K空间K 空间是傅立叶变换磁共振成像方法中的一个重要概念。在傅立叶变换磁共振成像方法中，K空间实际就是真实空间的傅立叶变换镜像空间。 K空间K 空间就是存放磁共振成像用原始数据的地方，也就是说，这些数据是由脉冲序列运行时采集来的，在进行傅立叶变换后，就能变成图像。K空间的每一行都是在加有频率编码梯度（也称读梯度）的时候采集的，二维傅立叶变换成像时每一行都对应于一个特定的相位编码梯度，而三维傅立叶变换成像时，每一行都对应于一个相位编码梯度和选片编码梯度。K空间相位编码和选片编码梯度的幅度决定了它所编码的信号的大小。例如，在任何序列里，K空间的中心行使用最小的编码梯度，成像区域各质子相位发散程度最小，因而产生最大幅度的信号，相应地，较大幅度的编码梯度产生较小的信号，但提供图像的空间信息。可以这样简单理解，编码步数越多，图像空间分辨率越高（越锐利）。K空间K 空间某一位置的信息并不简单对应于图像的这一位置，也就是说，K空间的右上角并不对应于图像的右上角。K空间的每一点都包含了整个图像的信息。K 空间的不同位置的数据对最终图像的贡献是不同的，K空间中心部分的数据主要贡献图像的信噪比和对比度信息，K空间的边缘部分主要贡献图像的分辨能力方面的信息，起到勾边的作用。K空间K 空间中，某一方向相邻采样点的间隔影响图像上该方向的视域（FOV ）和信噪比，间隔越小，FOV 越大，同时信噪比越高；而采样点在K空间中某一方向覆盖的范围决定了图像上该方向的分辨率，覆盖范围越大，分辨率越高。图像的对比度特征由填充到K空间中心的数据的制造方法和参数决定。填充到K空间中心的数据通常来源于自旋回波、梯度回波和快速自旋回波等等，它们又由于各自参数选择的不同而产生完全不同的对比度。 K空间K 空间必须填充到一定程度才能有足够的信息得到有利用价值的图像。通常K空间至少要填充到50% 。用户可根据实际情况选择相位编码数来改变相位编码方向的K空间填充程度，一般情况下，256 步相位编码时K空间填充程度为100% 。无论何种加权像，均会包含一定的质子密度、T1 和T2 对比度。因为无论TR 和TE 如何取值，纵向磁化MZ 总是受质子密度的影响；在可供测量的信号出现之前，一定程度的弛豫已经发生；通过序列参数的选择，总能使图像的某种对比度得以突出，同时使其它对比度的影响大大降低。6、序列参数的优化一.序列参数分类初级参数TR 、TE 、TI 、等导出参数图像对比度、空间分辨率、SNR 、成象时间磁共振成像脉冲序列常用参数二.参数优化内容1. 对比度的影响参数及优化影响参数TR 、TE 、TI 、2. 空间分辨率的影响参数及优化3. 信噪比的影响参数及优化5、t5~t6 延迟时间等待宏观磁化矢量Mz 恢复至其稳态值M0; 为下一次扫描做准备t0~t6—重复时间TR ，反映每个扫描周期的长短t0~t4—回波时间TE 2 、MRI 图像重建过程2 、MRI 图像重建过程Frequency and Phase Are Key Parameter in MR Imaging q w q = wt The spatial information of the proton pools contributing MR signal is determined by the spatial frequency and phase of their magnetization. Gradient Magnetic Field Gradient coils generate spatially varying magnetic field so that spins at different location precess at frequencies unique to their location, allowing us to reconstruct 2D or 3D images. X gradient Y gradient Z gradient x y z x z z x y y A Simple Example of Spatial Encoding w/o encoding w/ encoding Constant Magnetic Field Varying Magnetic Field Spatial Decoding of the MR Signal Frequency Decomposition 应用专用的图像处理计算机（图像处理器）中进行图像重建2DFT 成像方法中，图像重建所进行的运算主要是快速傅里叶变换(FFT ，the fast Fourier transform). FFT 包括行和列两个方向，运算量极大．FFT 的快慢，基本上决定着图像重建的速度．3、图像重建每幅图像对应两个原始数据矩阵：信号的实部矩阵，信号的虚部矩阵．实部和虚部矩阵送入傅里叶变换器行和列两个方向快速傅里叶变换还原出带有定位信息的实部和虚部图像矩阵图像处理器对两个矩阵的对应点取模得出一个新矩阵（模矩阵，行和列数分别为L和C）模矩阵中元素值大小正比于每个体素NMR 信号强度以其作为亮度值得出所需的图像第三节：磁共振成像的质量控制一、信噪比：正确信号与噪声信号之比。影响因素主要有：能级劈裂间距（由磁场大小决定），体素大小，自旋核密度，T2 ，接收线圈形状，样品和线圈的温度等。增大V可提高信噪比，但会降低空间分辨力。增加磁场强度可提高信噪比，对磁场的要求高，同时会增加RF 能量，人体剂量增加。二、均匀度：主要由静磁场B0 的均匀度决定，因为人体内的磁环境相差很小，静磁场很小的不均匀度将掩盖这种差异。静磁场的不均匀性要求在百万分之几。三、线性度：决定于梯度磁场的线性度。四、空间分辨力：指单个体素的大小，主要由三个梯度磁场的梯度和静磁场及检测器对频率差异的区分能力决定。五、对比度。核磁共振图像有三种加权图像，根据具体情形可以选择适当的加权图像，以氢核为例，由于除骨外，人体其他组织的含水量差别并不大，即加权图像的对比度并不大，但病变组织和正常组织T1 ，T2 的差别大，因此可以用T1 或T2 加权图像。在需要时，可以用造影剂来增加对比度。讨论：磁共振成像的优缺点。优点：多个参数成像，诊断信息丰富；无电离辐射，安全；组织分辨力强；容易观察心脏和血管系统（不需造影剂）；扫描（切层）灵活。缺点：扫描时间长，空间分辨力不理想。第四节：脉冲序列构成磁共振成像的脉冲序列是各种参数测量技术的总称。质子密度、T1 、T2 弛豫时间以及流动效应等都是组织的本征参数，通过它们可以推知组织结构甚至功能状态。在MR 中参数测量通过对90° 或180° 射频脉冲及梯度脉冲的适当编排实现。脉冲的幅度、宽度、间隔时间、施加顺序直接影响信号的产生和空间编码。MRI 信号强度取决于多参数，多因素对信号的贡献可由RF 脉冲的大小（形状)、梯度脉冲的幅值及宽度、数据采集时间等控制。脉冲序列设置射频脉冲、梯度脉冲顺序设置脉冲参数、时序设置具有一定带宽、一定幅度的射频脉冲与梯度脉冲的有机组合典型MRI 序列由自旋准备和信号产生两个功能单元组成1、脉冲序列构成2、脉冲序列分类按检测信号类型分直接测定FID 信号的序列测定自旋回波的序列测定梯度回波的序列按序列用途分通用序列——人体组织正常成像专用序列——心脏电影、脂肪抑制序列等按成像速度分快速成像序列，普通序列翻转恢复序列饱和恢复序列3、脉冲序列参数的定义一.时间参数1. 重复时间（TR)-- 脉冲序列执行一遍所需时间2. 回波时间（TE) 从第一个RF 脉冲到回波信号产生所需时间多回波序列中在自旋回波和梯度回波序列中TE 和TR 共同决定图像的对比度RF 脉冲到第一个回波信号产生所需时间称TE1 RF 脉冲到第二个回波信号产生所需时间称TE2 3. 反转时间（TI,invertion time) 在反转恢复序列中，180o 反转脉冲与90o 激励脉冲之间的时间间隔。检测对象——组织T1 特性根据临床需要进行选择TI 对脂肪信号实施压制时短TI 扫描辨别脑灰质和脑白质时取长TI 4、快速成像序列的参数1. 回波链长度（ETL,echo train length) 扫描层中每个TR 时间内用不同的相位编码来采样的回波数2. 回波间隔时间（ETS,echo train spacing ) 快速自旋回波序列回波链中相邻两个回波之间的时间间隔。决定序列回波时间长短，图像对比度。3. 有效回波时间（ETE,effective echo time) 在最终图像上反映出来的回波时间。当相位编码梯度幅度为零或零附近时，所采信号的回波时间。影响图像对比度。5、图像对比度与加权一.T1 值和T1 图像对比度两种组织的纵向弛豫曲线T1 图像对比度的形成二.T2 值和T2 图像对比度T2 图像对比度的形成t=TE 时获得最大图像对比三.质子密度图像对比度体素内质子密度决定弛豫过程中纵向磁化的最大值。组织质子密度差产生的对比称质子密度对比度，突出质子密度分布的图像叫质子密度像质子密度对比度的形成具有相同T1 值，质子密度不同的组织弛豫过程t=1500ms 两种组织的纵向磁化差达到最大在MRI 脉冲序列中，通常用改变TR 的方法来达到获取最大质子密度对比的目的要得到突出质子密度对比的图像，TR 只能在弛豫过程的后期选取，TR=3T1 可产生几乎是单质子密度对比图像。(经过3T1 时间，组织的纵向磁化可恢复其稳态值的95% 以上）T1 对比度和质子密度对比度的差别T1 对比度由宏观磁化强度矢量的变化率产生质子密度对比度由磁化强度矢量的最大值决定弛豫阶段的早期以T1 对比度为主，弛豫后期质子密度对比度占优势，随纵向磁化最大值的趋近，T1 对比度逐渐被质子密度对比度取代。T1 加权像（短TE 、TR) 短T1 组织吸收能量多显示强信号，长T1 组织因饱和不能吸收太多能量，表现低信号组织间信号强度的变化使图像的T1 对比度得到增强由于信号检测总是在横向进行，采用短TE 可最大限度削减由于T2 弛豫造成的横向信号损失，排除了T2 的作用T2 加权像（长TE 、TR) 长TR 时扫描周期内纵向磁化矢量已按T1 时间常数充分弛豫采用长TE ，信号中T1 效应被进一步排除；可突出液体邓横向弛豫较慢的组织信号。一般病变部位都会出现大量水的聚集，用T2 加权像可以非常满意的显示这些水的分布，因此在确定病变范围上有重要作用质子密度加权像（长TR 短TE) 长TR 可使组织的纵向磁化矢量在下一个激励到来之前充分弛豫，削减T1 对信号的影响；短TE 主要削减T2 对图像的影响，这是图像对比度仅与质子密度有关回波时间TE 自旋回波信号幅度随相位重聚达到峰值的时间。回波时间信号的变化180° 翻转脉冲只能使由于静磁场不均匀所造成的自旋去相位产生相位重聚自旋回波信号的变化四、弛豫时间的测量（自旋回波（SE) 法）在磁共振现象中，物质的宏观磁化强度及变化与自旋核的密度、T1 、T2 密切相关，但这些信息不能直接测出，只能通过弛豫过程中辐射的射频信号来分析。180 度脉冲的作用：使去相位状态（dephase) 变为在相位状态(inphase) 考虑自旋核运动（如血流）时讨论：自由衰减速信号包含了，T1 ，T2 信息。不同时刻测得的信号各因素起的作用（权重）不一样。可以通过不同时刻测得的自由衰减信号