核磁共振成像 物理原理和方法PDF|Epub|txt|kindle电子书版本网盘下载

核磁共振成像 物理原理和方法PDF格式电子书版下载

注意：本站所有压缩包均有解压码： 点击下载压缩包解压工具

第1章 核磁共振基本原理1

1.1 原子核的磁性1

1.1.1 原子核的自旋角动量和自旋磁矩1

1.1.2 原子核的磁化和顺磁磁化率4

1.2 核磁共振条件6

1.2.1 塞曼能级和共振跃迁6

1.2.2 自由核磁矩的拉莫尔进动和共振章动7

1.3 弛豫过程和弛豫时间9

1.3.1 自旋-晶格相互作用，自旋-晶格弛豫时间T19

1.3.2 自旋-自旋相互作用，自旋-自旋弛豫时间T211

1.3.3 相关时间13

1.3.4 人体水质子弛豫特性14

1.3.5 肿瘤鉴别18

1.4 NMR量子力学描述19

1.5 磁共振经典理论21

1.5.1 磁化强度矢量M和弛豫假设21

1.5.2 布洛赫方程和旋转坐标系22

1.5.3 布洛赫方程的稳态解25

1.5.4 NMR信号的高度、宽度、形状等特征量25

1.5.5 自旋核的动态（横向）磁化率27

1.5.6 主磁场不均匀引起的吸收线加宽28

1.6 布洛赫方程的暂态解、脉冲傅里叶变换核磁共振28

1.6.1 磁化强度M的章动29

1.6.2 自由感应衰减29

1.6.3 FID信号的傅里叶变换30

1.7 自旋回波（SE）33

1.8 简单脉冲序列，弛豫时间T1 、 T2的测量35

1.8.1 反向恢复（IR）序列测量T135

1.8.2 自旋回波序列（90°-τ-180°）测T236

1.8.3 CP序列（90°-τ-180°-2τ-180°-2τ-…）测T237

1.8.4 CPMG脉冲序列（90°-τ-180°y′-2τ-180°y′-2τ-…）38

1.9 NMR信号检测与信噪比39

1.9.1 并联谐振和端电压39

1.9.2 NMR信号强度41

1.9.3 噪声和噪声系数42

1.9.4 NMR信噪比44

参考文献46

第2章 NMR成像原理48

2.1 空间编码原理48

2.1.1 NMR成像发展的历史背景48

2.1.2 线性磁场梯度49

2.1.3 投影51

2.1.4 背投影53

2.1.5 劳特伯NMR成像实验54

2.2 傅里叶成像56

2.2.1 虚拟的劳特伯投影重建改进方案56

2.2.2 傅里叶成像实验58

2.2.3 二维傅里叶变换59

2.2.4 傅里叶成像技术与投影重建技术的比较61

2.3 傅里叶成像理论62

2.3.1 峰形函数与滤波函数62

2.3.2 K-空间65

2.3.3 MR图像重建公式66

2.3.4 恩斯特二维及多维谱理论简介68

2.4 spin-warp傅里叶成像70

2.5 层面选择71

2.5.1 层面取向和位置71

2.5.2 层面厚度73

2.5.3 层面选择激发73

2.5.4 sinc脉冲的截断效应76

2.5.5 汉明窗和汉宁窗77

2.6 RF脉冲78

2.6.1 矩形脉冲，硬脉冲78

2.6.2 选择激发RF脉冲，软脉冲80

2.6.3 选择性饱和脉冲81

参考文献85

第3章 临床基本通用脉冲序列88

3.1 自旋回波脉冲序列89

3.1.1 基本单层面自旋回波脉冲序列的时序89

3.1.2 采样、采样率、采样带宽和频率编码方向线分辨率91

3.1.3 “混叠”问题和过采样92

3.1.4 数据矩阵与K-空间93

3.1.5 二维图像的信噪比94

3.1.6 信噪比对场强的依赖性95

3.1.7 相位编码方向图像分辨率和梯度的选择96

3.1.8 自旋回波序列的像元素信号强度公式97

3.1.9 加权像97

3.1.10 成像时间99

3.2 改进的自旋回波变型序列99

3.2.1 标准双回波和多回波序列100

3.2.2 对比度加权双回波序列100

3.2.3 快自旋回波（fSE）脉冲序列101

3.2.4 fSE的图像对比度102

3.2.5 fSE双回波图像103

3.2.6 快恢复快SE序列104

3.2.7 多层面SE脉冲序列（MSE）105

3.2.8 多层面快SE序列107

3.2.9 RF功率和特定吸收率（SAR）108

3.3 反向恢复（IR）脉冲序列111

3.3.1 标准IR序列的时序111

3.3.2 快反向恢复序列（fast IR）113

3.3.3 多层面IR序列113

3.3.4 T1加权的IR实像动态范围114

3.3.5 对比度概念，差噪比（CNR）115

3.4 对比度模型和压脂肪技术（STIR）118

3.4.1 本征对比度118

3.4.2 对SE序列图像的T1权重的分析119

3.4.3 IR序列的重T1对比度加权成像120

3.4.4 抑制脂肪的STIR技术123

3.4.5 抑制脑脊液的FLAIR技术123

3.5 梯度回波（GE）脉冲序列125

3.5.1 GE序列基本概念125

3.5.2 允许小角倾倒126

3.5.3 单位时间信噪比、单位时间差噪比127

3.5.4 T2弛豫效应128

3.5.5 磁化率效应128

3.5.6 三维成像129

3.6 相干稳态GE脉冲序列（GRASS）131

3.6.1 残余横向磁化强度的重聚相132

3.6.2 稳态自由进动133

3.6.3 CE-FAST（或PSIF）序列的时序134

3.6.4 对比度135

3.6.5 SSFP双回波138

3.6.6 True FISP序列139

3.7 不相干GE序列，FLASH，恩斯特角140

3.7.1 破坏梯度回波（sGE）序列141

3.7.2 恩斯特角141

3.7.3 sGE序列的对比度142

3.7.4 破坏梯度回波序列的应用要领143

3.7.5 如何选用稳态自由进动GE和FLASH序列144

3.8 超快FLASH脉冲序列145

3.8.1 自旋密度加权的超快FLASH成像145

3.8.2 T1加权反向恢复（IR）超快FLASH成像146

3.8.3 T2加权的超快FLASH成像147

3.8.4 化学位移选择性饱和超快FLASH成像148

3.8.5 NMR谱的超快FLASH成像148

3.9 受激回波脉冲序列149

3.9.1 “8”球回波和受激回波150

3.9.2 间隔三个RF脉冲激发M？的相干路径和回波152

3.9.3 受激回波成像序列153

参考文献154

第4章 单射成像和高速脉冲序列158

4.1 提高成像速度的途径、K-空间和高速序列类别158

4.1.1 半傅里叶成像和四分之一傅里叶成像158

4.1.2 归一化K-空间159

4.1.3 脉冲梯度和在K-空间的扫描轨迹161

4.2 回波平面成像（EPI）序列162

4.2.1 原始EPI序列162

4.2.2 改进的EPI序列164

4.2.3 EPI序列对硬件的要求165

4.3 常用或基本EPI序列166

4.3.1 SE-EPI序列166

4.3.2 GE-EPI序列167

4.3.3 IR-EPI序列168

4.3.4 单射EPI成像时间，最小回波间隔ESP及最大回波列长度168

4.3.5 EPI序列图像对比度170

4.4 EPI序列的伪影171

4.4.1 化学位移伪影171

4.4.2 交错多射EPI172

4.4.3 N/2奈奎斯特鬼影173

4.4.4 奈奎斯特鬼影的校正175

4.4.5 图像畸变伪影177

4.4.6 图像畸变伪影的校正179

4.4.7 T2感应的图像模糊181

4.4.8 体元内散相181

4.5 EPI变型序列181

4.5.1 省略偶回波的EPI181

4.5.2 圆形EPI182

4.5.3 测量T2 -map的变型EPI序列182

4.5.4 三维EPI，即回波体积成像（EVI）183

4.6 渐开平面螺旋序列184

4.6.1 原始单射渐开平面螺线（spiral）扫描序列184

4.6.2 变型spiral序列187

4.6.3 典型spiral数学描述189

4.6.4 spiral序列的应用和优缺点193

4.6.5 模糊校正195

4.7 RARE序列196

4.8 GRASE序列197

4.8.1 GRASE脉冲序列199

4.8.2 GRASE相位编码次序200

4.8.3 回波时间移动207

4.8.4 相位校正209

4.9 高速STEAM序列210

参考文献211

第5章 自旋激发动力学与RF脉冲设计216

5.1 自旋激发动力学216

5.1.1 旋转坐标系216

5.1.2 RF磁场217

5.1.3 布洛赫方程217

5.1.4 布洛赫方程的小倾倒角近似解219

5.1.5 布洛赫方程的大倾倒角解220

5.1.6 RF脉冲度量参数227

5.2 SLR脉冲设计228

5.2.1 硬脉冲近似和正SLR变换229

5.2.2 逆SLR变换231

5.2.3 多项式设计和SLR脉冲232

5.2.4 脉冲设计参数关系234

5.2.5 设计考虑和实例238

5.3 复合脉冲243

5.3.1 二项式型复合脉冲244

5.3.2 其他定型复合脉冲设计理论247

5.4 绝热脉冲设计255

5.4.1 绝热激发原理和绝热条件256

5.4.2 绝热反向180°脉冲设计258

5.4.3 绝热章动物理机制262

5.4.4 90°绝热激发脉冲263

5.4.5 绝热旋转180°重聚脉冲264

5.4.6 偏离共振效应268

5.5 复合绝热脉冲273

5.5.1 任意章动角绝热平面旋转273

5.5.2 BIR脉冲的矢量描述276

5.5.3 BIR-4脉冲278

5.5.4 绝热脉冲的应用280

5.6 二维RF脉冲，二维空间选择激发280

5.6.1 RF激发κ-空间280

5.6.2 RF激发κ-空间中采样速度、采样密度和采样函数282

5.6.3 离散κ-空间分析283

5.6.4 产生回波平面型轨迹的梯度、RF脉冲波形计算285

5.6.5 产生spiral轨迹的梯度、RF脉冲波形计算289

5.6.6 产生径向轨迹的梯度、RF脉冲波形计算291

5.7 空间-频谱RF脉冲设计292

5.7.1 SPSP脉冲292

5.7.2 二维空间一维谱RF脉冲设计298

5.8 具有多项式-相位响应（PPR）的宽带RF脉冲301

5.8.1 设计方法301

5.8.2 结果302

参考文献305

第6章 扩散磁共振成像310

6.1 扩散对磁共振信号的影响310

6.1.1 扩散现象的物理描述310

6.1.2 在平衡态、稳态条件下如何观察扩散312

6.1.3 扩散对MR信号的影响313

6.2 自旋回波扩散磁共振成像序列315

6.2.1 支配磁化强度M扩散输运的Bloch-Torrey方程315

6.2.2 磁共振扩散测量方法和脉冲序列317

6.2.3 扩散磁共振成像319

6.2.4 自旋回波（SE）扩散成像序列321

6.2.5 扩散加权像（DWI）的临床应用价值322

6.3 b因子计算324

6.3.1 在扩散系数测量的自旋回波序列中b因子的计算324

6.3.2 在脉冲梯度SE序列中b因子随脉冲波形的变化326

6.3.3 在扩散MRI中成像编码梯度对b因子的贡献327

6.3.4 在SE扩散成像实验中的扩散时间和扩散梯度的“滤波”效应329

6.3.5 裁剪脉冲序列使bi和bcl最小330

6.4 扩散MRI灵敏度及其生物系统中的扩散效应331

6.4.1 最小可测量的扩散系数331

6.4.2 最佳梯度因子b332

6.4.3 生物系统中微观动力学和微观结构效应333

6.4.4 受限制扩散334

6.4.5 各向异性扩散336

6.4.6 在多隔间系统中的扩散337

6.4.7 代谢扩散338

6.5 受激回波扩散成像序列338

6.5.1 受激回波序列339

6.5.2 测量扩散的双极脉冲梯度受激回波序列340

6.5.3 受激回波扩散成像341

6.5.4 受限制扩散的STEAM成像341

6.5.5 动物中枢神经系统的扩散加权STEAM成像研究342

6.5.6 人脑的扩散加权高速STEAM成像序列343

6.5.7 在异质系统中测量扩散的魔不对称梯度受激回波（MAGSTE）序列345

6.6 扩散EPI成像序列346

6.6.1运动伪影346

6.6.2 EPI扩散加权成像（DWI）序列347

6.6.3 扩散加权图像的畸变347

6.7 扩散张量MR成像348

6.7.1 有效扩散张量Deff349

6.7.2 b矩阵349

6.7.3 扩散张量成像（DTI）351

6.7.4 最佳b值选择以及优势方向352

6.7.5 只用7次DWIs确定D的简单方法353

6.7.6 扩散椭球355

6.7.7 扩散张量Deff的不变量及导出量356

6.7.8 扩散张量成像数据的处理358

6.7.9 扩散张量成像在临床的应用360

6.7.10 图像畸变问题361

6.8 基于DTI的神经纤维束造影362

6.8.1 纤维束跟踪算法理论363

6.8.2 纤维束追踪算法的执行步骤365

6.8.3 神经纤维束造影的临床应用366

6.8.4 MR神经纤维束造影所面临的问题368

6.9 复杂神经纤维结构成像369

6.9.1 q-空间成像概念370

6.9.2 扩散谱成像372

6.9.3 高角度分辨扩散加权成像（HARDI）374

6.9.4 多张量扩散模型——FORECAST方法376

6.9.5 q-球成像379

6.9.6 评述和讨论387

6.9.7 基于交叉纤维成像的纤维束造影388

6.10 扩散峰度成像391

6.10.1 任意阶扩散张量成像391

6.10.2 扩散峰度成像（DKI）395

6.10.3 从DKI导出ODF估计399

参考文献404

第7章 MR图像重建415

7.1 傅里叶重建415

7.1.1 填零415

7.1.2 移相416

7.1.3 数据窗函数417

7.1.4 矩形视野420

7.1.5 多线圈数据重建421

7.1.6 图像变形校正422

7.1.7 缩放比例423

7.1.8 基线校准423

7.2 方格化重建424

7.2.1 方格化变换的基础426

7.2.2 重建时间428

7.2.3 方格化核429

7.2.4 密度补偿430

7.2.5 方格化数学431

7.3 并行采集MRI434

7.3.1 SENSE重建436

7.3.2 SMASH重建443

7.3.3 灵敏度校准445

7.3.4 AUTO-SMASH和VD-AUTO-SMASH449

7.3.5 GRAPPA重建451

7.3.6 SPACE RIP重建算法455

7.3.7 PILS重建算法457

7.3.8 并行采集MRI方法的重新分类458

7.3.9 PRUNO重建算法459

7.3.10 UNFOLD算法461

7.4 部分傅里叶重建462

7.4.1 填零463

7.4.2 零差处理463

7.4.3 迭代的零差处理468

7.5 相位差重建470

7.5.1 相位差map重建一般步骤和反正切函数主值范围471

7.5.2 反正切运算472

7.5.3 相位阵列多线圈数据474

7.5.4 可预期相位误差和伴随场的校正474

7.5.5 图像变形校正475

7.5.6 图像比例缩放476

7.5.7 噪声掩模476

7.6 观共享重建477

7.6.1 K-空间关键孔技术478

7.6.2 BRISK技术480

7.6.3 TRICKS技术481

7.6.4 实时成像和滑动窗重建482

7.6.5 心电触发电影（CINE）采集483

7.6.6 分段心脏采集和观共享484

参考文献485

第8章 MRI扫描仪概论493

8.1 MRI扫描仪总体结构简介494

8.1.1 磁体部分495

8.1.2 谱仪电子学部分497

8.1.3 计算机部分497

8.2 MRI主磁体系统简介498

8.2.1 超导磁体系统498

8.2.2 永磁磁体系统502

8.2.3 电磁体504

8.3 MRI梯度系统505

8.3.1 度量梯度线圈优劣的指标505

8.3.2 超导MRI梯度线圈传统结构506

8.3.3 永磁或电磁MRI系统的梯度线圈结构508

8.3.4 梯度线圈的新发展510

8.3.5 梯度放大器和开关时间510

8.3.6 振动伪影的校正511

8.4 MRI的RF线圈系列512

8.4.1 RF线圈的功能和本征物理特性512

8.4.2 LC谐振槽路513

8.4.3 RF线圈设计考虑要点515

8.4.4 螺线管及变型螺线管线圈516

8.4.5 蝶形线圈517

8.4.6 在圆柱内产生横向磁场的线圈517

8.4.7 鸟笼形线圈518

8.4.8 RF线圈系列519

8.4.9 TEM线圈520

8.4.10 表面线圈和相位阵列线圈521

8.5 射频发射／接收系统522

8.5.1 概述522

8.5.2 发射／接收（T/R）开关523

8.5.3 RF线圈和发射机的匹配525

8.5.4 RF线圈和接收机前放的连接526

8.5.5 正交混合器和正交调制器527

8.5.6 发射通道528

8.5.7 RF功率放大器528

参考文献528