（4）医疗图像处理：MRI磁共振成像-成像技术--(杨正汉）
目录一、特殊成像技术
1.水成像技术
2.化学位移成像技术
二、成像辅助技术
1.脂肪抑制技术
2.磁化转移技术
3.流动补偿技术
4.空间饱和空间标记技术
5.生理门控及导航回波技术
所有的这些技术最终就是为了使得K空间通过傅里叶变化之后得到的图片变的更为清晰。
一、特殊成像技术
1.水成像技术
该技术基于体内水分子独特的磁共振特性，能够无创、无辐射地显示体内静态或缓慢流动的液体，如脑脊液、胆汁、尿液等。
MR水成像技术的原理是利用水的长T2特性。在MRI中，T2是一个描述组织横向磁化矢量衰减速度的参数。由于体内静态或缓慢流动的液体的T2值远远大于其他组织，通过采用长TR（重复时间）和长TE（回波时间）的成像序列，可以获取到重度T2加权的图像。在这种图像中，静态或缓慢流动的液体呈现高信号，而实质性器官和快速流动的液体如动脉血则呈现低信号。通过最大强度投影（MIP）重建技术，可以得到类似于对含水器官进行直接造影的图像。
2.化学位移成像技术
MR化学位移成像技术是一种利用磁共振现象和化学位移作用，对特定的原子核及其化合物进行分析，从而无损伤性地研究活体组织生化代谢的新技术。
化学位移是指由于原子核所处的化学环境的不同，磁共振吸收的射频频率会偏离标准频率。对于同一种原子核来说，吸收频率仅仅与磁场强度有关，任何使实际感受到磁场强度变化的因素，都可以影响化学位移。
MR化学位移成像技术主要是利用氢原子核的化学位移的不同，对特定的原子核和其化合物进行分析，从而得到化合物的分布图像、波形和波峰值，以及t1、t2的时间变化，为疾病的诊断提供更多的信息。
此外，该技术可以利用人体组织中自由水分子的氢质子和脂肪分子的氢质子之间的化学位移效应，选用合适的回波时间在两种质子磁矢量分别位于同相位和反相位时采集信号，从而获得同相位和反相位图像。这在临床上对于正确识别病灶中是否含有脂质成分，对缩小鉴别诊断范围以及对病灶作出及时准确的定性诊断具有积极的作用。
二、成像辅助技术
1.脂肪抑制技术
用于消除或降低图像中脂肪组织的信号，从而改善图像的对比度，提高病变的检出率。这种技术主要基于脂肪和水分子中氢质子的共振频率差异。
MRI中的脂肪抑制成像技术有多种方法，包括：
①.化学位移成像（Chemical Shift Imaging）：也称为同相位（In-Phase）/反相位（Out-of-Phase）成像。这种方法利用水和脂肪在外磁场的作用下共振频率不一样的特性，通过调整成像参数，使水和脂肪的相位差达到最大或最小，施加不同脉冲使得水或者脂肪饱和，再施加其他脉冲就能采集对应的信号，从而分别采集到水和脂肪的信号。反相位图像中，脂肪信号被抑制，而水信号得以保留，从而提高了图像的对比度。要求场强均匀。
②.频率选择性脂肪抑制：这种方法通过发射特定频率的射频脉冲，选择性地饱和脂肪中的氢质子，从而在成像过程中消除或降低脂肪的信号。常用的技术有CHEMSAT（通用电气）、FATSAT（西门子）、SPIR和SPAIR（飞利浦）等。是①③两种技术的组合。
③.T1恢复时间依赖脂肪抑制（STIR）：这种方法基于脂肪和水在T1恢复时间上的差异，通过调整成像参数，使脂肪信号在T1恢复过程中被抑制，而水信号得以保留。
④.反转恢复压脂技术：包括SPAIR（Spectrally Adiabatic Inversion Recovery）等技术，通过施加特定的反转恢复脉冲序列，使脂肪信号在成像过程中被抑制。
⑤选择性水激发技术：脉冲组合不同
2.磁化转移技术
它基于磁化转移效应的原理。磁化转移效应是指在核磁共振（NMR）中，强磁场下原子核的磁矩与外加磁场的相互作用引起的能级分裂现象。
在MRI中，磁化转移技术主要用于增强图像的对比度。它基于水分子中自由水和结合水的区别。自由水是指不依附于蛋白质分子且自由运动充分的水分子，而结合水则是指依附于蛋白质，其自然运动受到限制的水分子。
在MRI成像时，一般以自由水中的质子进动频率作为中心频率。磁化转移技术通过在成像序列前给组织施加一个偏离中心频率的饱和脉冲，使得自由水中的质子不被激发，而蛋白质分子和结合水中的质子则受激发并获得能量。随后，这些激发的质子将其能量传递给周围的自由水，实现磁化转移。
3.流动补偿技术
是一种利用特殊设计的梯度场组合来减少或消除流动伪影的技术。这种技术主要用于处理由血流和脑脊液流动等流体运动引起的伪影，从而提高MR图像的质量。
流动补偿技术的工作原理是在层面或频率方向上施加一个对称的双极梯度，即FC梯度，使匀速运动导致的失去相位重聚，以此用来消除慢速流动的血液及脑脊液引起的流动伪影。具体来说，它通过在层面选择梯度和/或频率编码梯度方向，施加与层面选择梯度和频率编码梯度的极性和幅度按一定关系变化的额外梯度脉冲，补偿与流动或运动速度及加速度有关的相位位移，以消除不同速度和加速度的质子的相位差异，从而消除流动和运动伪影。
4.空间饱和空间标记技术
这是一种在射频脉冲激发前预先对某一区域的全部组织施加非选择性预饱和射频脉冲，使其纵向磁化全部被饱和的成像技术。随后，立即进行目标区域的激发及数据采集，由于被饱和区的组织无法产生信号，因此在图像上这些区域会显得比较暗淡。
空间饱和技术主要用于减少或消除特定区域的信号干扰，提高图像的对比度和清晰度。例如，在血管成像中，可以通过对血管周围的组织进行预饱和，以减少这些组织对血管信号的干扰，从而更清晰地显示血管结构。
5.生理门控及导航回波技术
1）生理门控技术：主要用于减少或消除由生理运动（如呼吸、心跳等）引起的伪影。这些运动在MRI扫描过程中可能导致图像模糊或失真。生理门控技术通过在特定的生理周期阶段（如呼吸的某个阶段或心跳的某个时相）进行数据采集，从而避免或减少运动伪影的影响。
①心电门控技术：
前瞻性心电门控技术经过一定的延迟之后再进行采集，这个也是和上面一样采集的时候控制在舒张的终末期。
②指脉门控技术
③呼吸门控技术
2）导航回波技术：是一种利用导航回波信号来追踪和补偿生理运动的技术。它通过在成像序列的特定时间点发送一个低功率的射频脉冲（导航脉冲），并接收由此产生的回波信号（导航回波）。这个导航回波信号可以被用来检测并追踪组织的运动，然后在后续的成像过程中进行相应的补偿。
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