磁共振图像的信号
磁共振 坐标 i 和 s
磁共振坐标 i 和 s磁共振（Magnetic Resonance Imaging，MRI）是一种通过对人体内部组织的信号进行分析和重建，以获得高分辨率图像的无创影像技术。
在MRI领域，坐标i和s是两个重要的参数，它们在图像重建过程中起着关键作用。
一、坐标i的定义与作用坐标i，又称扫描步长（increment），是指沿对应的频率编码方向上，每次采样或改变梯度时，所移动的位置距离。
坐标i的大小会影响图像分辨率和扫描速度。
1. 提高分辨率坐标i的大小与图像的分辨率密切相关。
通常情况下，坐标i越小，图像的分辨率越高，细节部分的显示效果越好。
因此，在需要较高分辨率的情况下，可以适当减小坐标i的值，以获得更清晰的图像。
2. 增加扫描时间坐标i的大小也会影响扫描时间。
坐标i越小，每次采样或改变梯度时所移动的位置距离越小，因此需要更多的时间来完成一次扫描。
在一些需要较快扫描速度的情况下，可以适当增大坐标i的值，以提高扫描效率。
二、坐标s的定义与作用坐标s，又称空间分辨率（slice thickness），是指在垂直于频率编码方向的切片厚度。
坐标s的大小影响图像在空间分辨率上的表现。
1. 控制切片厚度坐标s的大小决定了所采集的切片的厚度。
在临床应用中，不同部位的扫描通常需要不同的切片厚度，以满足不同病灶的检测需求。
通过调节坐标s的大小，可以控制切片的厚度，进而获得符合实际需要的图像。
2. 影响透视效果坐标s的大小对图像的透视效果有一定影响。
较小的坐标s可以提高图像的透视感，使得观察者能够更清晰地了解三维结构的分布情况。
而较大的坐标s则会降低透视感，但在某些情况下可以提高图像的对比度。
3. 扫描时间与空间分辨率的权衡坐标s的大小也会影响扫描时间和空间分辨率之间的权衡。
较小的坐标s可以提高图像的空间分辨率，但同时也会增加扫描时间。
因此，在实际应用中需要根据具体的临床需求来选择坐标s的大小，以取得较好的图像质量。
总结：在MRI图像重建过程中，坐标i和s是两个重要的参数，它们直接影响图像的分辨率、透视效果以及扫描时间。
磁共振常用序列及其特点
磁共振常用序列及其特点磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging，MRI）是一种常用的医学影像学技术，它利用核磁共振（Nuclear Magnetic Resonance，NMR）原理对人体的组织进行成像。
磁共振成像序列是磁共振成像的一项重要组成部分，不同的序列可以提供不同的图像信息。
接下来，我将介绍几种常见的磁共振成像序列及其特点。
1.T1加权序列T1加权序列是一种根据组织的T1弛豫时间（组织放松到63.2%的时间）来加权的序列。
在T1加权序列中，脂肪组织呈亮信号，而水分组织呈暗信号。
T1加权序列主要用于显示组织的形态、大小和位置，对于检测病灶较好。
2.T2加权序列T2加权序列根据组织的T2弛豫时间（组织放松到37%的时间）来加权，脂肪组织呈暗信号，而水分组织呈亮信号。
T2加权序列主要用于显示炎症和液体聚集的情况，对检测水肿、脂肪肉芽肿等有很好的效果。
3.T1增强序列T1增强序列是在注射对比剂后进行成像的，对比剂可以增强组织和血管的可视化。
在T1加权序列中，对比剂呈亮信号，可以提高病变的检出率，对于检测血管瘤、癌瘤等有很好的效果。
4.T2液体抑制序列T2液体抑制序列是通过特殊的脉冲序列抑制水分信号，突出其他信号的序列。
在T2液体抑制序列中，脂肪组织呈亮信号，而水分信号被抑制，可以用于显示骨髓炎、脂肪浸润等情况。
5.弥散加权序列弥散加权序列根据自由扩散过程对T2弛豫时间进行加权，可以提供组织的弥散信息。
弥散加权序列主要用于检测脑部卒中、肿瘤等疾病，可以提供无创评估组织水分分布和细胞完整性的信息。
6.平衡态序列平衡态序列是一种T1加权和T2加权的混合序列，同时考虑了T1弛豫时间和T2弛豫时间对信号的影响。
平衡态序列可以提供较好的组织对比度，常用于检测关节半月板损伤等结构。
除了上述常见的磁共振成像序列外，还有许多其他序列，如快速成像序列（如快速梯度回波序列、快速反转恢复序列等），磁共振波谱成像序列等。
核磁共振成像中的磁共振信号处理方法研究
核磁共振成像中的磁共振信号处理方法研究1. 磁共振信号的获取与处理核磁共振成像（MRI）是一种无辐射、非侵入性的医学影像技术。
其基本原理是利用静磁场、梯度磁场和射频场作用于人体组织中的氢原子核，使其发生能级变化，在跃迁过程中释放能量，形成磁共振信号。
这些信号会通过感受器转化为电信号，然后通过计算机进行数字化处理，最后转化为可视化图像。
2. 去噪与图像增强磁共振信号的处理过程中，通常需要去除一定的噪声和干扰。
常用的去噪方法包括高斯滤波、中值滤波、小波变换去噪等。
这些方法可以有效地降低噪声和提高图像的质量。
除了去噪外，图像增强也是常用的信号处理技术。
常用的图像增强方法包括直方图均衡化、对比度增强、边缘增强等。
这些方法可以提高磁共振图像的对比度和清晰度，帮助医生更好地诊断。
3. 分割与配准在磁共振图像处理中，通常需要对图像进行分割和配准。
图像分割是将图像中的不同区域分割成不同的子区域，并为每个子区域生成区域特征向量的过程。
这种技术可以帮助医生更好地诊断，例如在肿瘤定位和分割中应用广泛。
配准是将多个图像拼接在一起，使它们的特征点相对应，达到更好的显示。
这种技术通常用于比较多个病人的不同时间段或不同摄像位置下的磁共振图像。
配准技术可以帮助医生更好地观察图像变化，从而诊断和治疗疾病。
4. 信号分类与机器学习机器学习技术是近年来应用广泛的信号处理方法。
利用机器学习技术，可以将磁共振信号直接分类为正常或异常。
这种技术可以显著提高磁共振图像诊断的自动化水平，提高医生的工作效率和准确性。
在信号分类和机器学习中，通常使用各种算法和框架，如支持向量机、神经网络和深度学习等。
这些算法可以有效地解决磁共振图像分类和诊断过程中的问题，提高图像的准确性和可靠性。
总之，在核磁共振成像中使用的磁共振信号处理方法是非常重要的。
对信号进行准确地处理、去噪和增强，对于提高磁共振图像诊断的质量和精度非常有帮助。
此外，分割和配准技术能够帮助医生更清楚地观察图像变化，从而更好地诊断疾病。
磁共振读片细解
横断位弥散加权像DWI
第四十一页，共107页。
横断位弥散加权像DWI判断窍门
• 脾脏最亮、肝脏低信号
• 肝内占位、肿瘤亮信号、腹 水低信号
• 椎管内脊髓周围的脑脊液低 信号
• 皮下脂肪明显亮信号 • 胃肠道内水分低信号 • 肝脏实质低信号，血管、
胆管系统低信号，胆囊内 胆汁沉积后亮信号 • 下腔静脉、降主动脉内流 空低信号
• 三、图像对比度高。磁共振图像的软组织对比度要明显高于CT。磁共振的信号来源 于氢原子核，人体各处都主要由水、脂肪、蛋白质三种成分构成，它们均含有丰富 的氢原子核作为信号源，且三种成分的MRI信号强度明显不同，使得MRI图像的对 比度非常高，正常组织与异常组织之间对比更显而易见。CT的信号对比来源于X线 吸收率，而软组织的X线吸收率都非常接近，所以MRI的软组织对比度要明显高于 CT。
门静脉期
平 扫
平衡期
第三十七页，共107页。
CT、增强与MRI T1、T2、T2脂肪抑制、 动态增强各期图像的对比
T1
T2
T2脂肪抑制
动态增强动脉期
门静脉期
第三十八页，共107页。
平衡期
DWI
轴位
弥散加权像
看肿瘤、炎症脓肿病 变
敏感性强、
特异性强
在肿瘤组织中，水 分子运动受限，从 而表现为信号增高， 是发现肿瘤性病变 最为敏感的序列。
目标和方法
• 通过熟悉并轻松掌握MRI片的读片方法，对 磁共振各种基本功能和高级功能增加了解， 在临床工作中正确选择影像检查手段 ，提高 诊疗水平。
• 正确的诊断方向
正确的治疗工作打好
基础
领先的业务水平
先进
的科技创新
MRI磁共振成像基本原理及读片
MRI磁共振成像基本原理及读片MRI（磁共振成像）是一种医学影像技术，利用磁共振原理来获得身体内部的高分辨率图像。
本文将详细介绍MRI的基本原理及读片过程。
一、MRI的基本原理1.磁共振现象：MRI利用磁共振现象来获得图像。
人体组织主要由氢原子构成，而氢原子含有一个质子，质子带有正电荷。
在强磁场的作用下，质子将朝向磁场的方向旋转。
质子的旋转频率与外部磁场的强度成正比。
2.弹性波：磁共振装置内的一套辅助磁场可以加入特定的辅助磁场，这些辅助磁场将会给氢原子的原子核一个脉冲的影响，并造成它们间接或直接在周围的分子上加入一个特定的力，这个力的效应可以用声音形容，并且它的效应在短时间之内会消失。
3.回弹：当辅助磁场停止作用时，氢原子的原子核会回到基本对齐的状态。
在这个过程中，它们会向周围发出信号，被称为MR信号或回声。
回声信号会被感应线圈捕获并送到计算机中进行处理和图像重建。
4.信号解析：计算机将回声信号解析为图像。
这里有几种常用的重建方法，包括傅立叶变换、快速傅立叶变换和回声信号积分。
二、MRI读片过程1.图像质量评估：在开始读片之前，需要对图像质量进行评估。
评估因素包括图像分辨率、对比度、噪声、伪影等。
图像质量好与否对于正确认识病灶和提供准确诊断至关重要。
2.解剖结构分析：先观察解剖结构，包括脑、脊髓、血管、骨骼等。
通过比较对称性、大小、形态等，可以初步判断是否存在异常。
3.病灶检测与定位：在观察解剖结构的基础上，进行病灶的检测与定位。
常见的病灶包括肿瘤、脑梗死、脑出血等。
通过对信号强度、位置、边界特征等进行分析，可以初步判断病灶的类型和范围。
4.强度与序列分析：MRI图像的信号强度与脉冲序列有关。
不同的脉冲序列可以提供不同的对比度和重建方式。
通过比较不同脉冲序列的信号强度变化，可以更好地分析病灶的性质，并提供更准确的诊断依据。
5.影像报告编写：根据对图像的分析和判断，编写MRI影像报告。
报告通常包括病人基本信息、病灶的位置、大小、特征、诊断意见等。
磁共振成像技术的信号处理
磁共振成像技术的信号处理磁共振成像技术（Magnetic Resonance Imaging，MRI）是一种基于核磁共振原理的成像技术，广泛应用于医学诊断、科学研究和材料分析等领域。
在这篇文章中，我们将从物理定律、实验准备和过程，以及信号处理的角度来详细解读磁共振成像技术。
1. 物理定律：磁共振成像技术基于核磁共振（Nuclear Magnetic Resonance，NMR）现象，其中涉及了一系列物理定律和原理。
首先是磁性物质的磁性原理，磁场的作用使得原子核产生自旋（spin）并具有磁矩。
其次是磁矩在外加磁场下的磁共振现象，当外加磁场频率与物质的共振频率匹配时，磁矩会吸收能量并进入激发态。
最后是磁矩的复原过程，当外加磁场停止时，磁矩会释放吸收的能量并返回基态。
2. 实验准备和过程：进行磁共振成像实验需要一台磁共振成像仪，它通常由一个超导磁体、梯度线圈和高频发射接收线圈组成。
在实验前，需要对磁体进行冷却和校准，以确保磁场的强度和均匀性。
同时，还需要准备样品，例如人体或其他感兴趣的物体。
在实验过程中，首先通过超导磁体产生一个强、均匀的静态磁场，并通过梯度线圈施加额外的磁场梯度，以实现空间编码。
然后，通过高频发射接收线圈向样品中注入高频脉冲信号，激发样品中的核磁共振现象。
接收线圈将样品中的信号转换成电信号，然后经过放大、滤波和采样等信号处理步骤，最终生成一个磁共振成像图像。
3. 信号处理：在信号处理方面，磁共振成像技术主要涉及到图像重建和图像后处理。
图像重建的主要任务是从多组采样数据中恢复出一个二维或三维的图像。
根据所选的成像序列，可以使用不同的重建算法，如傅里叶变换、反投影算法、梯度算法等。
重建后的图像具有空间分辨率和对比度等特性，但可能存在噪声和伪影等问题。
因此，图像后处理通常用于去除噪声、增强对比度、优化边缘等。
常见的图像后处理技术包括滤波、增强、分割和配准等。
磁共振成像技术的应用广泛，尤其在医学领域具有重要意义。
MRI诊断学
MRI原理
化学位移成像与频谱分析化学位移—因分子环境（既核外电子结构）不同引起共振频率上的差异。频谱分析—不同分子环境其频率上的差异仅百余或数百赫兹（Hz），其数量与所检测原子核共振频率差异相对应为数个ppm。运用化学位移的方法研究分子结构即频谱分析。
MRI原理
化学位移伪影在人体同一部位脂质中的氢质子发出的信号离开了水质子发出的信号，在图像上处于不同的像素位置，从而在梯度编码方向上脂质含量差异很大的两种组织的界面，可出现黑白不同的条带状影。把这种质子共振频率差异形成的图像失真，称为“化学位移”伪影。
MRI原理
梯度回波脉冲序列小角度激励
梯度场诱发去相位特点：X、Y、Z轴去相位彼此独立，具有相位“记忆功能”
MRI原理
梯度回波脉冲序列的机理
MRI原理
梯度回波脉冲序列的机理
MRI原理
梯度回波脉冲序列的机理
MRI原理
二维FLASH脉冲序列
二维FLASH的基本原理
MRI原理
稳定状态FLASH磁周期
温度、粘度对磁波动频率的影响
蛋白质分子使水的T1缩短
MRI原理
信号参数核磁共振信号
自由感应衰减（FID）
傅立叶变换使FID形成MR波谱
MRI原理
自旋回波脉冲序列自旋回波（spin echo ,SE）序列为MR最基本、最常用的脉冲序列。
90脉冲后，间隔时间（Ti）再发射180脉冲，测量回波信号。重复这一过程。
反转恢复脉冲序列（IR）先-180RF，间隔500ms，90RF，10ms后，180RF，测回波。T1信号为主，显示精细解剖。
MRI原理
反转恢复脉冲序列（IR）
MRI原理
空间定位梯度磁场
纵向梯度磁场的产生
核磁共振扫描参数
核磁共振扫描参数核磁共振扫描（MagneticResonanceImaging，简称MRI）是一种利用原子核在外磁场和射频场作用下发生共振现象的原理，通过对信号的检测和处理，得到人体组织的形态和功能信息的医学影像技术。
1.重复时间（RepetitionTime，简称TR）：TR是从一个激发脉冲开始到下一个激发脉冲开始的时间间隔，单位为毫秒。
较短的TR可以提高图像的对比度，但会增加扫描时间。
2.回波时间（EchoTime，简称TE）：TE是激发脉冲开始到信号回波的时间间隔，单位为毫秒。
较短的TE可以提高图像的对比度，特别是对液体和脂肪组织有较好的对比度。
3.扫描平面（SlicePlane）：扫描平面是指在人体中需要观察的特定平面，如横断面、矢状面或冠状面等。
4.矩阵大小（MatrixSize）：矩阵大小是图像的像素数目，决定了图像的分辨率。
较高的矩阵大小可以提高图像的细节展示，但会增加扫描时间和图像文件大小。
5.出血时间（TimeofFlight，简称TOF）：TOF技术利用流体在动脉和静脉中的不同信号强度来提取血管信息。
出血时间越长，对静脉的信号越强，可观察到更多的血管结构。
6.空间分辨率（SpatialResolution）：空间分辨率表示图像中的最小可见结构大小，受到扫描时间、像素大小和矩阵大小等因素的影响。
7.扇形角度（FlipAngle）：扇形角度是指激发脉冲与磁场方向之间的夹角。
较大的扇形角度可以提高图像的对比度，但也会增加激发脉冲的能量和扫描时间。
8.脂肪抑制（FatSuppression）：脂肪抑制技术通过特定的脉冲序列抑制脂肪信号，使得其他组织的对比度更加明显。
这些参数的设置可以根据不同的临床需求和扫描部位进行调整，以获得最佳的图像质量和解剖信息。
核磁共振扫描的参数调整需要经验和专业知识，医生和技术人员会根据具体情况进行选择和优化，以提供准确、清晰的图像。
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三、自由感应衰减信号
使用一个90°RF 脉冲来激发自旋质子，使M0 翻转到XY 平面。90°RF 脉冲关闭后，自旋质子在 XY 平面内进动，并且处于相同的相位；MXY 开始随 时间衰减；自旋在接收线圈内感应产生一个电流。 当t＝0 时，信号有最大值；t＝1 时，信号为零；t＝ 2 时，信号有反向最大值；t=3 时，信号为零。因此 ，产生震荡磁场，其在接收线圈内产生震荡的感应 电流（磁共振信号）。信号的强度取决于MXY：
3．T2*驰豫 T2*称为准T2 或有效驰豫时间 。T2是在绝对均匀的静磁场（B0 ）中的驰豫，T2衰减主要取决于 自旋-自旋相互作用。但是任何磁 体产生的磁场都不可能是绝对均 匀的，因此横向驰豫受到不均匀 的B0和自旋-自旋相互作用的双重 影响，我们把在不均匀的B0中的 横向驰豫称为T2* 驰豫。T2*是不 固定的，随B0的均匀性而改变。 T2*衰减速度总是快于T2衰减速度 。
（二）纵向驰豫
射频脉冲停止以后， 纵向磁化矢量M0由 最小恢复到原来大小 的过程称纵向驰豫。 在驰豫过程中总的净 磁化矢量也程螺旋形 运动，与射频激发后 的运动正好相反。
1．纵向驰豫机制 纵向驰豫过程中，吸收了射频脉冲能量跃迁到高能级的自旋质子把
能量释放到周围的晶格中，回到它们的稳定状态。因而，纵向驰豫也称 为自旋-晶格驰豫。纵向驰豫过程中M0 恢复的程度是随时间的变化而逐 步增长，用T1 来表示M0 恢复速率特征的时间常数（M0 恢复到某一程 度时所需要的时间）。因此，纵向驰豫又称为T1驰豫。 2．纵向驰豫时间
90°射频脉冲之后，净磁化矢量M0被翻转到XY 平面，随后以T1速 率特征进行恢复，呈指数曲线增长形式。T1驰豫过程中MZ是时间的函数 ，符合：
式中：MZ（t）为t 时刻的纵向磁化矢量值，M0 为平衡态时的净磁化矢 量值，t 为驰豫时间，T1 为纵向驰豫时间常数。
T1＝纵向磁化矢量MZ从最小恢复到平衡态磁化矢量 M0的63％的时间
2．磁场中自旋之间的相位
在静磁场（B0）中〝进动〞的自旋质子的磁矩与 B0存在着进动角，因此自旋磁矩可分解为Z 轴与XY 平 面的两个矢量。在任意时刻，自旋质子的磁矩在Z 轴 的矢量将始终指向同一方向（即同相位），因而叠加 形成宏观纵向磁化矢量M0。XY 平面内的矢量则随机 分布处于不同的方向（即离相位），因而磁化矢量在 XY 平面内相互抵消，不能形成宏观磁化矢量。在射频 脉冲的作用下，M0被翻转到XY 平面的同时，绕Z 轴 进动的自旋磁矩的相位趋于一致（即聚相位），磁化 矢量的叠加形成宏观横向磁化矢量MXY。
接收到的信号如下图所示。呈指数曲线形式衰减的 震荡信号称为自由感应衰减（FID）信号，信号的强 度与组织的T1、T2 及组织的质子密度有关。FID 信 号是在90oRF 脉冲之后采集的信号，该信号的衰减 符合T2度不同，同一组织 的T1值也是不同的（表6-1）。B0越大，组织的T1 值越大。
以上讨论了使用90oRF 脉冲时的T1驰豫过程 。如果在90o脉冲之前再施加一个180oRF 脉冲，这 将使纵向磁化矢量M0被翻转180o至B0的负方向， 然后按照组织的T1速率进行恢复。
正是由于自旋质子间的相互作用引起的磁场均匀性的改变， 造成质子进动频率的差异，导致在XY 平面内进动的净磁化矢量 的失相位。
因此，横向驰豫也称为自旋-自旋驰豫。横向驰豫是横向磁 化矢量MXY 逐步衰减的过程，用T2来表示MXY 衰减速率特征的 时间常数。横向驰豫又称为T2驰豫。
2．横向驰豫时间 90°RF 脉冲关闭后，在XY 平面 内的MXY 以T2速率特征进行驰豫，呈指数衰减曲线 形式，如下图所示。
第三节 磁共振图像的信号
一、相位的概念
1．相位
平面内旋转的矢量与某一参照轴的夹角称为相位。 同相位（in-phase）：多个矢量在空间的方向一致； 离相位（out of phase）：多个矢量在空间的方向不一致 ； 聚相位（re-phase）：由不同相位达到同相位的过程； 失相位（de-phase）：由同相位变成不同相位的过程。
二、自旋质子弛豫
（一）驰豫的概念 驰豫（relaxation）：
是指自旋质子的能级由激 发态恢复到它们稳定态（ 平衡态）的过程。
驰豫过程包含着同步 发生但彼此独立的两个过 程：①纵向驰豫（ longitudinal relaxation） ；②横向驰豫（ transverse relaxation）
T2驰豫过程符合：
式中：MXY（t）为t 时刻的横向磁化矢量值，M0为平衡态的 磁化矢量值，t 为驰豫时间，T2 为驰豫时间常数。
上式中当t＝T2时，MXY＝M0e-1=37% M0，即MXY 衰减至最 大值的37％时所经历的时间等于T2 值：T2＝横向磁化矢量 MXY 衰减至最大值63％的时间。不同组织的T2值不同。
（三）横向驰豫
1．横向驰豫机制 MXY 的形成是由于射频脉冲激发后，自旋质子 处于激发态并在XY 平面继续绕Z 轴进动，其相位趋 于一致而叠加形成宏观磁化矢量。在磁场中，每个自 旋都受到静磁场B0 和临近自旋磁矩产生的局部磁场 的影响。
（2）自旋质子间的相互作用：
两个自旋相邻时，一个为ω(1)的自旋顺B0方向排列，另一 个为ω(2)的自旋逆B0方向排列。由于这两个自旋之间的相互作用 ，ω(1)受到B0加上另一个质子所产生的小磁场（ΔB）的影响， 其进动频率将会略微增加；ω(2)受到与B0相反的略低磁场的影响 ，总磁场强度有所减小，因而其进动频率也将减小。