磁共振信号的空间定位原理是通过梯度磁场对质子进动频率和相位进行编码,结合傅里叶变换技术,将信号分解为不同空间位置的频率与相位分量,最终重建出人体组织的二维或三维图像。 其核心在于选层梯度、频率编码和相位编码的协同作用,以及K空间数据的数学转换,实现从信号到图像的精确映射。
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选层梯度定位成像层面:沿主磁场方向施加线性梯度场,使不同层面的质子进动频率产生差异。通过发射特定频率的射频脉冲,仅激发目标层面的质子,实现层厚和位置的选择。例如,调整梯度场强和射频带宽可控制层厚,而改变射频频率可切换成像层面。
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频率编码确定水平位置:在信号采集时施加X轴梯度磁场,使质子进动频率沿X轴线性变化。采集的信号经傅里叶变换后,不同频率对应不同空间位置,从而解析出信号在X轴上的分布。
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相位编码标记垂直位置:在Y轴方向施加短时梯度场,使质子进动相位产生差异。通过多次改变梯度强度,记录不同相位信息,结合频率编码数据,最终确定Y轴位置。相位编码需重复多次以覆盖所有空间信息。
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K空间与图像重建:编码后的信号以频率和相位信息存储在K空间中。通过二维或三维傅里叶逆变换,将K空间数据转换为空间域图像。例如,二维成像需二维变换,而三维成像需三维变换。
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快速成像技术的优化:并行采集技术(如SENSE)利用多线圈灵敏度差异,减少采样次数,加速成像。欠采样的K空间数据通过算法重建,兼顾速度与图像质量。
理解磁共振空间定位原理,不仅能掌握医学影像技术的基础逻辑,还能为优化成像序列、提升诊断效率提供关键思路。 这一技术融合了物理学、数学与工程学的智慧,是现代医学不可或缺的成像手段。