯度脈沖發(fā)生器偶有故障成像效率的問題存在的問題核磁共振的共振頻率對成像效果的影響21總結(jié)和展望由于時間的關(guān)系，我們對核磁共振成像實驗的研究還很初步，僅初步把握了系統(tǒng)的基本原理和工作性能。一維波譜學(xué)方面，測定馳豫時間T1T2的方法、脈沖序列設(shè)置、數(shù)據(jù)處理程序有待改進。二維成像學(xué)方面，各個參數(shù)對成像效果的影響沒有一一加以定量測量，有待進一步研究后加以把握。系統(tǒng)磁場的均勻區(qū)和均勻度如果可以進一步提高，就可以觀察到化學(xué)位移現(xiàn)象，還可以減少對樣品的限制。開發(fā)更多種脈沖序列和成像編碼方式，將能更為深入地研究NMRI的物理過程，以適應(yīng)不同樣品的成像需求。需要尋找更典型的生物樣品，發(fā)揮實驗系統(tǒng)在現(xiàn)有這個小尺度和高精度上開展實驗研究的優(yōu)勢?？偨Y(jié)和展望由于時間的關(guān)系，我們對核磁共振成像實驗的研究還很初22致謝

一學(xué)期的實驗中，張潔天老師始終給我們悉心指導(dǎo)和熱情關(guān)心，呂斯驊老師在實驗過程中多次了解我們的學(xué)習(xí)情況并給予了悉心指導(dǎo)，還指出了我們實驗中的很多問題。感謝兩位老師！北京泰杰磁電技術(shù)研究所的夏老師在我們接觸實驗早期給我們進行了認真指導(dǎo)。華東師范大學(xué)物理系的李鯁穎老師兩度來京期間都對我們的實驗給予了大量指導(dǎo)，并解答了我們的很多疑問。重離子物理研究所的俎棟林老師慷慨惠贈了他編寫的《核磁共振成像學(xué)》內(nèi)部教材供我們學(xué)習(xí)參考。光學(xué)實驗室的老師們慷慨提供了辦公室里的植物給我們做實驗樣品。實驗室孫艷榮老師一直都關(guān)注著我們的工作并給予了很大幫助。在此由衷地感謝他們！致謝一學(xué)期的實驗中，張潔天老師始終給我們悉心23

24核磁共振成像

實驗的研究北京大學(xué)物理學(xué)院01級彭培芝臧充之 指導(dǎo)教師：張潔天呂斯驊核磁共振成像

實驗的研究北京大學(xué)物理學(xué)院01級25成像原理與編碼過程梯度磁場與空間編碼單脈沖頻率編碼二維自旋回波編碼成像二維圖像處理成像原理與編碼過程26對二維成像的一些研究成像位置和方向的確定選片位置與選片厚度成像的空間分辨率T1T2加權(quán)成像幾種生物樣品成像的分析對二維成像的一些研究成像位置和方向的確定27梯度磁場與空間編碼X方向：選片在x方向加一個與B0方向相同的線性梯度場Gx

ω(x1)=γB(x1)

=γ(B0+Gx·x1)梯度磁場與空間編碼X方向：選片28梯度磁場與空間編碼Y方向：頻率編碼在y方向加一梯度為Gy的梯度場

ω=ω(x1)+γGy·y

=ω(x1)+ω(y)Z方向：相位編碼

ω=ω(x1)+γGz·z

=ω(x1)+ω(z)經(jīng)過tz時間后所有核附加了一個與z有關(guān)的初位相Φ(z)Φ(z)=ω(z)tz

對時域回波信號進行二維FFT就得到二維平面的NMR圖像梯度磁場與空間編碼Y方向：頻率編碼29單脈沖頻率編碼單脈沖頻率編碼30兩個方向上的頻率編碼投影圖y方向頻率編碼投影圖z方向頻率編碼投影圖兩個方向上的頻率編碼投影圖y方向頻率編碼投影圖z方向頻率31自旋回波頻率編碼自旋回波頻率編碼32自旋回波成像自旋回波成像33二維圖像處理二維圖像處理34成像位置與選片厚度成像位置：樣品入口以下167~170mm（磁場均勻區(qū)在磁場區(qū)域的幾何中心）圖像顯示方向：儀器放置方向旋轉(zhuǎn)90°選片厚度：默認值為3mm成像位置與選片厚度成像位置：樣品入口以下167~170mm35成像的空間分辨率1~2mm成像的空間分辨率1~2mm36T1T2加權(quán)成像的原理自旋回波成像信號強度的依賴關(guān)系兩個參數(shù)：回波時間TE

重復(fù)時間TR

TR>>T1,T2加權(quán)

TE<<T2,T1加權(quán)實驗中,調(diào)節(jié)D0T1T2加權(quán)成像的原理自旋回波成像信號強度的依賴關(guān)系兩37加權(quán)成像D0=10msD0=50msD0=100msD0=500msD0=2000ms加權(quán)成像D0=10msD0=50msD0=100msD0=538幾種生物樣品的成像植物A莖樣品幾種生物樣品的成像植物A莖樣品39幾種生物樣品的成像植物B莖樣品D0=10msD0=100msD0=2000ms幾種生物樣品的成像植物B莖樣品D0=10msD0=100ms40幾種生物樣品的成像植物C莖樣品D0=10msD0=10msD0=100msD0=100msD0=2000msD0=2000ms幾種生物樣品的成像植物C莖樣品D0=10msD0=10msD41幾種生物樣品的成像植物D莖樣品D0=100msD0=500msD0=2000ms幾種生物樣品的成像植物D莖樣品D0=100msD0=500m42幾種生物樣品的成像動物樣品——雞翅的骨頭幾種生物樣品的成像動物樣品——雞翅的骨頭43小結(jié)對NMRI的生成過程（空間編碼）進行了實驗，對空間編碼等有了深入認識對成像儀系統(tǒng)的若干性能進行了研究：標(biāo)定成像位置，測定成像空間分辨率，初步研究選片方式、工作參數(shù)對成像效果的影響重點進行了T1和密度加權(quán)像的實驗，對一些生物樣品進行了成像觀察小結(jié)對NMRI的生成過程（空間編碼）進行了實驗，對空間編44存在的問題核磁共振的共振頻率對成像效果的影響信號中的一些噪音不能解釋可以避免共振頻率影響的雙相位編碼成像方式?jīng)]有成功影響成像效果的眾多參數(shù)沒有一一定量研究梯度脈沖發(fā)生器偶有故障成像效率的問題存在的問題核磁共振的共振頻率對成像效果的影響45總結(jié)和展望由于時間的關(guān)系，我們對核磁共振成像實驗的研究還很初步，僅初步把握了系統(tǒng)的基本原理和工作性能。一維波譜學(xué)方面，測定馳豫時間T1T2的方法、脈沖序列設(shè)置、數(shù)據(jù)處理程序有待改進。二維成像學(xué)方面，各個參數(shù)對成像效果的影響沒有一一加以定量測量，有待進一步研究后加以把握。系統(tǒng)磁場的均勻區(qū)和均勻度如果可以進一步提高，就可以觀察到化學(xué)位移現(xiàn)象，還可以減少對樣品的限制。開發(fā)更多種脈沖序列和成像編碼方式，將能更為深入地研究NMRI的物理過程，以適應(yīng)不同樣品的成像需求。需要尋找更典型的生物樣品，發(fā)揮實驗系統(tǒng)在現(xiàn)有這個小尺度和高精度上開展實驗研究的優(yōu)勢?？偨Y(jié)和展望由于時間的關(guān)系，我們對核磁共振成像實驗的研究還很初46致謝

一學(xué)期的實驗中，張潔天老師始終給我們悉心指導(dǎo)和熱情關(guān)心，呂斯驊老師在實驗過程中多次了解我們的學(xué)習(xí)情況并給予了悉心指導(dǎo)，還指出了我們實驗中的很多問題。感謝兩位老師！