advertisement

Spatial encoding in MRI

Пространственное кодирование сигнала в МРТ

Автор Дени Хоа

Цели обучения

  • Объяснить действие биполярных градиентов на магнитное поле, частоту прецессии и спиновую фазу.
  • Назвать этапы пространственного кодирования в двумерной и трёхмерной визуализации.
  • Описать принцип селективного радиочастотного импульса.
  • Объяснить отношение между амплитудой, временем приложения градиента и фазовым сдвигом.
  • Изложить различия и сходства между частотно-пространственным и фазовым кодированием.
  • Раскрыть преимущества и недостатки трёхмерной визуализации.
  • Рассмотреть связь между пространственным кодированием и понятием пространственной частоты.

Ключевые понятия

  • Выбор плоскости среза и пространственное кодирование каждого воксела влечет за собой использование градиентов магнитного поля.
  • Интенсивность магнитного поля регулярно меняется вдоль оси приложения градиента.
  • Эти градиенты магнитного поля характеризуются своей интенсивностью (колебания поля более или менее значительны для одной и той же единицы измерения расстояния), амплитудой, направлением, а также временем и длительностью своего приложения.
  • Срезо-кодирующий градиент позволяет изменить частоту прецессии протонов для того, чтобы радиочастотная волна, имеющая идентичную частоту, смогла их опрокинуть (резонанс). Полоса пропускания и амплитуда срезо-кодирующего градиента определяют толщину среза.
  • Срезо-кодирующий градиент прикладывается одновременно с радиочастотными волнами.
  • Фазо-кодирующий градиент позволяет дифференцировать «строки». Для того, чтобы вызвать ряд фазовых сдвигов, фазо-кодирующий градиент равномерно наращивается, столько раз, сколько есть строк для регистрации.
  • Частотно-кодирующий градиент позволяет дифференцировать «столбцы». Его применение придает различные частоты каждому столбцу вокселов.
  • В трёхмерной визуализации, к каждому из этих шагов фазового кодирования добавляются дополнительные шаги, применяемые в третьем пространственном направлении, что увеличивает пропорционально время регистрации.
  • Трёхмерная визуализация является преимуществом для пространственного разрешения и улучшает соотношение сигнал/шум.
  • Фазово-частотное кодирование можно приравнять к решету, реагирующему на пространственное распределение в горизонтальном и вертикальном направлениях. Следовательно, его тонкость меняется вместе с величиной градиентов.
  • Совокупность этих данных переплетается в РЧ-сигнале, который регистрируется одновременно с частотно-кодирующим градиентом (градиент считывания). Все сигналы от одного и того же среза регистрируются в матрице, затем обрабатываются для того, чтобы создать изображение плоскости среза.

Литература

  1. Elster. Questions and answers in magnetic resonance imaging. 1994:ix, 278 p.
  2. McRobbie. MRI from picture to proton. 2003:xi, 359 p.
  3. NessAiver. All you really need to know about MRI physics. 1997
  4. Kastler. Comprendre l'IRM. 2006
  5. Gibby. Basic principles of magnetic resonance imaging. Neurosurgery clinics of North America. 2005 Jan;16(1):1-64.
  6. Hennig. K-space sampling strategies. European radiology. 1999;9(6):1020-31.
  7. Cox. k-Space partition diagrams: a graphical tool for analysis of MRI pulse sequences. Magn Reson Med. 2000 Jan;43(1):160-2.
  8. Paschal and Morris. K-space in the clinic. J Magn Reson Imaging. 2004 Feb;19(2):145-59.