低场磁共振超短回波时间成像

摘要

磁共振成像(magnetic resonance imaging，MRI)由Paul Lauterbur于1973年率先提出，是一种发展历史较短的成像技术。磁共振成像对人体不产生电离辐射，这使得磁共振成像在短时间内得到了快速发展，并广泛应用于临床。通过调节磁共振序列参数，可得到不同的加权图像，显示人体解剖与生理信息。除了常见的长T2组织，人体内某些组织的T2很短，例如肌腱、韧带、半月板、骨密质以及软骨等，它们的T2只有几个毫秒甚至更短。在常规的磁共振成像中，短T2组织以负对比度呈现，这种信息的缺失给临床诊断带来了巨大困难。为了直接对短T2组织进行成像，研究人员提出了各种方法，其中超短回波时间(ultrashort echo time，UTE)成像技术最近得到了最为广泛的的关注和研究。通过使用特殊设计的射频激发脉冲和径向的采样方式，可以把回波时间缩短至200微秒以下。在UTE成像中必须采取方法抑制长T2组织的信号。除了可以对短T2组织进行成像，UTE序列还为T*2的定量测量提供了可能。绝大多数对UTE成像技术的研究都是在1.5T及以上进行的。然而许多医院仍在使用低场磁共振系统帮助临床诊断。本文将对以下方面进行研究和阐述:
　　1、在0.35T低场永磁磁共振系统上实现二维UTE序列，用于对人体小腿部的胫骨、腓骨骨密质进行成像。经过变速率算法设计的半个Shinnar-Le Roux脉冲被用来进行单层的激发，并通过施加正负极性的层选梯度得到需要的层选形状。每个重复时间采集从中心到边缘的半条k空间轨迹，能到达的最短TE约为80微秒。对水模以及人体进行了二维UTE成像实验，并利用两个及以上回波图像计算了R*2图像来更好地突显短T2组织。验证了二维UTE成像在低场上的可实现性。并用单指数衰减模型对低场下的骨密质T*2进行了拟合测量。
　　2、在0.35T低场永磁磁共振系统上实现了三维UTE序列，用于对人体跟腱进行成像。采用一个非选择性的短时硬脉冲对线圈的整个敏感区域进行全激发，共采集了10287条径向轨迹填充球形的k空间，实验中能达到的最短TE约为140微秒。分别在水模和人体上进行了实验，通过计算R*2图像增强对短T2组织的显示。验证了三维UTE成像在低场上的可实现性。并用单指数衰减模型对低场下的跟腱T*2进行了拟合计算。为了验证这种T*2计算的可靠性，对水模实验中的橡皮的自由感应衰减信号进行测定，得到了相应的T*2值，与图像中的拟合结果进行了比较。

目录

声明

致谢

摘要

1 绪论

1．1 超短回波时间成像技术研究背景

1．2 UTE成像技术的研究历史与研究进展

1．3 本文主要研究内容

2 磁共振成像基本原理

2．1 磁共振物理

2．1．1 磁化矢量

2．1．2 共振吸收

2．1．3 弛豫现象

2．2 磁共振信号

2．2．1 自由感应衰减信号

2．2．2 自旋回波信号

2．2．3 梯度回波信号

2．2．4 反转恢复信号

2．3 磁共振成像的空间编码与k空间

2．3．1 层面选择

2．3．2 相位编码

2．3．3 频率编码

2．3．4 k空间

2．4 磁共振加权图像

2．4．1 质子密度加权图像

2．4．2 T1加权图像

2．4．3 T2／T2*加权图像

3 超短回波时间磁共振成像原理

3．1 引言

3．2 UTE序列

3．2．1 二维UTE序列

3．2．2 三维UTE序列

3．3 UTE图像重建

3．3．1 主要步骤

3．3．2 卷积核

3．3．3 密度补偿函数

3．3．4 对比度增强

3．3．5 T2*的测量

3．4 二维UTE与三维UTE的比较

4 二维UTE成像

4．1 引言

4．2 水模成像

4．3 人体成像

4．4 讨论与总结

5 三维UTE成像

5．1 引言

5．2 水模成像

5．3 人体成像

5．4 总结与讨论

6 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

作者简历