电子科技大学学院

电子科技大学生命科学与技术学院标准实验报告（实验）课程名称《医学成像技术》电子科技大学教务处制表电子科技大学实验报告学生姓名：陈睿黾学号：2209101028指导教师：廖小丽实验地点：人文楼418 实验时间：2006.6.2一、实验室名称：医疗仪器实验室二、实验项目名称：傅立叶变换核磁共振一维、二维成像三、实验学时：4学时四、实验原理：利用样品的原子核在梯度磁场及高频电磁场的激励下产生的自发辐射信号的频率和相位因空间位置不同而不同来进行成像。

五、实验目的：对磁共振成像整个过程进行了解，同时对每一个参数改动后对磁共振信号及图像影响的效果有直观的认识，了解一维、二维成像原理，进一步熟悉磁共振成像原理。

六、实验内容：采用定标样品（三注油孔）对一维成像（空间频率编码）有所认识。

对梯度场各参数对一维成像的影响进行观察。

了解瞬间梯度场，对二维成像（空间相位编码）有所认识。

了解瞬间梯度场的梯度大小和瞬间梯度保持时间对二维成像图形的影响。

七、实验器材：GY-CTNMR-10KY核磁共振成像实验仪、计算机、注油三孔实验样品八、实验步骤：1．按实验要求连线。

2．开机预热。

3．将注油三孔样品放入样品池中，打开磁共振成像软件，设置共振频率：按下“参数设置”页面再按下“自动采集”出现采集的信号图及傅立叶变换的频谱图，调节“频率设置”中间的按钮，直至出现波形符合预期目标的图形。

4．调节匀场：分别调节电源上匀场调节电位器并同时调节软件中的XY 匀场至傅立叶频谱图中峰最尖锐最高信号最长，适当调节共振频率，使波形看上去尽量平滑。

5．设置Z 梯度场和一维成像：调偏Z 匀场调节使峰变宽变低，同时出现Z 轴线上投影的一维成像信号。

调节Z 梯度和工作频率，使得信号频谱占半个屏幕同时在中间。

6．二维磁共振成像记录：按下“成像记录及操作”，然后按下“记录”等待2分钟，记录结束计算机会提示结束并且“采集”不再闪动。

按下“二维傅立叶变换”这时你调节“行选择”可以看到每一列二次傅立叶变换的谱图。

按下“成像彩色显示”即可得到所需的成像彩色密度图。

九、 实验数据及结果分析：1．一维成像：开机预热，磁铁温度在34.62℃，匀场电流为19.4mA 。

放入注油三孔样品，打开核磁共振成像软件，调节共振频率及相关参数，通过观察，发现在第一脉冲宽度为12S μ、第二脉冲宽度为24S μ、脉冲间隔为15mS 、XY 匀场电流分别为38mA 、5mA 、共振频率在18.7402MHz 附近时波形较好、噪声较小。

观察自由衰减信号及其频谱，逐渐加大梯度场观察到信号及频谱的变化，在无梯度场时无法区分任何空间信息，如图（1）。

在较小梯度场时观测到清晰的三个频谱峰，如图（2）。

在较大梯度场下空间结构完全分开同时信号明显变小噪声增加，如图（3）。

图3 磁共振频谱2．二维成像观察到瞬间梯度场扫描过程的信号如图（4）和核磁共振成像灰度图如图（5）。

图4 梯度扫描过程图5 注油三孔样品二维磁共振成像灰度图十、总结及心得体会：通过这些实验将核磁共振现象的原理非常直观地演示出来，使得以前在课堂学习中感觉非常枯燥乏味的物理原理现在变得清晰易懂，同时对磁共振设备的原理、构成以及操作也有了进一步的认识。

十一、对本实验的过程及方法、手段的改进建议：在实验进行的过程中，不仅仪器附近的手机和电脑等产生的电磁干扰会对仪器产生影响，电网的干扰也会给仪器带来噪声，如果能加上屏蔽室，充分隔绝来自环境的电磁干扰，就可以有效地解决噪声对磁共振信号及图像的影响。

报告评分：96分指导老师签字：廖小丽电子科技大学实验报告学生姓名：陈睿黾学号：2209101028指导教师：廖小丽实验地点：人文楼418 实验时间：2006.6.2一、实验室名称：医疗仪器实验室二、实验项目名称：核磁共振法测量驰豫时间三、实验学时：4学时 四、实验原理：1、用自旋回波法测量横向驰豫时间T 2横向驰豫时间是指核磁共振发射的自由衰减信号的衰减速度。

但是因为磁场不均匀的影响，使得不同空间位置的样品处于发射频率不同的射频场中。

许多起始相位相同而频率不同的正弦信号叠加后经历一定的时间会因为相位完全不同而导致信号过早消失，称之为相位散失。

如果加入180°脉冲使得所有样品发射的信号的相位产生180°反转，再经历相同时间，相位又会重新相同，称为相位重合，这时信号强度是真实的发射强度，重新恢复的信号称为自旋回波。

通过测量自旋回波强度随时间变化的关系可以得到横向驰豫时间T 2。

如图1图 1自旋回波幅值U 满足220T e U U τ-= （1）式中，0U 为时间0=t时的幅值。

2、反转恢复法测量纵向驰豫时间T 1纵向驰豫时间指上能级不经过辐射跃迁至下能级的时间。

反转恢复法测量T 1是利用核磁矩完全平行静时磁场无任何射频辐射信号来测量驰豫时间。

反转恢复法是180°-90脉冲序列完成。

180°脉冲后核磁矩反平行静磁场核磁矩处于上能级，无辐射信号。

如果再180°脉冲后马上加90脉冲，成为270脉冲核磁矩垂直静磁场有较强的辐射，如果跃迁至一半核磁矩垂直静磁场，加90脉冲后核磁矩平行静磁场，无辐射信号。

如果在核磁矩完全跃迁至平行静磁场再加90脉冲后核磁矩垂直静磁场有较强的辐射信号。

所以跃迁一半的时间具有特殊性：第一脉冲（180°脉冲）无辐射信号，第二脉冲也无辐射信号，如果改变脉冲间隔第二脉冲具有较小的辐射信号。

所以调节第二脉冲至跃迁一半的时间就可测出T 1，如图2。

五、实验目的：1．掌握脉冲核磁共振的基本概念和方法。

2．通过观测核磁共振对射频脉冲的响应对能级跃迁过程(驰豫)了解。

3．学会用基本脉冲序列测量液体样品的驰豫时间T 1、T 2。

六、实验内容：1.自旋回波法测量横向驰豫时间T2。

2.反转恢复法测量纵向驰豫时间T1。

七、实验器材：GY-CTNMR-10KY 核磁共振成像实验仪、计算机、双踪示波器、甘油八、 实验步骤：1、测量横向弛豫时间2T放入样品甘油，打开软件，调试好仪器，在“脉冲及坐标设置”界面“测试参数选择”处选择“自旋回波”，点击“采集测试”直到在示波器上观察到较为理想的波形，此时参数设置如表1所示，然后不断增大脉冲间隔测量对应的信号波幅FID V 。

对改变脉冲间隔τ分别获得的回波极大值作包络线，根据式220T U U e τ-=求出2T 。

表1 弛豫时间测量参数设置（磁铁温度34.62℃）2、测量纵向驰豫时间1T放入甘油样品，打开弛豫时间测量软件，能观测到较理想波形时切换到脉冲时序控制界面，在“脉冲方式”窗口选择“反转恢复测1T ”，在“脉冲序列参数设置”窗口中将第一脉冲宽度设置为第二脉冲宽度的2倍，点击“自动采集”，从小到大不断增加“脉冲间隔”直到界面下方右半部分的FID 图形波幅接近为0，读出此时的脉冲间隔即为1t ，重复几次，求出1t 平均值进而由式1/ln 2 1.44n n T t t =≈算出1T 。

九、实验数据及结果分析：1、横向弛豫时间2T 测量实验数据如表2所示，表中的2τ为调节软件中“脉冲及坐标”界面中的“脉冲间隔”。

表2 自旋回波测2T 结果样品:甘油 磁铁温度：34.62℃ 共振频率18.7359MHz通过ln U 回波和2τ可以做式02ln ln 2/U U T τ=-的线性拟合， 借助专业数学软件Mathematica 实现拟和过程，Mathematica 代码如下所示：X={10, 20, 30, 40, 50};V={0.788, 0.588, 0.366, -0.041, -0.33}; P=Table[{X[[i]], V[[i]]}, {i, 1, Length[X]}]; F0=Fit[P, {1, x}, x]ListPlot[P, PlotJoined →True, AxesLabel →{“2τ”, “ln U 回波”}]; Show[%, %%]运行结果如图3所示：203040502-0.20.20.40.60.8lnU 回波1020304050602-0.5-0.250.250.50.751lnU 回波1020304050602-0.5-0.250.250.50.751lnU 回波图3 Mathematica 线形拟合结果图程序给出拟合后的线性直线方程为1.13370.02865x -，根据这个方程可以得出：直线斜率为1210.02865mS T --=-，截距l n 1.1337U =0，进而可以得出l n 0.0286521.1U τ=-⨯+回波，234.904T mS =，0 3.107U V =。

2、纵向弛豫时间1T 测量 实验结果如表3所示。

表3 反转恢复法测1T 结果样品:甘油 磁铁温度：34.62℃ 共振频率18.7359MHz求出平均值125.60.5()t mS =±，11ln 236.90.7()T t mS =⨯=±。

由上述两个实验，可以看到，12T T ，1T 与2T 特别是在液体中较为接近。

以上结论与核磁共振原理一致。

甘油的1T 、2T 与有关参数基本接近（液体物质的弛豫时间与微量杂质有关而且极为敏感，弛豫时间还对温度敏感，所以一般只给出纯净物质弛豫时间的范围）。

十、总结及心得体会：弛豫时间在磁共振成像中是非常重要的参数，在MRI 的实际应用中也占有非常重要的地位。

通过弛豫时间的测量实验，进一步理解了横向驰豫时间2T 和纵向驰豫时间1T 的意义，也对反转恢复序列和自旋回波序列的应用有了更深的认识。

十一、对本实验的过程及方法、手段的改进建议：本实验中只对有限的几种实验样品进行了磁共振成像的参数的研究，如能采用更多的试剂样品，则可以得出更加丰富的实验结果，这些有待于今后进一步的挖掘和努力 。

报告评分：95分指导老师签字：廖小丽。