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第93頁 (1 / 2)

兩年後,一個叫勞特伯的化學家在自然雜誌上發表了一篇僅兩頁的文章,描述了梯度磁場的重要構想,

1975年,物理學家曼斯菲爾德發展了勞特伯的思路,兩人共同獲得2003年諾貝爾生理學獎。

勞特伯在提出梯度磁場前就已經在磁共振波譜學領域有所建樹,

20世紀初,物理學家大佬泡利指出原子核中存在自旋。他是奧地利物理學家,量子力學研究的先驅者之一。

自旋類似自轉,這個叫原子核的帶電小球在自轉,自轉會讓小球表面產生電流,但自旋不是自轉,嚴謹一點來說,是一個固有屬性。

電流會產生磁場,獲得一個向上的磁矩。每個原子核都可以視作一個小磁體。

氫的原子核僅由一個質子組成,因此,在核磁共振里,直接用質子指代它。

由於質子的分布均勻隨即,磁矩相互抵銷,所以大腦並不存在磁性。

除非給腦子施加一個主磁場,主磁場強度非常大,在主磁場b0的作用下,質子會分成兩個能級,一些去低能級,與主磁場同向,一些去高能級,反向。低能級質子比高能級質子多幾個,但他們與b0並不完全平行,而是存在一個角度。

那麼,質子保持本身自旋的同時,還會以b0為軸旋轉。這個類似陀螺一樣的運動叫做進動。b0旋轉的角頻率就是進動頻率。

進動頻率=磁旋比主磁場。

整個磁共振的基石是質子密度決定信號強度。信號強度對應圖像亮度。信號強度經由計算機處理後,得到了圖像。

質子密度加權成像。

加權,突出重點的意思。

影響報告會有兩頁,t1看解剖,t2看病變。

那麼,如何僅僅通過一個信號獲取層上各個位置的質子含量?

傅立葉變換是一個經典的數學工具,可以將疊加在一起的信號單獨分離出來。

用線性代數,畫一個縱軸和一個橫軸,大腦的x軸和y軸的兩個梯度磁場就能選層。

先打開y軸的梯度磁場,場強線性排布,越靠上的質子轉的越快,持續一段時間後關閉磁場,質子進動頻率會恢復一致。但轉動的相位差保留了下來,越靠上的質子轉的相位越大,這就是相位編碼。

接著,打開x軸的磁場,質子進動頻率形成的差異叫做頻率編碼。

進行頻率編碼的同時,接收線圈開始採集信號,信號填充至一個叫做k空間的矩陣,這是一個動量空間。它就是原始信號到成像之間的過渡。

原始信號存儲在這裡,這裡的每個採樣點都包含了全層所有像素的信息。

由於傅立葉變換本身的特性,它區分不同頻率r信號的能力很強,但區分相位差別的能力較差,所以信號的相位編碼需要多次重複進行。

使第一個像素與第二個像素相位差180°,採集第二個r信號前,把相位編碼梯度略降低一些,使第一個像素與第三個像素相位相差180°,以此類推,直到第一個像素與第256個像素相位相差180°。

也就是說需要用不同的相位編碼梯度製造出256個180°的相位差才能完成相位編碼。

但這個角度不是一定的,只要空間頻率有一點點差異,都能進行成像。

我國放射科大佬,楊正漢教授在入門教材《磁共振成像技術指南》弱化了k空間,是寫給技師和醫生的通俗講法,

但,與極化碼的原理一樣,k也是很重要的一個存在,可以推倒公式。

k空間的坐標是k=ygt,g是不變的常數,t是時間,

那麼,深入數學本質

傅立葉在1807年就宣稱,任何一個周期函數都可以視

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