MRI是如何实现成像体素的吧空间定位的_百度知道
MRI是如何实现成像体素的吧空间定位的
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磁共振的每一个信号都含有全层的信息，因此需要对磁共振信号进行空间定位编码，即频率编码和相位编码。接收线圈采集到的MR信号实际是带有空间编码信息的无线电波，属于模拟信号而非数字信息，需要经过模数转换（ADC）变成数字信息，后者被填充到K空间，称为数字点阵。K空间与磁共振信号的空间定位息息相关。K空间也叫傅里叶空间，是带有空间定位编码信息的MR信号原始数字数据的填充空间，每一幅MR图像都有其相应的K空间数据点阵。对K空间的数据进行傅里叶转换，就能对原始数字数据中的空间定位编码信息进行解码，分解出不同频率、相位和幅度的MR信号，不同的频率和相位代表不同的空间位置，而幅度则代表MR信号强度。把不同频率、相位及信号强度的MR数字信号分配到相应的像素中，我们就得到了MR图像数据，即重建出了MR图像。傅里叶变换就是把K空间的原始数据点阵转变成磁共振图像点阵的过程。相位编码梯度场-----射频脉冲+频率编码梯度场-----线圈采集得到MR模拟信号-----模数转换的到数字信号-------填入K空间形成数字点阵-----傅里叶变换分解出不同频率、相位、强度的信号------分配到各个像素中形成图像点阵得到MR图像。在二维图像的MR信号采集过程中，每个MR信号的频率编码梯度场的大小和方向保持不变，而相位编码梯度场的方向和强度则以一定的步级发生变化，每个MR信号的相位编码变化一次，采集到的MR信号填充K空间Ky方向的一条线，因此，把带有空间信息的MR信号称为相位编码线，也叫K空间线或傅里叶线。从相位编码方向看，填充在K空间中心的MR信号的相位编码梯度场为零，这是相位编码造成的质子群失相位程度最低，不能提供相位编码方向上的空间信息（因为几乎没有相位差别），但是MR信号强度最大，其MR信号主要决定图像的对比，我们把这一条K空间线称为零傅里叶线。而填充K空间最周边的MR信号的相位编码梯度场强度最大，得到的MR信号中各体素的相位差别最大，所提供相位编码方向解剖细节的空间信息最为丰富，由于施加的梯度场强度最大，造成质子群是相位程度最高，其MR信号的幅度很小，因而其MR信号主要反映图像的解剖细节，对图像的对比贡献很小。简单说：填充K空间中央区域的相位编码线主要决定图像的对比，而周边区域的相位编码线主要决定图像的解剖细节。零傅里叶线两边的相位编码线是镜像对称的。K空间在频率编码方向上也是镜像对称的，而且中心区域的信息对图像的对比起着绝对性的影响。K空间特性：①K空间中的点阵与图像的点阵不是一一对应的，K空间中每一点包含有扫描层面的全层信息。②K空间在Kx和Ky方向上都呈现镜像对称的特性。③填充K空间中央区域的MR信号主要决定图像的对比，填充K空间周边区域的MR信号主要决定图像的解剖细节。K空间数据的采集和填充与磁共振图像的空间分辨率直接相关，也将直接决定图像的采集时间。磁共振图像在相位编码方向上像素的多少直接决定于相位编码的步级数，也即不同的相位编码的磁共振回波信号的数目。FOV同，则相位编码方向的像素越多，图像在相位编码方向的像素直径就越小，空间分辨率越高；但所需要进行相位编码的步级数越多，也即需要采集的磁共振信号数目越多，一幅图像所需的采集时间就越长。磁共振图像频率编码方向上的像素数目决定于在磁共振回波信号采集过程中采样点的多少，采样点越多，则图像在频率编码方向上的像素数目越多，像素径线越小，空间分辨率越高，但由于采样点增多，采集一个完整的回波信号所需要的时间越长。常规MRI序列中一般采用循序对称方式填充K空间。很重要。如梯度回波T1WI序列进行肝脏动态增强扫描（NEX=1），如果整个序列采集时间为20s，则决定图像对比的MR信号的采集应该在扫描开始后第10s，因而想要获得开始团注对比剂后第25s的肝脏动脉期，扫描的开始时刻需要提前10s，即开始团注对比剂后的第15s就开扫。实际上，K空间中相位编码线的填充顺序是可以改变的，可以采用K空间中央优先采集技术。即扫描一开始先编码和采集Ky=0附近的一部分相位编码线，决定图像的对比，然后再采集决定图像解剖细节的K空间周边的相位编码线，这一技术在利用透视实时触发技术进行的三维动态增强扫描和对比增强磁共振血管成像（ce-MRA）时有较多的应用。GE设备：K空间中心优先采集技术应用于3D快速扰相梯度回波T1WI序列包括用于动态增强或ce-MRA序列。在这类序列中，在参数调整界面的User CVs Sreen卡中可以选择K空间数据的填充顺序，选择Centric则为K空间中心 优先采集仅发生与层面内的相位编码方向，如果选择Elliptical Centric则为K空间中心优先采集同时发生于层面内的相位编码方向和层面间的相位编码方向。其它K空间填充方式：EPI的迂回轨迹；螺旋成像的螺旋状轨迹；螺旋桨成像技术的放射状轨迹。螺旋桨成像技术GE公司叫Propeller（螺旋桨）技术，主要用于回波链较长的FSE T2WI 和IR-FSE FLAIR序列。（西门子叫刀锋技术）K空间采用了放射状填充轨迹，中心区域有很多的信息重复，因此可以大大减少运动伪影。
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磁共振成像中的动伪影消除方法研究
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磁共振成像(Magnetic Illla西n氍MRI)根据生物体内的磁性核在
静磁场内产生共振信号的特性进行成像，具有图像分辨率高、成像参数多、可任
意方向断层、对人体无电离辐射伤害等显著优点，成为当今最先进的医学成像方
法之一，在临床上和科学研究中得到了越来越广泛的应用。
磁共振成像过程中，病人的自主性和生理性运动常常难以避免，它将破坏数
据的采集过程，并在所成的图像上形成伪影，使医生难以作出正确的诊断。由于
运动的不确定性以及难以获得运动的先验知识，对运动伪影的校正也就十分困
难，严重影响和阻碍了磁共振成像技术的发展和应用。因此，对磁共振运动伪影
消除方法的研究，引起了国内外学者的广泛关注，是当前医学成像领域中的研究
热点，这方面的任何研究进展都将对磁共振成像技术的发展和应用起到积极作
本文在熟悉和掌握了磁共振成像的原理和技术的基础上，对运动伪影进行深
入的研究，分析运动伪影对磁共振成像过程中的数据采集和最终成像这两个重要
环节的影响，提出了几种图像重建算法和伪影后处理校正算法，可以对磁共振运
动伪影进行有效抑制。本文的研究从分析一种有消除运动伪影功能的
PROPELLER数据采集成像算法入手，在用程序正确实现该算法的基础上，提出
能提高其速度的圆形网格化算法，并对网格化算法进行了改进，进一步提高该算
法的成像速度和质量，然后提出了几种有实际应用价值的磁共振图像后处理校正
算法，对其中的平移运动和旋转运动伪影进行校正，改善最终的图像质量。
归纳起来，本文完成了以下有特色的研究工作：
1)对PROPELLER数据采集成像算法进行改进，提出了一种新的基于圆形
网格化的算法。PROPELLER是一种磁共振成像新算法，它通过改变数据采集方
式和成像重建步骤，在重建过程中加入校正处理算法，因而能比较有效地消除运
动伪影。本文在分析该算法的基本原理并实现其各个步骤的基础上，针对其中旋
转校正算法耗时多的缺点，提出新的圆形网格化算法，减少网格化和插值运算的
次数，提高了对旋转参数的估计准确率和整个PROPELLER算法的速度。改进后
的PROPELLER数据采集成像算法不仅能有效抑制扫描过程中形成的运动伪影，
而且速度快，成像质量高。
2)提出了两种改进的基于PROPELLER采样数据的网格化成像算法。网格
化是PROPELLER成像算法中的重要步骤，对最后的成像效果起着决定性的作
用，对网格化算法进行改进，能明显提高网格化成像的速度和质量。算法一将
Voronoi网格面积值作为网格化密度补偿函数，并提出网格闭包建立方法，对网
格化成像算法进行了改进。算法二提出基于大矩阵的网格化算法，不但提高了网
格化质量，还利用矩阵运算加快了整个运算过程。
3)提出了两种磁共振平移运动伪影校正算法。算法一是一种新的直接基于
伪影区的校正算法。它基于伪影区数据建立关于平移运动量的约束方程组，使用
差分演化算法对价值函数寻优，得到平移运动量，实现平移运动伪影的校正。算
法二依据运动的不相关性，分别对x方向和y方向的平移运动进行处理。采用傅
立叶投影算法，得到x方向的整像素运动平移量，快速校正x方向上的运动伪影；
基于多项式参数拟合，使用遗传算法校正y方向和x方向上的亚像素运动伪影。
实验结果表明，两种算法都能对平移运动伪影起到较好的抑制作用。
4)针对磁共振快速扫描序列，提出了一种旋转运动伪影校正算法。算法包
含以下几点新思路：对均匀矩形K空间数据，构思了一种新的带状划分方案；
给出新的相似性测度公式，用来估计旋转运动参数值；提出厄米特共轭补偿算法，
对位置校正后的不均匀数据空间进行补偿：设计了快速网格化算法，加速运算过
程。实验结果表明，该算法可以有效地校正旋转运动伪影，且受信噪比的影响小，
具有一定的鲁棒性。
关键词：磁共振成像运动伪影运动估计图像重建PROPELLER网格化
正在加载中，请稍后...曹建东& 汪建军& 顾东华 （浙江省海盐县人民医院放射科& 314300）
【摘要】 磁共振伪影出现的原因和扫描序列、多参数成像、成像过程比较复杂有关。由于产生伪影的因素不同，伪影的表现和形状也大不相同。随着核磁共振的普及，在临床应用中，只有正确认识伪影产生的原因和各种伪影的特点，才能够有效的限制和消除伪影，提高影像质量，更好的为病人发现问题、解决问题[1]。
【关键词】 磁共振& 伪影& 解决措施
【中图分类号】R445&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& 【文献标识码】A&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& 【文章编号】（8-02
&&&&&&& 一.卷褶伪影
&&&&&&& 1.1 产生原因
&&&&&&& 如果检查时的被捡对象一部分在扫描视野之外，但又在接收线圈灵敏度之内，在相位编码方向或读出方向上，相位移动超出相位周期，扫描视野外的信号频率高于扫描视野内的信号频率，导致扫描视野外的部分影像重叠在视野内的图像上，称为卷褶伪影。
&&&&&&& 1.2 解决措施
&&&&&&& 减少卷褶伪影通常有以下方法：如果出现在相位编码方向上，采用专用线圈，使FOV和矩阵尺寸加倍；如果出现在读取方向上，通过采集技术，增加读出方向图像面积；如果被检查部位过大，通常将被捡部位的最小直径摆放到相位编码方向上，可消除或减少卷褶伪影。
&&&&&&& 二.金属伪影
&&&&&&& 2.1 产生原因
&&&&&&& 由于金属物质会影响主磁场的均匀性，局部磁场会使周围旋转的质子减少或丧失。如果不慎将铁磁性物质带入磁体，金属所在处，信号缺失，在图像上会出现一圈低信号盲区，或者图像空间错位失真，使周围的结构发生变形，产生金属伪影，严重降低图像的分辨率。
&&&&&&& 2.2 解决措施
&&&&&&& 在进行核磁共振检查前，严格禁止将金属物质带入机房。金属物质进入机房，除了影响图像质量外，还有可能会对病人和工作人员的生命安全造成威胁。
&&&&&&& 三.化学位移伪影
&&&&&&& 3.1 产生原因
&&&&&&& MRI是通过施加梯度磁场造成不同部位共振的差异来反映人体组织的不同位置和解剖结构。在磁共振图像的频率编码方向上，MR信号是通过施加频率编码梯度场造成不同位置上的质子进动频率差别来完成空间定位编码的。MRI一般以水质子的进动频率为中心频率，由于脂质子的进动频率低于水质子的进动频率，在傅里叶变换时，会把脂质子进动的低频率误认为是空间位置的低频率。重建后MR图像上的脂肪信号会在频率编码方向上向梯度场强较低的一侧位移，而水质子群不发生位移。这种位移在组织的一侧使两种质子群在图像上相互分离而无信号，而另一侧因相互重叠表现为高信号，从而产生化学位移伪影。
&&&&&&& 3.2 解决措施
&&&&&&& 改变频率编码方向，使脂肪和其他组织的界面与频率编码方向平行可消除或减轻伪影；增加频率编码带宽；施加脂肪抑制技术[2]。
&&&&&&& 四.磁敏感伪影
&&&&&&& 4.1& 产生原因
&&&&&&& 不同组织成分的磁敏感性是不同的，他们的质子进动频率和相位也不同，在不同组织的交界面，磁敏感性不同会导致局部磁场的变成，造成自旋失相位，产生信号缺失。
梯度回波序列对磁化率变化比较敏感，与自旋回波相比更容易出现磁敏感伪影，由于使用强梯度场，对磁场的不均匀性更加敏感，在空气和骨组织等磁敏感性差异较大的交界处更容易出现磁敏感伪影。
&&&&&&& 4.3& 解决措施
&&&&&&& 做好匀场，场强越均匀，磁化率伪影越轻；改变扫描参数，比如缩短TE时间；用SE类序列取代梯度回波序列或EPI序列；增加层厚，层间隔；改善后处理技术[3]。
&&&&&&& 五.ASEET 伪影
&&&&&&& 5.1 产生原因
&&&&&&& ASSET采集K空间时，在相位方向上隔行采集，每一个线圈单元采集一半的相位方向信息，存在明显的相位卷褶，需要利用线圈敏感性数据重建图像去掉卷褶。Calibration的信息不匹配将导致伪影出现。该伪影常与FOV太小、Calibration定位偏中心或扫描范围太小、线圈摆放不正确、Calibration/Scan屏气方式不一致有关。
&&&&&&& 5.2& 解决措施
&&&&&&& 增大扫描FOV，phase FOV尽量选择1；大范围的Calibration，完整的ASSET重建图像；Calibration中心放置在患者检查的中心；调整线圈位置，使前后、上下、左右对齐；使Calibration/Scan屏气方式一致。
&&&&&&& 六. 呼吸运动伪影
&&&&&&& 6.1& 产生原因
&&&&&&& 生理性周期性运动的频率和相位编码频率一致，叠加的信号在傅里叶变换时数据发生空间错位。相位编码方向上产生间断的条形或半弧形阴影。伪影与运动方向无关，影像的模糊程度取决于运动频率、运动幅度、重复时间和激励次数。
&&&&&&& 6.2& 解决措施
&&&&&&& 减小矩阵、增加激励次数以及采用呼吸补偿技术；使用呼吸门控或快速成像技术屏气扫描；上腹部可使用导航技术[4]。
&&&&&&& 七. 灯芯绒伪影
&&&&&&& 7.1& 产生原因
&&&&&&& 封闭磁体间的某些放点辐射。覆盖整个图像的棘刺状伪影，可为单一方向，也可为多个方向相交排列，可出现在序列的某一幅图像中，也可出现在整个序列。
&&&&&&& 7.2& 解决措施
&&&&&&& 检查噪声滤波器有无异常；检查内部电缆或其他部件有无松动；用适当的后处理技术去除伪影。
&&&&&&& 八.Anne fact伪影
&&&&&&& 8.1& 产生原因
&&&&&&& 来源于FOV以外的信号，该信号处于非线性的梯度中。相位编码方向出现的条带影或点状影，往往在脊柱扫描，选取线圈单元过大时出现。
&&&&&&& 8.2 解决措施
&&&&&&& 扫描时启用符合扫描视野的线圈单元组合，不宜启动过多。
&&&&&&& 九. 结语
&&&&&&& 研究磁共振成像过程中的常见伪影形成的原因及消除措施，是使MR图像更精准和更清晰的关键；只有在日常工作中不断地总结和探索，也才能使MR技术更好地为人民群众日益增长的健康需求及医疗卫生事业服务。
[1].姚旭峰，徐小萍: 磁共振弥散张量成像的伪影研究，实用医技杂志，（28）：115.
[2].翁得河，宋涛：MRI移动伪影的一种综合处理方法.北京生物医学工程.):1-4.
[3].葛涌钱：高磁场伪影的产生机理及补偿技术,临床合理用药杂志，):46-50.
[4]. 姚旭峰，徐小萍: 磁共振弥散张量成像去畸变方法,东南大学学报（医学版） （2):185-188.
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