磁共振成像是臨床診斷中常用的安全有效的斷層成像技術,其物理基礎是核磁共振現(xiàn)象。在磁共振成像中的過程中,射頻發(fā)射場(B1+)起著重要的作用。獲取實際成像時B1+場幅值的空間分布對許多磁共振應用與研究來說具有重大意義,如射頻場勻場技術,縱向弛豫時間成像技術,化學交換飽和轉(zhuǎn)移技術和磁共振介電特性斷層成像技術等。(B1+ mapping)技術采用特定的成像序列,采集多幅圖像,根據(jù)磁共振信號的幅值或者相位變化消除信號中與發(fā)射場無關的信息,進而計算出B1+場幅值大小。在現(xiàn)有的射頻發(fā)射場映像技術中,布洛赫-西爾格特偏移(Bloch-Siegert shift,BSS)法是目前最常用的方法之一,該技術利用頻率失諧的射頻脈沖改變了質(zhì)子旋轉(zhuǎn)的頻率,從而使相位發(fā)生偏移,偏移的大小與失諧脈沖的幅值大小相關,最后通過檢測該相位偏移計算射頻發(fā)射場。在臨床磁共振成像系統(tǒng)中,常用多通道陣列線圈作為接收線圈。在這種情況下,若使用射頻發(fā)射場映像技術對B1+場幅值進行映像,線圈的每個接收通道均能獨立接收信號,獲取多組圖像。理論上,B1+場幅值的計算與接收通道無關,因此,每個接收通道接收到的信號均能計算出B1+場幅值的大小。但是在實際實驗中,信號采集受到噪聲的影響,單個接收通道獲得的圖像在接近通道空間位置的區(qū)域具有高信噪比,而在距離接收通道較遠的區(qū)域的信噪比較低。信噪比低時,B1+場幅值的計算會出現(xiàn)較大誤差。因此需要結(jié)合所有接收通道采集的圖像計算B1+場幅值。本文首先從理論上研究了六種射頻發(fā)射場映像方法,然后選取BSS方法為例子進行深入研究,設計并實現(xiàn)了 BSS序列,最后針對臨床磁共振成像系統(tǒng)多用多通道陣列線圈作為接收線圈這一現(xiàn)狀,提出了一種通道結(jié)合方法,提高了發(fā)射場計算的精確度。BSS序列設計研究中,基于射頻脈沖和空間編碼梯度的設計理論,開發(fā)了費米脈沖(Ferrmi pulse)作為失諧脈沖,實現(xiàn)了空間編碼梯度,最終完成了 BSS序列。隨后在實際成像實驗中,按照以下步驟檢驗BSS序列的正確性:(1)使用示波器測量譜儀實際輸出的序列波形,觀察是否符合所設計的BSS序列波形(2)比較失諧脈沖造成的相位偏移的理論值和實測值;(3)以雙角法(double angle method,DAM)方法作為參考,對比DAM方法與BSS方法計算的B1+場幅值空間分布。結(jié)果表明,實際成像實驗中序列波形符合BSS序列波形,相位偏移的理論值和實測值一致,DAM方法與BSS方法計算的B1+場幅值空間分布一致,BSS序列設計成功。在通道結(jié)合方法的研究中,本文將該方法與BSS法結(jié)合。通道結(jié)合方法以信號相位噪聲的概率密度分布為基礎,推導出相位差概率密度函數(shù)。隨后采用最大似然法計算相位差的無偏估計,實現(xiàn)通道結(jié)合。實驗中將本方法與現(xiàn)有方法進行比較,結(jié)果表明,本文提出的通道結(jié)合方法具有更高的魯棒性,在信噪比較差的情況下平均差異系數(shù)值為1.22%,B1+場幅值計算的準確度更高。本文對幾種射頻發(fā)射場映像技術展開了理論研究,并深入研究了 BSS法。在BSS序列設計研究中,本文介紹了 BSS序列設計以及驗證的思路。在通道結(jié)合方法的研究中,本文提高了B1+場幅值計算的準確度,對縱向弛豫時間成像等許多磁共振研究帶來重大提升,為實際成像中的數(shù)據(jù)處理提供理論指導。
【學位單位】：南方醫(yī)科大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：R445.2;O482.531
【部分圖文】：

式中Ｔ為時間間隔。從公式可知，正弦線性極化射頻場只有幅值的一半起著翻逡逑轉(zhuǎn)磁化矢量的作用。根據(jù)這一點，可以將射頻場分成兩個分量，一個為左旋（順逡逑時針）極化分量，另一個為右旋（逆時針）極化分量，如圖１－２所示：逡逑圖１－２射頻場圓極化分量示意圖。逡逑Ｆｉｇ．邋１邋－２邋Ｔｈｅ邋ｐｏｌａｒｉｚｅｄ邋ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ邋ｏｆ邋ＲＦ邋ｆｉｅｌｄ逡逑圖中綠色箭頭表示ＲＦ場，藍色箭頭表示圓極化分量，其中順時針轉(zhuǎn)動的為左旋逡逑極化分量，逆時針轉(zhuǎn)動的為右旋極化分量。實際上，為了增強射頻場的激勵作逡逑用，通常會在ｙ軸上施加另－個正弦線性極化射頻場：逡逑Ｂ（ｔ）邋＝邋ｂ（ｃｏｓｃｏｔ邋■邋ｘ邋—邋ｓｉｎｃｏｔ邋■邋ｙ）邐（１－６）逡逑３逡逑

圖２－２邋ＡＦＩ序列時序圖逡逑Ｆｉｇ．２－２邋Ｔｈｅ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ＡＦＩ邋ｐｕｌｓｅ邋ｓｅｑｕｅｎｃｅ逡逑ＡＦＩ方法采用特殊的磁共振序列，其時序圖如圖２－２所示。如圖中所示，ＡＦＩ逡逑序列在一次重復時間內(nèi)，施加了兩次翻轉(zhuǎn)角為ａ的射頻脈沖，采集了兩組信號Ｓｉ逡逑和Ｓ２。要注意的是，射頻脈沖之間的時間間隔是不同的，在同一個ＴＲ內(nèi)，兩個逡逑射頻脈沖之間的時間間隔設為ＴＲ，，第二個射頻脈沖與下一個ＴＲ的第一個射頻逡逑脈沖之間的時間間隔設為ＴＲ２。由于射頻脈沖的間隔時間不同，為了使磁化矢量逡逑能夠達到穩(wěn)態(tài)，需要滿足ＴｌｃＴ＆ｃＴ，。假設在每個射頻脈沖施加之前，橫向逡逑磁化矢量己經(jīng)被完全消除了，此時，ＡＦＩ的信號方程為［１４］：逡逑１０逡逑

邐（２－２０）逡逑從式（２－２０）可以看出，的相位是翻轉(zhuǎn)角的函數(shù)，通過檢測該相位可以逡逑反推出翻轉(zhuǎn)角的大小。Ｍｘｙ的變化曲線如圖２－５所示：逡逑２．５邐ｒ邋［邋ｃ邐ｃ邋ｔ邋ｃ邋［邋ｉ邋［邐－：逡逑0邋二￣￣—－——－逡逑１．５邐－逡逑＇邋Ｖ逡逑Ｘ逡逑＾邋１￣邋＼、邋＿逡逑Ｂ邋０．５＾邐＼邐－逡逑５邋0卜逡逑Ｓ邐＼逡逑ｇ邋－０．５邋卜邐＼邐－（逡逑２邋－汁邐＼邐－逡逑－１．５ｈ邐、＼、邐－逡逑－２ｈ邐－＿＿ｒ逡逑２５邋Ｌ邐［邐［邐Ｌ邐［邐［邐［邐ｃ邐ｃ邐邐逡逑■邋０邐２０邐４０邐６０邐８０邐１００邐１２０邐１４０邐１６０邐１８０逡逑翻轉(zhuǎn)角（°）逡逑圖２－５邐相位大小曲線圖。橫軸表示翻轉(zhuǎn)角ａ的大小，縱軸表示Ｍｘｙ相位大小。逡逑Ｆｉｇ．２－５邋Ｃｕｒｖｅ邋ｏｆ邋Ｍｘｙ．邋Ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ邋ａｘｉｓ邋ｒｅｐｒｅｓｅｎｔｓ邋ｆｌｉｐ邋ａｎｇｌｅ邋ａ，邋ａｎｄ邋ｖｅｒｔｉｃａｌ邋ａｘｉｓ邋ｒｅｐｒｅｓｅｎｔｓ邋ｐｈａｓｅ逡逑ｏｆ邋Ｍｘｙ．逡逑圖中可以看出，相位大小與翻轉(zhuǎn)角是邐對應的。采用ＰＳ方法對Ｂｆ場逡逑幅值進行映像，在檢測到橫向磁化矢量的相位大小后，可以使用插值的方式，逡逑１４逡逑

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本文編號：2825144