第四章磁共振成像課后習(xí)題答案

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上第四章 磁共振影像習(xí)題四解答4-1 如何理解加權(quán)圖像？答： 磁共振成像是多參數(shù)成像，圖像的灰度反映了各像素上MR信號(hào)的強(qiáng)度，而MR信號(hào)的強(qiáng)度則由成像物體的質(zhì)子密度、縱向弛豫時(shí)間、橫向弛豫時(shí)間等特性參數(shù)決定。出于分析圖像的方便，我們希望一幅MR圖像的灰度主要由一個(gè)特定的成像參數(shù)決定，這就是所謂的加權(quán)圖像。例如圖像灰度主要由決定時(shí)，就是加權(quán)圖像；主要由決定時(shí)，就是加權(quán)圖像；主要由質(zhì)子密度決定時(shí)，就是質(zhì)子密度加權(quán)圖像。通過(guò)選擇不同的序列參數(shù)，可以獲得同一斷層組織無(wú)數(shù)種不同對(duì)比情況的加權(quán)圖像，以便在最大限度上顯示病灶，提高病灶組織和正常組織的對(duì)比度。4-2 簡(jiǎn)述SE序列時(shí)序和

2、180°脈沖的作用。答：(1)SE序列時(shí)序?yàn)橄劝l(fā)射90°射頻脈沖經(jīng)過(guò)時(shí)間后，再發(fā)射180°脈沖，當(dāng)tTE時(shí)出現(xiàn)回波峰值，采集信號(hào)。(2)90°脈沖使倒向軸，由于的不均勻性造成各個(gè)核磁矩旋進(jìn)的角速度不同，相位很快散開(kāi)。經(jīng)時(shí)間TI后，在方向施以180°脈沖使得所有自旋磁矩都繞軸旋轉(zhuǎn)180°，但并不改變旋進(jìn)方向，所以互相遠(yuǎn)離的核磁矩變?yōu)榛ハ鄥R聚的磁矩，最后匯聚于-軸上，使去相位狀態(tài)的自旋核重新處于同相位狀態(tài)，抵消了磁場(chǎng)不均勻造成的影響。4-3 試分析自旋回波T1加權(quán)、T2 加權(quán)的條件及圖像對(duì)比度形成原理。答：(1)選擇短TE和短TR，實(shí)現(xiàn)加

3、權(quán)。選擇長(zhǎng)TE和長(zhǎng)TR實(shí)現(xiàn)T2加權(quán)。(2)SE序列T1對(duì)比度的形成： T1加權(quán)像的對(duì)比度主要由TR決定，T1大的地方I值小，圖像呈現(xiàn)弱信號(hào)；T1小的地方I值大，圖像呈現(xiàn)強(qiáng)信號(hào)。這是因?yàn)槭褂枚痰腡R，在下一個(gè)RF時(shí)，短組織縱向磁化強(qiáng)度矢量必定恢復(fù)的比較好，較大，在90°RF作用下就大，信號(hào)就強(qiáng)。在TR足夠短的情況下，最終圖像的對(duì)比度主要由組織間差異決定。TR太長(zhǎng)，各組織的縱向磁化強(qiáng)度矢量都恢復(fù)了，不能產(chǎn)生對(duì)比度。對(duì)于SE序列還與TE有關(guān)，若TE太長(zhǎng)，橫向磁化強(qiáng)度矢量衰減（）的影響就不能忽略，所以除TR要短外，TE也盡量要短。（3）SE序列T2對(duì)比度的形成：T2加權(quán)像的對(duì)比度主要由TE決

4、定，T2大的地方I值較大，圖像呈現(xiàn)強(qiáng)信號(hào)；T2小的地方I值較小，圖像呈現(xiàn)弱信號(hào)。這是因?yàn)?80°脈沖重聚作用消除主磁場(chǎng)不均勻的影響，只留下了組織內(nèi)環(huán)境的影響，在時(shí)，回波達(dá)峰值，TE是回波時(shí)間又是信號(hào)采集時(shí)間，如果TE短，各種組織的橫向磁化強(qiáng)度矢量衰減小，呈現(xiàn)不出差異；而長(zhǎng)TE，短的組織的橫向磁化強(qiáng)度矢量已發(fā)生大的衰減，而長(zhǎng)的組織橫向磁化強(qiáng)度矢量保留有足夠強(qiáng)的強(qiáng)度，這樣就顯示出不同組織間的強(qiáng)度對(duì)比。采用長(zhǎng)TR是為了消除加權(quán)的影響。4-4 采用SE序列，為獲得T1加權(quán)像，應(yīng)選用（ ）。A.長(zhǎng)TR，短TE B.短TR，短TE C.長(zhǎng)TR,長(zhǎng)TE D.短TR，長(zhǎng)TE分析：因?yàn)樵赟E脈沖序列中

5、，圖像的加權(quán)主要由掃描參數(shù)TR和TE決定，其中TR的長(zhǎng)度決定了縱向磁化強(qiáng)度矢量的恢復(fù)程度，而TE的長(zhǎng)度決定了橫向磁化強(qiáng)度矢量的衰減程度，所以選擇短TR可使各類(lèi)組織縱向磁化強(qiáng)度矢量的恢復(fù)程度存在較大差異，突出組織的對(duì)比；而選擇短TE可使各類(lèi)組織橫向磁化強(qiáng)度矢量的衰減程度差異不大，對(duì)圖像對(duì)比度的影響較小。 正確答案：B4-5 試根據(jù)IRSE序列的特點(diǎn)分析抑制脂肪信號(hào)、腦脊液信號(hào)的原理。答：(1)，信號(hào)產(chǎn)生的原理是180°脈沖使翻轉(zhuǎn)至，當(dāng)縱向磁化恢復(fù)一段時(shí)間TI后加90°脈沖使恢復(fù)的傾倒到平面，成為橫向磁化強(qiáng)度矢量，從而產(chǎn)生信號(hào)。該脈沖的最大特點(diǎn)是存在一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)即點(diǎn)，如要抑制某個(gè)

6、組織（如腦脊液、脂肪等）的信號(hào)，則選擇TI等于倍該組織的，使該組織的信號(hào)消失。(2)通常情況下由于脂肪中氫核密度較大，無(wú)論還是加權(quán)均呈強(qiáng)信號(hào)。脂肪的T1比較短，當(dāng)采用短TI(TI=0.7T1fat)時(shí)施加90°脈沖、脂肪的Mz=0，抑制了脂肪的信號(hào)。(3)腦脊液中含水較多，有很長(zhǎng)的T1，選長(zhǎng)TI=0.7T1CSF時(shí)施加90°脈沖，腦脊液的Mz=0，抑制了腦脊液的信號(hào)。4-6 在反轉(zhuǎn)恢復(fù)脈沖序列中，為有效地抑制脂肪信號(hào)，應(yīng)選用（ ）A短的TI B長(zhǎng)的TI C中等長(zhǎng)度的TI D以上方法都正確分析：因?yàn)楫?dāng)非常短時(shí)，大多數(shù)組織的縱向磁化強(qiáng)度矢量都是負(fù)值，只有短組織的縱向磁化強(qiáng)度矢量

7、處于轉(zhuǎn)折點(diǎn)，如脂肪，因此圖像中該組織的信號(hào)完全被抑制。正確答案：A4-7 一磁共振成像儀，其靜磁場(chǎng)為1.5T，假設(shè)z方向的梯度場(chǎng)選定為，為獲取10mm層厚的橫斷圖像，射頻脈沖的頻寬應(yīng)為多少?假設(shè)梯度場(chǎng)改為，射頻脈沖的頻寬不變，層厚變?yōu)槎嗌? （旋磁比gI = 42.6MHz·T-1，1T=104Gs） 答：(1)在疊加上線性梯度磁場(chǎng)后，坐標(biāo)z不同的自旋核，其共振頻率也就不同，為 （1）解法1：假定施加的RF脈沖頻率范圍為 ，其中最大頻率對(duì)應(yīng)最大z值設(shè)為最小頻率對(duì)應(yīng)最小z值記為于是射頻脈沖的頻寬 =解法2：對(duì)（1）式微分： 此后與上述解法相同。(2)當(dāng)梯度場(chǎng)改為,射頻脈沖的頻寬不變時(shí),

8、層厚變?yōu)?= 4-8 采用二維傅里葉變換成像（2DFT）為獲取 256×256個(gè)像素的圖像，至少要施加多少次幅度各不相同的相位編碼梯度場(chǎng)？A. 1 B. 256 C. 128 D. 256×256分析：因?yàn)樵?DFT圖像重建中，沿相位編碼方向排列的像素的個(gè)數(shù)決定了為實(shí)現(xiàn)重建圖像所需進(jìn)行的相位編碼的次數(shù)。正確答案：B4-9 用二維多層面法對(duì)16個(gè)層面進(jìn)行掃描時(shí)，如果脈沖周期的重復(fù)時(shí)間為1.5秒，重復(fù)測(cè)量次數(shù)為2，圖像矩陣為256×256，則整個(gè)掃描時(shí)間為多少秒？A. 16×1.5×2×256×256 B. 16×1.

9、5×2×256 C. 16×1.5×2 D. 1.5×2×256分析：因?yàn)槎鄬用鎾呙枋峭瑫r(shí)進(jìn)行的，這就使得多個(gè)層面所需的掃描時(shí)間與一個(gè)層面的成像時(shí)間幾乎相同，而2DFT完成一個(gè)層面的掃描時(shí)間等于序列重復(fù)時(shí)間×相位編碼次數(shù)×重復(fù)測(cè)量次數(shù)。正確答案：D。4-10 在一般的SE序列中，說(shuō)明各梯度場(chǎng)施加的次序。答：首先在z方向施加選層線性梯度場(chǎng)，確定斷層的位置，該斷層內(nèi)具有相同旋進(jìn)頻率和同樣的初相位。緊跟在值后沿y方向施加相位編碼梯度場(chǎng)，持續(xù)時(shí)間，使y坐標(biāo)不同的體素得到不同的相位，然后在x方向施加頻率編碼梯度場(chǎng)，持續(xù)時(shí)間，

10、在頻率編碼的同時(shí)采集信號(hào)。4-11 設(shè)某一斷層為由體素構(gòu)成，用自旋回波成像，在單次采集中，頻率編碼梯度Gx=10×10-3T·m-1，則相鄰體素間的頻率差是多少。解：由，gI = 42.6MHz·T-1，由每像素為，Gx=10×10-3T·m-1，。4-12 試說(shuō)明k空間中頻率分布的特征，為什么中心部分對(duì)應(yīng)的MR信號(hào)頻率低，幅度大而靠近邊緣地方信號(hào)頻率高幅度低，各形成圖像哪部分?答：k空間內(nèi)的空間頻率分布是中心頻率為零，對(duì)應(yīng)的MR信號(hào)幅度大主要形成圖像的對(duì)比度。距中心越遠(yuǎn)則頻率越高，MR信號(hào)幅度低主要形成圖像的分辨力。因?yàn)樵趉空間中，的中央行，

11、MR信號(hào)是在時(shí)獲得的，不存在相位編碼梯度磁場(chǎng)產(chǎn)生的散相，信號(hào)的幅度也就最大；隨著正負(fù)方向的增加，相位編碼梯度磁場(chǎng)引起的散相也開(kāi)始增加，信號(hào)的幅度也就降低了。在x方向也是如此，采集時(shí)，正好是每個(gè)回波的中心，因而幅度最大；而在k空間的周?chē)校琈R信號(hào)采集時(shí)則是回波的旁邊部分?？傊娇拷黭空間邊緣信號(hào)越弱。但由、，對(duì)于同樣的空間兩點(diǎn)間的距離或梯度場(chǎng)越大對(duì)應(yīng)的頻率差別越大則兩點(diǎn)分的越開(kāi)，分辨率越好。所以對(duì)k空間的外圍部分雖然信號(hào)幅度低但能很好的分辨細(xì)節(jié)。4-13 在FSE序列中有效回波時(shí)間是如何確定的？它和加權(quán)圖像有何關(guān)系？答：在MRI的數(shù)據(jù)采集中，相位編碼幅度為零時(shí)所產(chǎn)生的回波信號(hào)被填入k空間的中央

12、行，該回波信號(hào)所對(duì)應(yīng)的回波時(shí)間稱為有效回波時(shí)間(TEeff)。FSE的圖像對(duì)比度主要由TEeff控制，圖像加權(quán)性質(zhì)取決于重排后k空間中央部分的回波時(shí)間。T1、T2或密度加權(quán)可以通過(guò)數(shù)據(jù)重排來(lái)實(shí)現(xiàn)。比如要想得到T1或質(zhì)子密度加權(quán)對(duì)比度，可安排早回波在低k空間行(TEeff短)，可以減弱T2加權(quán)。4-14 在梯度回波中為采集到回波信號(hào)為何不能象SE序列那樣施加180°重聚RF脈沖？答：如果象SE序列那樣施加180°重聚RF脈沖，不僅使橫向磁化強(qiáng)度矢量重聚，還會(huì)使反轉(zhuǎn)180°變?yōu)?。從而增加縱向磁化強(qiáng)度矢量的恢復(fù)時(shí)間，增長(zhǎng)了TR，不能很好的減少成像時(shí)間。4-15 彌散磁共

13、振成像分哪兩種，簡(jiǎn)述信號(hào)與彌散系數(shù)間的關(guān)系。答：(1)彌散加權(quán)像（DWI）：無(wú)論與那個(gè)序列結(jié)合構(gòu)成彌散序列成像，為了增加對(duì)彌散的靈敏度都必須插入額外的幅度很大的雙極梯度脈沖Gd，在這樣一對(duì)梯度磁場(chǎng)的作用下，靜態(tài)組織的自旋相位會(huì)完全重聚，而對(duì)于彌散運(yùn)動(dòng)和流動(dòng)的自旋相位卻無(wú)法完全重聚，所以這些組織的信號(hào)變低，靜態(tài)組織的MR 信號(hào)無(wú)明顯變化，因而產(chǎn)生了由于彌散系數(shù)差異而形成的MR 信號(hào)強(qiáng)度的差異，即彌散加權(quán)對(duì)比度成像（DWI ）其中包括了T2弛豫權(quán)重。在DWI 中，組織的彌散系數(shù)D越高，則其在圖像上的信號(hào)越低。(2)彌散系數(shù)成像：因?yàn)閺浬⑾禂?shù)成像是通過(guò)對(duì)多幅彌散加權(quán)像進(jìn)行計(jì)算，得到彌散系數(shù)D的分布，

14、彌散系數(shù)像就是彌散系數(shù)按像素的分布圖D-map。其對(duì)比度只依賴于彌散系數(shù)，彌散系數(shù)大的地方強(qiáng)度大亮度高，與DWI正好相反。由于用計(jì)算出的D成像，效應(yīng)已消除，所以有很好的對(duì)比度。由于參數(shù)D不依賴于MR環(huán)境，所以D-map與加權(quán)像有本質(zhì)的不同。4-16 設(shè)主磁場(chǎng)強(qiáng)度為1.5T，z方向施加線性選層梯度場(chǎng)，持續(xù)時(shí)間3ms，片層厚度為5mm，求梯度場(chǎng)撤銷(xiāo)時(shí)，片層兩邊的自旋核累計(jì)的相位偏移加反向梯度場(chǎng)是否能消除這個(gè)偏移？若反向梯度值不變，持續(xù)時(shí)間為多少時(shí)？（旋磁比） 解：已知z5mm，T3ms，求(1)由 此處，z0處=0， 所以(2)加反向梯度場(chǎng)能消除這個(gè)偏移，因?yàn)橄喈?dāng)于對(duì)靜態(tài)組織施加雙極脈沖，反向梯度

15、值不變只差符號(hào) 所以加反向梯度場(chǎng)能消除這個(gè)偏移。若反向梯度值不變，設(shè)持續(xù)時(shí)間為T(mén)24-17 關(guān)于回波平面成像（EPI），正確的是( )。AEPI是一種快速數(shù)據(jù)讀出方式BEPI要求快速的相位編碼梯度切換C. EPI要求快速的頻率編碼梯度切換D.單次激發(fā)SE-EPI最多只能采集到k空間一行SE信號(hào)分析：?jiǎn)未渭ぐl(fā)EPI序列是在一次RF激發(fā)后，利用讀出梯度的連續(xù)快速振蕩，獲取一系列不同相位編碼的回波，直至填完整個(gè)k空間，所以EPI技術(shù)實(shí)質(zhì)上是一種k空間數(shù)據(jù)的快速采集方式。在單次激發(fā)SE-EPI序列中，90°RF激發(fā)后，再施加180°相位重聚脈沖，離散的自旋相位開(kāi)始重聚；180°脈沖停止后若干時(shí)間，開(kāi)始采集第一個(gè)回波，但回波并未完全消除的影響；當(dāng)離散的自旋相位完全重聚時(shí)，回波達(dá)到峰值采集到的才是以衰減SE回波，而在此之后出現(xiàn)的回波將以衰減。在基本SE序列中，單次激發(fā)，單次采集每次采集的都是回波峰值信號(hào)，所以在SE-EPI中只能采集到一個(gè)SE信號(hào)。正確答案：A、C、D4-18 人體內(nèi)組織的=120ms，設(shè)EPI成像數(shù)據(jù)采集需在100ms內(nèi)完成，k空間數(shù)據(jù)矩陣為，試計(jì)算一次讀梯度的施加時(shí)間最多為多少？答：在EPI中，讀梯度是強(qiáng)磁場(chǎng)且快速振蕩產(chǎn)生回波，穿越零點(diǎn)時(shí)加相位編碼，在讀梯度水平持續(xù)時(shí)間采集信號(hào)。所以成像時(shí)間主要由讀梯度上升、