核磁共振原理（四）

磁共振的空间定位

地球上的纬度的定位依靠地磁梯度，实际上磁共振信号的三维空间定位也是利用三套梯度线圈产生的梯度磁场来实现的。MR信号的空间定位包括层面层厚的选择、频率编码、相位编码。

层面和层厚的选择

在1.5T场强下，质子进动频率约为64MHZ。在Z轴施加一个梯度场，在Z轴中心质子进动频率依然为64MHZ，靠近头部磁场逐渐减小进动频率变慢，靠近脚部磁场逐渐增大进动频率变大。假设梯度磁场造成进动频率差为1MHZ/cm，则使用63.5~64.5MHZ的射频脉冲，被激发层面的中心位置就在Z轴中心，厚度为1cm。

层面和层厚选择

在检查部位与层面选择梯度线圈的相对位置保持不变的情况下，层面和层厚受梯度场强度和射频脉冲影响的规律如下:

1. 梯度场不变,射频脉冲的频率增加,则层面的位置向梯度场高的一侧移动。
2. 梯度场不变，射频脉冲的带宽加宽，层厚增厚。
3. 射频脉冲的带宽不变,梯度场的场强增加,层厚变薄。

频率编码

经过选层得到的信号是一个二维层面所有的信息，需要进行频率编码和相位编码来区分方向。以头颅的横断面为例，在前后方向施加前高后低的梯度场，这样前部的质子进动频率高，后面的质子进动频率低。采集到的MR信号中就包含有不同频率空间的信息，经过傅里叶变换后可以区分出不同频率，分配到前后方向各自的位置上。

频率编码

相位编码

频率编码只实现了区分前后位置，并没有左右位置的信息，因此需要相位编码来区分左右。
在左右方向施加一个左高右低的相位编码梯度场，这样左右质子的进动频率就不同。进动频率不同会导致一段时间后质子的相位改变，这时关闭梯度场，这样相位的差别就会被保留下来。这时采集MR信号带有不同的相位信息，通过傅里叶变换可以区分不同相位的信号，实现了左右方向的空间定位。

相位编码

由于傅里叶变换的特性，只能区分180°相位的信号。（此处不理解，在网上看到有说这里说法是错误的）因此如果矩阵是256×256的图像需要进行256次相位编码。

相位编码实际施加

相位编码的知识还是有点难理解，下一篇从数学角度进行解释

参考

《磁共振成像技术指南》—— 杨正汉