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磁共振原理磁共振原理物理学基础原子包括一个核与一个壳，壳有由电子组成，核内有带正电荷的质子。这些质子类似小行星，像地球一样不停的转动或围绕着一个轴做自旋运动，即质子具有自旋性。正电荷附着于质子，在自然状态下，与质子一起旋转。运动的电荷-电流。电流可产生磁力或磁场。物理学基础正常情况下，质子处于杂乱无章的排列状态。当把它们放入一个强外磁场中，就会发生改变。它们仅在平行或反平行于外磁场两个方向上排列。两种排列方式处于不同的能级水平。当有两种可能的排列状态时，耗能少的处于低能状态的排列状态占优势。物理学基础-质子的运动形式一个旋转的陀螺受到撞击时，则进行摇摆式运动，处于强磁场内的质子也表现为这种运动形式，称为进动。质子的进动速度可用进动频率来测量。即质子每秒进动多少次。进动频率不是一个常数，他依赖于质子所处的场强，场强越强，进动频率越高。Larmor方程物理学基础质子带正电荷，这一正电荷在不停的运动，因为质子具有自旋性。这一运动的电荷即为电流，电流产生磁场。所以每一个质子都有一个小磁场，可把质子看作一个小磁棒。当把病人放入MR磁体时，作为小磁棒的质子以两种形式沿外磁场方向排列：平行或反平行，需能少的状态占优势。质子沿磁场的磁力线进动，好像一个旋转着的陀螺沿地球的磁力线进动一样。用Larmor方程能计算出进动频率，它在强磁场中较高。物理学基础-介绍坐标系使用坐标系较易描述磁场内运动的质子，也不必画外部磁体。Z轴沿着磁力线方向，可以用它代表磁力线。小箭头代表质子的矢（向）量。图中矢量的力为磁力。纵向磁化Longitudinal magnetization把一个病人放进MR机磁体内，病人本身成为一个磁棒，即有它自己的磁场。这是由于不能互相抵消的质子矢量叠加的结果。这种磁化是沿着外磁场纵轴方向，故称之为纵向磁化。纵向磁化Longitudinal magnetization把病人置入强外磁场中，可诱发一个新的磁矢量，这个磁矢量与外磁场平行。因为它平行于外磁场，与外磁场处于同一方向，故不能测量。横向磁化沿着外磁场的磁化不能测的，因此，需要一个横向于外磁场的磁化。物理学基础质子带正电荷，具有自旋性。因此它们有一个磁场，可看做是有个小磁棒。把质子放入强磁场时，它们就沿着外磁场的方向排列：一些平行（指向上），一些反平行（指向下）。质子并非静止不动，而是围绕着磁力线进动，外磁场越强，进动频率越高，它们之间的关系可用Larmor方程说明。反平行与平行质子的磁力可互相抵消。但有多余的平行的处于低能级的质子（指向上方）残留下来，它们的磁力不被抵消。这些质子都指向上方，它们的磁力叠加起来指向外磁场的方向。因此当我们把病人放入MR磁体内时，病人有自己的磁场，这一磁场纵向于MR磁体磁场，因为是纵向，所以，它不能被直接测得。物理学基础-射频脉冲radio frequency(RF)pulse一个短促的电磁波，称为射频脉冲。当质子频率与射频脉冲频率相同时，就能进行能量交换。物理学基础-共振质子有进动频率，这一频率可由Larmor方程算出。Larmor方程提供了需要发射的RF脉冲频率。只有当RF脉冲与质子频率相同时，质子才能从无线电波中吸收一些能量，这种现像称为共振。物理学基础当施加RF脉冲后,质子会发生什么变化射频脉冲与质子交换能量（a)，一些质子被升到一个较高的能级水平如图中指向下方(b)。实际上Z轴磁化减少，因为指向下方的质子中和等数目的指向上方的质子。物理学基础当施加RF脉冲后,质子会发生什么变化正常情况下，无线电波的图形类似一根鞭子，MRI的无线电波也起着一根鞭子样的作用。它使进动的质子同步化。物理学基础当施加RF脉冲后,质子会发生什么变化由于RF脉冲,质子不再指向任意方向，而是做同步、同速运动，即处于同相（inphase）。质子现在是同一时间指向同一方向，其矢量也在该方向上叠加起来，因而导致磁矢量指向进动质子的那一边。由于是横向，故称横向磁化（transversemagnetization）。物理学基础无线电波对质子产生两种效应它把一些质子升到一个较高的能级水平（指向下方）。导致Z轴即纵向磁化减少它引起质子同步、同相运动，在x-y平面上产生一个新的磁化，即横向磁化。它随着进动的质子而运动。同向进动的质子产生一个新的横向磁化 物理学基础把病人置入强外磁场中，沿着外磁场方向产生一个新的磁矢量（a）。施加与质子进动频率相同的RF脉冲，则引起两种效应：产生一个新的横向磁化，而纵向磁化减少（b）。在RF脉冲的作用下，纵向磁化甚至可完全消失（c）。物理学基础-横向磁矢量横向磁矢量随着质子的进动作同相运动。磁矢量通过不停地运动与变化，产生电流-产生质子的磁场。运动的磁场产生电流。在MR机内运动/变化的磁矢量，能在一根天线内感应电流，这就是MR信号。因此，MR信号也有进动频率。物理学基础-驰豫如果质子同步、同相的转动，而且没有什么变化，就会得到左图一样的信号。然而，事实并非如此。RF脉冲一旦终止，由脉冲引起的系统改变，很快就回到原来静止时的状态，即发生驰豫（relaxation）。新建立起来的横向磁化开始消失(此过程称为横向驰豫 transverse relaxation)，纵向磁化恢复到原来的大小（这一过程称为纵向驰豫（longitudinal relaxation）。纵向驰豫中断RF脉冲后，质子从高能状态返回到低能状态，即重新指向上方，图中一个接一个地画出来。结果纵向磁化增加，恢复到原来的数值。为了好看起见，没有把质子画成同相。从RF脉冲吸收的能量 被传递到周围，即所谓晶格（lattice）。又称为自旋-晶格驰豫(spin-lattice-relaxation)。在RF脉冲终止后，以纵向磁化对时间画成曲线，就得到T1曲线（T1-curve）。纵向磁化恢复到原来数值所经历的时间，称为纵向驰豫时间(longitudinal relaxation time)，也简称为T1。实际上，T1并非一个确切时间，而是一个时间常数，用来描述这一过程进行的快慢速度。T1曲线横向磁化质子的进动频率有它们所处的场强来决定，而且所有的质子都要接受相同的场强，然而，事实并非如此。病人所处的MR磁场,并非均匀一致，在强度上略有差异，因而引起不同的进动频率。每一质子都受到邻近核小磁场的影响，这些核分布不均匀，因而 也导致不同的进动频率。这些内磁场的差异可以某种方式作为一种组织的特征。在RF脉冲中止后，质子失去相位一致性、失去同步化。当你从上面整体地看这些失相位的质子时，就会看到质子如何呈扇形散开。呈扇形散开时，指向同一方向越来越少，因而横向磁化减少。横向磁化与时间曲线-T2曲线横向磁化这条曲线向下走行，随着时间的延长而消失。横向驰豫时间（transverse relaxation 自旋自旋驰豫spinspin-relaxation）T2 在RF脉冲终止后，以横向磁化对时间画一曲线，就可以得到一条像图上画的曲线，称为T2曲线。T1/T2曲线 驰豫时间多长T1长于T2，T1大约2510倍于T2。生物组织的绝对值T1大约3002000毫秒，T2大约为30150毫秒。很难正确测定纵向与横向驰豫时间。因此，T1与T2的定义不是指驰豫结束所需的时间，而是规定T1为纵向磁化恢复到原来磁化量的63%所需的时间，T2为横向磁化减少到原来磁化量的37%所需的时间。1/T1,也称纵向驰豫率，1/T2也称横向驰豫率。液体具有长T1与长T2 与液体/水相比，脂肪具有短T1与短T2T1受什么影响T1依赖组织的成分、结构和环境T1驰豫伴有热能的交换，即质子把热能传到它们的周围（晶格）。进动质子有自己的磁场，其方向在不断的变化着，随Larmor频率而波动。晶格也有自己的磁场，当晶格的磁场波动接近Larmor频率时，这一驰豫相当有效。当晶格由纯液体/水组成时，质子难于丢失它们的能量，因为小的水分子运动太快。这意味着液体/水具有长T1。当晶格由中等大小的分子组成（体内多数组织可被看作是含有不同大小分子的液体），这些分子运动、磁场波动接近进动质子的Larmor频率时，能量传递要快的多，因此T1短。T1受什么影响脂肪为什么是短T1-脂肪酸末端的碳键接近Larmor频率，所以能量传递十分有效。为什么在较强的磁场中T1变长-进动频率依赖场强，其关系用Larmor方程表示。如果场强较强，进动就较快，这样要把能量传给缓慢的波动的晶格磁场就较困难。什么影响T2质子失去相位一致性时,发生T2驰豫。质子失去相位一致性有两个原因,即外磁场不均匀和组织内局部磁场不均匀性。-当水分子非常迅速地运动时，其局部磁场波动非常快,平均场强为零,内部磁场在各处也就没有多大差别.因此,如果一种组织的内部 场强没有多大差别时,质子的同步化状态就能维持较长时间,T2也就较长。-对于不纯液体,如含有大分子的液体,局部磁场有较大差异,因为较大的分子运动不太快,局部磁场抵消的也不多,结果使质子进动频率有较大的差别.这样,失去相位一致性的速度加快,T2就较短。简短复习T1长于T2。T1随场强而变化,场强越强,T1越长。水为长T1,脂肪为短T1。水的T2比含有大分子的不纯液体的T2长。90脉冲在RF脉冲后，如果高能状态与低能状态的质子数相等，纵向磁化就会消失。由于相位一致性，故只有横向磁化，磁矢量被倾斜了90，为此，相应的脉冲也称为90脉冲。90脉冲的作用(a)为施加RF脉冲前的状态。(b)为施加RF脉冲后即刻的状态，RF脉冲引起纵向磁化减少。图中是使用一个90脉冲，使纵向磁化变为零,质子也开始同相进动，产生新的横向磁化。(c-e)在RF脉冲中止后，质子回到原有的低能级状态，失去相位一致性。纵向磁化增加、恢复，横向磁化消失、衰减。两个过程虽然是同时进行，但机制完全不同，是两个独立的过程。总矢量(Sum vector)只画了相应时间内的横向与纵向磁化量,它们叠加起来形成一总矢量。一般来说,它代表一种组织的总磁距,即纵向磁化和横行磁化。当驰豫时,总磁矢量恢复到纵向,终了,等于纵向磁化。整个系统包括总的磁矢量/磁距在进动。实际上,总的磁矢量呈螺旋式运动。(a)施加RF脉冲前只有纵向磁化。(b)在90RF脉冲的即刻,只有新的横向磁化 (c-e)该横向磁化在旋转着,随时间而减少,同时纵向磁化增加,直到重新回到只有纵向磁化的起始点。(f)横向与纵向磁矢量合成一个总矢量,该总矢量从横向平面变到最后的Z轴方向时,呈螺旋式运动。自由感应衰减(free induction decay FID)总矢量呈螺旋式运动时,其大小和方向也不断地改变着,该矢量在天线里感应出一个电流,即MR信号,它在脉冲中止后即可最大,随后逐渐减小.自由感应衰减(free induction decay FID)信号都是随时间而消失，然而频率不变，此类信号称为FID(自由感应衰减)信号。脉冲序列当使用脉冲超过一个时，即连续的RF脉冲，则是脉冲序列。由于可用不同的脉冲，例如90或180脉冲，而两个连续脉冲的间隔时间也可不同，因此，可以有许多不同的脉冲序列。脉冲序列决定着将从一种组织得到什么样的信号。所以，我们需要仔细地选择脉冲序列，也有必要对它们进行详细描述。脉冲序列在一定时间后予以重复，称为重复时间（time to repeat TR)。医生选择脉冲序列的作用可以把MR医生比作一个指挥家：通过选择某些脉冲序列，他能改变最后信号，这些信号本身受不同参数的影响。长TRA与B为两种驰豫时间不同的组织。框0为90脉冲前的状态，框1为90脉冲后即刻的状态。当我们等待长时间（长TR）后，两种组织的纵向磁化将完全恢复（框5）。此后，第二个90脉冲导致两种组织等量的横向磁化，与第一个RF脉冲所见的一样。短TR当我们不等待那样长的时间而是在短时间(短TR)后施加第二个RF脉冲时,T1较长的B组织纵向磁化的恢复量就没有T1较短的A组织那样多,那么,在第二个RF脉冲后两种组织的横向磁化就会不同(框5).因此,通过改变两个连续RF脉冲间的时间,就能影响和改变组织的磁化和信号强度.TR如何影响信号?使用长TR时,我们从两种组织得到相似的信号,在MR图像上表现亦相同使用短TR时,组织间的信号强度出现差别,其程度有T1的不同来决定.所得图像称为T1加权像.这意味着图像上组织间信号强度的差别(图像对比度)主要是由于T1不同所致何为短或长TRTR小于500msec是短TR，大于1500msec为长TR。同样也能产生T2加权像和质子密度加权像。质子密度，亦称自旋密度，也影响组织对比度。简单的解释是：无质子的地方就无信号，质子多的地方信号就“多”。关键是通过使用某种脉冲序列，以便在图像上可以或多或少地得到某种组织的一些重要特征。回顾总结使用90R F脉冲，能使纵向磁化消失、横向磁化出现。此时，“净磁化”（net magnetization）（纵向磁化和横向磁化矢量的总矢量）被“倾斜”90（开始时，只有纵向磁化），因此，相应的RF脉冲被称为90脉冲。净磁化的横向分量能在天线上感应一个可测信号。在RF脉冲后即刻，驰豫开始：横向磁化开始消失，纵向磁化重新出现，总磁矢量回到原来的纵向排列状态，信号消失。施加第二个90脉冲时，净磁化再次被倾斜90，可再次接受到一个信号。这个信号强度依赖于（除其他因素外）开始时的纵向磁化量。T1曲线描述时间（RF脉冲后）与纵向磁化间的关系。在等待长时间后才施加第二个RF脉冲，纵向磁化会完全恢复。这样，第二个RF脉冲的信号将与第一个相同。然而，早一点施加第二个脉冲，信号将不同，因为此时纵向磁化量较小。脑与脑脊液(CSF)的T1曲线时间为零时，无纵向磁化，这是第一个 RF 脉冲后即刻的情形。当等待长时间后才重复90脉冲（长TR）纵向磁化已大部恢复，被倾斜90的纵向磁化量只有较小的差别。因此，信号强度，即脑与脑脊液(CSF)之间的对比度只略有不同。如果在较短时间后（短 TR）即施加第二个脉冲，则纵向磁化的差别相当大，从而可产生较好的组织对比度。质子密度（或自旋密度）加权像信号强度依赖于许多参数。当等待长时间后，T1不再影响组织的对比度，但该组织可能仍然存在着质子密度的不同。当我们等待一个很长的TR后，信号差别主要是质子密度不同所致，我们得到一幅所谓的质子密度（或自旋密度）加权像。180脉冲-自旋回波用一个90脉冲倾斜纵向磁化，获得横向磁化。之后，我们等待短时间，会发生什么呢？在脉冲中止后，质子失去相位一致性（ac),相位一致性的丧失导致横向磁化减少，并造成信号消失。在某一时间后（称为TE/2或1/2TE,其理由很快就会明白）施加一个180脉冲，180脉冲起一个橡皮墙的作用，它使质子改变方向，在相反方向上进动，结果使较快进动的质子位于较慢进动的质子后面。如果我们在等待TE/2时间，则较快的将赶上较慢的，它们再次出现相位回聚（d-f）。引起较强的横向磁化，致使再次出现较强的信号。T2曲线及T2*曲线180脉冲使失去相位一致性的质子重聚，产生一个较强的信号，即时间TE后的自旋回波。然后，质子再次失去相位一致性，可再次有一个180脉冲使之重聚，这样不断的进行。因此，有可能获得一个以上的信号，即一个以上的自旋回波。然而，自旋回波的强度由于所谓的T2效应而出现差别。连接自旋回波强度的曲线称为T2曲线。如果不使用180脉冲，信号强度衰减要快的多，描述这种信号强度的曲线称为T2*曲线。T2曲线及T2*曲线从这条曲线上可见自旋回波信号随时间而减少,其主要原因是180脉冲只“中和”那些以持续方式影响质子的效应,即外磁场的不均匀性.对于组织内局部磁场的不均匀性则无能为力,它们可在180脉冲前后以不同方式影响某些质子。因此,一些质子可能仍是或前或后于大多数质子而达到起点线。从回波到回波,由于所谓的T2效应,信号强度衰减。如果不让汽车开回来（即使用一个180脉冲），就不可能说出信号强度的减低是由于组织的固有特性（汽车乘客的形状），还是由于外部的影响（即不同的汽车速度）所致。T2*效应如果不用180脉冲去“中和”外磁场的不均匀性，在RF脉冲终止后，质子将经历较大的场强差别。由于这个原因，它们丧失相位一致性较快，横向驰豫时间较短。为了把这个较短的横向驰豫时间与180脉冲后的T2区别开来，我们称它为T2*,相应的效应称为T2*效应。这些T2*效应对于快速成像序列极为重要。自旋回波序列它由一个90和一个180脉冲（产生回波）组成。这一序列在MR成像中非常重要，因为它是脉冲序列中的主要序列，有多种用途，使用自旋回波序列，不仅能产生T2加权像，而且能产生T1和质子密度加权像。复习自旋回波（spin echo SE）序列由一个90脉冲和一个180脉冲组成。在90脉冲后，由于外磁场与内磁场的不均匀性，质子失去相位一致性。180脉冲使失去相位一致性的质子重新聚合，产生一个较强的信号-自旋回波。用180脉冲“中和”外磁场的不均匀性。使用多个180脉冲时，由于T2效应，回波信号越来越弱。通过选择不同的TE，可以得到不同程度的T2加权像-使用非常短的TE，T2效应实际上还没有时间得以显示出来。使用较长的TE，组织间信号强度的差别主要依赖各自的T2时间-横向驰豫时间。使用很长的TE，产生重度T2加权,然而，这种信号强度很弱，充其量仅勉强与背景杂音区别。短TE/长TE 两种横向弛豫时间不同的组织的T2曲线 A组织的T2短于B组织，因此横向磁化丧失较快。使用短TE（TE short）时，信号强度的差别没有使用较长TE（TE long)时明显。短/长TR或TE长TR大约是短TR的3倍。少于500msec的TR被认为是短TR，长于1500msec的TR则为长TR。短TE是尽可能短的TE，长TE大约也是短TE的3倍。TE少于30msec为短TE,大于80msec为长TE。自旋回波脉冲序列90-TE/2-180-TE/2-在TE记录信号。自旋回波脉冲序列使用自旋回波脉冲序列时，通过连接某一组织的T1与T2曲线，就有可能测定该组织的信号强度。在时间TR后的纵向磁化量等于开始时的横向磁化量，因为它被倾斜了90。这一横向磁化立即开始消失，其速率有横向驰豫时间决定，因而也由T2曲线决定。那么，在时间TE后的组织信号强度可以从TE处的T2曲线上推断出。自旋回波脉冲序列长TR、短TE-质子密度加权像选择长TR，纵向磁化时间T1的差别不再重要了，因为所有组织的纵向磁化都已完全恢复。非常短的TE，由T2不同所致的信号强度差别还未显示出来。自旋回波脉冲序列长TR、长TE-T2加权像使用长TR、长TE时，T2差别就有足够的时间显示出来，所得图像是T2加权像。自旋回波脉冲序列短TR、短TE-T1加权像使用短TR，组织的纵向磁化还未完全恢复，因此，T1差别将以信号强度的差别显示出来。短TE时，T2差别不能真正地显示出来。自旋回波脉冲序列T1加权像，CSF为黑色。质子（自旋）密度，CSF呈中等信号强度。T2加权像，CSF为白色。自旋回波脉冲序列不同组织的T2曲线能交叉。选择一个超过交叉点（TEc）的TE，组织的信号强度出现逆转：在交叉点前（例如TE1），A组织的信号强度高于B。这意味着图像的对比度仍由T1差别所决定：T1较短的A信号较强。在TEc处，两种组织的信号强度相等，因此无法区别。在交叉点后（例如在TE2），相对的信号强度逆转，B组织的信号较强。流空现像flow-void phenomnon当施加第一个90脉冲时，该层面上的所以质子都受到无线电波的影响。终止RF脉冲后，记录该层面的信号。此时，原来血管内的血液已离开了受检层面，因此，没有来自血管的信号，在图上呈黑色。流动相关增强现像flow-related enhancement1、施加90脉冲前的情形。2、施加90脉冲后即刻的情形。3、如果在施加第二个90脉冲前等待较长时间，质子将产生一些驰豫，恢复一些纵向磁化。然而血管内的质子已离开层面，并由具有全部纵向磁化的质子所取代，此时，施加第二个90脉冲，则来自血管的信号将高于周围组织，因为此时有较多的纵向磁化。MR造影剂顺磁性物质如Gadolinium,能缩短其周围组织的T1与T2，使T1与T2曲线均向左移动。这实际上就意味着对某一确定的TR来说，能获得较多的信号，而对于某一确定的TE来说，信号则减少。MR造影剂在注射造影剂后，T1加权为主要的成像序列。Gd-DTPA的药理作用与碘X线造影剂非常相似。但Gd-DTPA有更好的耐受性。复习许多参数如T1、T2、质子密度及脉冲序列能影响MR图像上组织的表现。流动效应可以不同，从信号丢失到信号增强。顺磁性物质如Gd-DTPA能缩短周围质子的T1与T2，使T1加权像信号增加，T2加权像信号减低。注射造影剂后，应选T1加权成像技术。通过选择脉冲序列与成像参数，如TR、TE，能获得T1、T2或质子密度加权像。饱和恢复脉冲序列（Saturation recovery pulse sequence）和部分饱和序列（partial saturation sequence）仅用90脉冲的脉冲序列为饱和恢复脉冲序列 和部分饱和序列。二者的序列基本相同，仅仅是脉冲间隔时间TR不同。饱和恢复脉冲序列（Saturation recovery pulse sequence）和部分饱和序列（partial saturation sequence）T1不同的组织，其信号强度依赖所选择的TR：选择长TR即饱和恢复脉冲序列，图像对比度主要由质子密度来决定；选择较短的TR，即部分饱和序列，所得图像为T1加权像。反转恢复序列inversion recovery sequence反转恢复序列是先使用一个180脉冲，然后为一个90脉冲。180脉冲使纵向磁化转向相反的方向。反转恢复序列反转恢复序列使用180脉冲，使纵向磁化反转，在时间TI后，施加一个90脉冲，它使磁化“倾斜”到横向（xy）平面，因而可以测量或接收。图中下排的质子恢复到原来纵向磁化的速度较快，因此T1较短。如图所示，在时间TI后施加一个90脉冲，产生较少的横向磁化。TI-inversion time 反转时间。反转恢复成像的信号强度依赖于T1，因此得到T1加权像。自旋回波序列梯度回波（gradient echo）FLASH（快速小角度激发成像）GRASS（稳定态梯度回返采集成像）用一种不同的方法使失去相位的质子重新聚合，即用梯度场代替180脉冲，就是在原来的磁场上附加/叠加一个不均匀的磁场-梯度场。使用产生较小“反转角”（flip angles）的脉冲（1035）代替90脉冲，TR可缩短。梯度回波（gradient echo）不使用180脉冲，质子将经历较大的磁场不均匀性，使失去相位一致性的速度加快，信号强度衰减也加快，这就是由于所谓的T2*效应所致。其他因素如翻转角，在快速成像序列中也影响信号强度，它们被称为梯度回波序列(gradient echo sequences)。梯度回波成像指南较大的翻转角产生较多的T1加权。较长的TE产生较多的T2*加权。在快速扫描时，来自血管的信号常常为强信号。成像时间缩短是因为：使用小翻转角，我们只需要短时期的RF脉冲。不使用180复相脉冲。不必使用长TR来获得足量的纵向磁化。复习部分饱和与饱和恢复序列均使用90脉冲，部分饱和序列的TR比较短，饱和恢复序列的TR比较长。饱和恢复序列产生质子（自旋）密度像，部分饱和序列产生T1加权像。自旋回波序列先使用一个90脉冲，之后为一个（或多个）180脉冲，使失去相位一致性的质子再次成为相位一致，产生一个（或多个）自旋回波。通过选择成像参数（TR、TE)，该序列能产生质子密度加权像，T1加权像和T2加权像。梯度回波序列使用小于90的翻转角和所谓的梯度回波，图像加权也是由序列的类型和所选择的成像参数决定。关于成像时间采集时间（acquisition time,a.t.）是：a.t.=TR x N x Net,Net是激发次数。N为矩阵的行数。多层面成像(multislice imaging)如果选用长TR来重复脉冲序列、重复信号测量，其成像时间较短TR长。然而，有一种缩短成像时间的技术。当对一个层面进行成像等待重复脉冲序列，既等待TR时（图A），我们可以对较多的其它层面进行测量（图B-D）,TR越长，其间激发的层数就越多。因此，稍增加一些时间就能检查更多的层面，每层的成像时间大大地减少，这就 是所谓的多层面成像(multislice imaging)。如何选择一个受检层面？把病人放进MR 扫描机内时，病人就处在一个相当均匀的磁场中，因此，体内所有质子具有相同的Larmor频率,将受到同一RF脉冲的激发/搅乱。为了对某一特定层面进行检查，我们在外磁场上附加第二个磁场，其场强依部位而不同，称之为梯度场(gradient field)。因此，磁场有的地方强，有的地方较弱。梯度场由梯度线圈产生，能改变原有的磁场强度。因为可以把梯度场加在任何方向上，因此，不移动病人就可进行任意层面的成像，而不是只限于横断面。梯度场也称为层面选择梯度(slice selecting gradient)。如何选择一个受检层面？梯度磁场被附加在MR磁体磁场上，致使人体不同的横断面经历不同的场强。图中场强在脚部为1.4T到头部增加到1.6T。因为场强与进动/共振频率直接相关（Larmor方程），所以，脚部的共振频率大约为60mHz，而在头顶为68mHz。通过选择某一频率的RF脉冲，可以确定受检层面的位置。如何选择层厚？选择层厚有两种方法:我们施加的RF脉冲，虽然要求是一个特定频率，但实际上做不到。我们施加的是一个具有一定频率范围的RF脉冲，频率越宽，层面越厚,层面内的质子都会受到激发，见图。如果我们使用频率为64-65mHz的RF脉冲，得到层面S1（图a），使用频率为64-64.5mHz，得到层面S2（图 b），后者比前者受激发的质子少。如果射频范围，或称带宽(band-width)的范围相同，层厚则由梯度场的大小来左右（图c）。如果梯度场较大，也就是在某一特定距离内场强有较大的差异时，进动频率的变化也较大。在图a与c，使用了同一宽带的RF脉冲，其频率为64 65mHz，然而，c的梯度场较大，因此，层面较a薄。体内信号来自何处 如果磁场强度在病人体内各点都不同，那么在不同部位的质子将以不同的频率进动，结果来自不同部位的MR信号频率亦不同。借助频率，我们能确定某一信号来自哪一部位。空间信息（spatial information）。信号来自何处？为了确定信号来自层面何处，我们使用梯度场。图（a）为同一层面内的9个质子在施加射频脉冲后，它们以同样的频率同相进动。然后给外磁场施加一个梯度场，图（b）中场强从左到右逐渐减弱。现在三排质子经历不同的磁场，因此以不同频率发出它们的信号（例如65、64、63mHz），相应的磁场梯度被称为频率编码梯度（freqency encoding gradient）。现在我们能辨认信号来自那一排，但仍不能指出其确切部位。信号来自何处？为了识别具有相同频率的信号来自某一排的何处，我们再使用一个梯度。图a为进动频率为65mHz的一排质子，现在我们短暂的打开梯度场，其顶部较底部强（b），因此，进动频率从顶部到底部依次减低，这一进动频率的差别持续时间很短。当关掉梯度场时，所有的质子再次经历相同的场强，并再次具有相同的频率（c）。然而，现在的这些质子中有些差别：尽管它们再次以相同的频率进动，但略微失去相位一致性，结果，它们以不同的相位，相同的频率发出各自的信号，因此可加以鉴别，相应的梯度称为相位编码梯度（phase encoding gradient）。总 结我们可以使用附加在外磁场上的梯度场来选择受检层面。沿着这一梯度场的质子经历不同的场强，因而有不同的进动频率。这样，就可选择某一频率的RF脉冲，来激发拟进行成像的层面内的质子。改变层厚有两种方法：改变RF脉冲的宽带或改变梯度场的大小。层面选择梯度仅在施加RF脉冲期间才打开。为了对来自层面内的信号进行定位而使用另外两个梯度：频率编码和相位编码梯度。在层面选择梯度后，施加频率编码梯度，其方向为Y轴，这导致Y轴上进动频率不同，相应的信号频率亦不同。在RF脉冲后，沿X轴短暂地打开相位编码梯度，此期间，质子以不同的频率沿 X 轴进动。终止这个梯度后，质子又恢复到以前的进动频率。然而，由于相位编码梯度的作用，质子及其信号失去了相位一致性，我们可以对这一信号进行测量。（注释：在那一个方向y轴、x轴使用那一个梯度是可以改变的）。计算机通过Fourier转换能对来自层面内的混合信号进行分析，确定不同（频率或相位）信号的强度。在一个既定层面内，已知具有某一频率或某一相位的信号来自何处，同时，fourier转换又提供了相应的信号强度，我们就能对某一信号强度进行定位而组成MR图像。MRI常用名词磁场强度：Tesla或Gauss Tesla=10000Gauss永久磁体(permanent magnets)阻抗磁体(resistive magnets)电磁体(electromagnets)超导磁体（superconducting magnets）射频线圈(RF coils)体积线圈（volume coils）匀场线圈(shimming coils)梯度线圈表面线圈（surface coils）结束结束