参数对脉冲核磁共振信号图像的影响分析
核磁共振原理经典由简入深
梯度回波序列缩短扫描时间分析图
63
第三节 磁共振图像重建
基本概念：
不同成像手段进行
像素：组成灰度数字图像的基本单元。
位置对应的手段不 同
体素：像素对应人体内的位置。
不同成像手段的检
测信息不同
像素灰度信息：对应体素的检测信息的强度。
对磁共振而言,实现像素与体素对应的手段是施加 三个维度上的梯度磁场。
• 所谓的加权就是“重点突出”
的意思
• T1加权成像（T1WI）----突出组织T1弛豫 （纵向弛豫）差别
• T2加权成像（T2WI）----突出组织T2弛豫 （横向弛豫）差别
• 质子密度加权成像（PD）－突出组织氢质 子含量差别
40
T2加权成像 （T2WI)
反映组织 横向弛豫 的快慢！
• T2值小 横向磁化矢量减少快 MR信号低（黑） • T2值大 横向磁化矢量减少慢 MR信号高（白） • 水T2值约为3000毫秒 MR信号高 • 脑T2值约为100毫秒 MR信号低
第一章 核磁共振成像原理
本章主要讲述内容： 磁共振信号的产生 磁共振信号的获取与傅立叶变换 像素位置信息的确定（梯度） 像素灰度信息（信号幅度）的确定 序列参数对图像权重的影响 磁共振成像序列
1
简述磁共振成像过程
1.
2
3
4
第一节 磁共振信号的产生
• 发电； • 磁带、录像带； • 磁盘； • 音响； • MRI的核心。
64
1、 磁共振信号的获取与傅立叶变换
如果在垂直于XY平面，加一个接收线圈，会 接收到什么信号？
自由感应衰减(FID):
信号随着时间而消失（类似于阻尼
震荡信号），但频率不变。
脉冲核磁共振实验报告
脉冲核磁共振实验报告脉冲核磁共振实验报告导言：脉冲核磁共振（NMR）技术是一种非常重要的实验手段，它在化学、物理、生物等领域都有广泛的应用。
本次实验旨在通过脉冲核磁共振实验，探索其原理和应用，并通过实验结果分析，深入理解核磁共振的基本概念和方法。
一、实验原理核磁共振是基于原子核的自旋性质而产生的一种现象。
当物质处于外加磁场中时，原子核会产生自旋进动，这种进动会产生一个旋转磁矩。
而当外加射频脉冲作用于样品时，会导致核磁矩的翻转，进而引起核磁共振信号的产生。
二、实验步骤1. 样品准备：选择适当的样品，将其溶解在合适的溶剂中，并放置在核磁共振仪器中。
2. 参数设置：设置外加磁场的强度和方向，调整射频脉冲的频率和幅度。
3. 信号采集：开始采集核磁共振信号，记录下信号的幅度和频率。
4. 数据处理：通过对采集到的信号进行傅里叶变换，得到核磁共振谱图。
5. 结果分析：根据谱图的特征，分析样品中的成分和结构。
三、实验结果与讨论通过实验，我们得到了样品的核磁共振谱图。
根据谱图的特征，我们可以得到样品中各个成分的化学位移和相对含量。
同时，通过核磁共振谱图的峰形和峰面积，我们还可以得到样品中各个原子核的耦合关系和化学环境。
在实验中，我们还可以通过改变外加磁场的强度和方向，观察核磁共振信号的变化。
这样可以进一步了解样品中原子核的自旋性质和相互作用规律。
此外，核磁共振技术还可以应用于生物医学领域。
通过核磁共振成像（MRI），可以对人体内部结构进行非侵入性的观察和诊断。
这种无辐射、无损伤的成像技术已经成为现代医学中不可或缺的工具。
四、实验中的注意事项在进行脉冲核磁共振实验时，需要注意以下几点：1. 样品的纯度和浓度对实验结果有较大影响，因此在实验前应对样品进行充分的处理和检测。
2. 外部磁场和射频脉冲的设置需要精确控制，以保证实验的可靠性和准确性。
3. 在实验过程中，需要避免样品受到振动和温度变化的干扰，以免影响信号的稳定性和准确性。
核磁共振成像技术的数据处理与分析研究
核磁共振成像技术的数据处理与分析研究核磁共振成像技术（MRI）已经成为医学诊断中最普遍使用的成像技术之一。
MRI能够为我们提供清晰的生物组织图像，从而帮助医生确定患者的疾病状况。
MRI成像技术利用强大的磁性场和无线电波来生成高分辨率的影像。
然而，这些数据必须经过一系列的数据处理和分析才能被转化成医生可以理解的可视化图像。
本文旨在介绍MRI数据处理和分析的过程和方法。
一、MRI数据获取MRI成像技术并不是简单的拍摄一张照片，而是采集许多数据点来创建一个3D的图像。
这些数据点称为“k空间数据”。
k空间数据是由MRI扫描生成的原始数据。
这些数据存储在计算机中并在处理和分析期间进行操作。
这些原始数据包括信号、脉冲序列、磁场梯度和空间编码信息。
这些数据将在后续步骤中被用来创建医生可以理解的图像。
二、数据预处理在将k空间数据转化为可视化MRI图像之前，必须对数据进行预处理。
预处理过程包括噪声消除、运动补偿、估计磁场偏移、亮度和对比度校正。
噪声是MRI数据处理中最常见的问题之一。
因为噪声可以影响到图像质量及后续分析结果的准确性，所以必须进行噪声去除。
常用的去噪方法包括：高斯平滑、平均滤波、中值滤波等。
运动补偿通常是针对头部扫描时产生的移动的问题。
运动造成的去除可能会使MRI图像产生伪像，导致医生的分析错误。
因此，必须将运动补偿作为一个预处理步骤。
估计磁场偏移也是MRI过程中一个常见的问题。
如果未经校正，磁场偏移会在MRI图像中产生像移、伪像和噪声。
为消除磁场偏移的影响，常用的方法包括：水平校正和空间校正。
亮度和对比度校正是最后一步预处理，目的是消除MRI图像上的强度偏差。
这可以通过直方图均衡化或自适应直方图均衡化技术实现。
三、图像重建图像重建是将k空间数据转化为可视化MRI图像的重要步骤。
基本上，这是将k空间数据转换为3D图像的过程，可以通过不同的图像重建算法来实现。
这些算法我们可以分为两类：基于傅里叶变换的算法和模型导向的算法。
核磁共振参数
核磁共振参数核磁共振（Nuclear Magnetic Resonance, NMR）是一种用于研究材料结构和性质的重要分析技术，在生物医学、有机化学、材料科学等领域都得到了广泛的应用。
核磁共振技术通过探测样品中原子核的磁共振现象，从而获得样品分子的结构、组成和运动信息。
在进行核磁共振研究时，一些重要的参数对于获得准确的数据和结论非常关键。
接下来，我们将系统地介绍核磁共振中一些重要的参数及其作用。
1. 磁场强度（B0）磁场强度是核磁共振仪中磁场的强度，通常用特斯拉（Tesla, T）为单位。
较高的磁场强度可以提高信噪比，增强分辨率和灵敏度，从而有利于观察和分析样品的细微结构和细节。
常见的核磁共振仪磁场强度包括1.5T、3T和7T，而在高场核磁共振实验室中，甚至可以达到更高的磁场强度，如9.4T、11.7T等。
2. 放射频频率（RF频率）放射频频率是核磁共振实验中用于激发和探测核磁共振信号的频率。
对于不同类型的核磁共振核素，其共振频率会有所不同，而且在不同的磁场强度下也会有所变化。
在进行核磁共振实验时，需要确保所选的放射频频率与样品中核素的共振频率相匹配，以实现有效的信号激发和探测。
3. 核磁共振信号强度核磁共振信号强度是指样品中核磁共振信号的强度和稳定性，通常用信噪比（SNR）来衡量。
较高的信号强度意味着更清晰的信号和更可靠的数据，有助于准确地测定样品中核磁共振峰的位置、形状和强度。
提高核磁共振信号强度可以通过优化实验参数、改进探测器性能和优化样品制备等途径来实现。
4. 脉冲序列脉冲序列是核磁共振实验中用于激发、操控和检测核磁共振信号的脉冲信号序列。
不同的脉冲序列可以实现不同类型的核磁共振实验，如T1加权实验、T2加权实验、扭曲角度谱（DOSY）实验等。
选择合适的脉冲序列可以实现对样品不同性质和动力学过程的研究，为获取特定信息提供重要手段。
5. 核磁共振谱宽核磁共振谱宽指的是核磁共振谱中信号的展宽范围，通常以赫兹（Hz）为单位。
脉冲核磁共振实验
脉冲核磁共振核磁共振（Nuclear Magnetic Resonance ，简称NMR ）现象是1946年由F.Bloch 和和M.Purcell 同时独立发现的，它是核磁矩在静磁场中被磁化后与特定频率的射频场产生共振吸收的现象。
吸收能量后的自旋核与周围 物质相互作用并以相同频率的射频辐射形式退激，共振频率和退激的时间特性（弛豫时间）与物质的种类、物质的结构和物质所处的环境有关，据此可以测定物质的结构。
核磁共振目前己广泛用于物理、化学、生物、医学、石油勘探等领域，形成了一门核磁共振波谱学。
目前大学“近代物理”课程的“稳态核磁共振”实验主要介绍核磁共振的基本概念，在该实验中射频场是始终存在的，当扫描磁场达到共振频率ν=γB/2π时才能观察到核磁共振信号，这种方法称为稳态核磁共振实验。
另一种是用脉冲射频场作用于核系统上，检测核系统对脉冲的响应，并利用快速傅里叶变换（FFT ）技术将时域信号变换成频域信号。
这种方法称为脉冲核磁共振。
目前绝大部分核磁共振谱仪和磁共振成像仪都以脉冲核磁共振技术为基础，因此教学上也要让学生了解， “近代物理”课程也应添加“脉冲核磁共振”实验的内容。
本仪器就是为此种需求而设计生产的，并称为脉冲核磁共振教学仪（教学型），可做以下实验：FID 信号的观察、脉冲角度的设置、共振中心频率的校准、自旋回波信号的观察、纵向弛豫时间T 1、横向弛豫时间T 2的测量，以及观察化学位移现象。
实验原理核具有自旋角动量p ，根据量子力学p 的取值为：p=ħ)1( I I (1)式中ħ=h/2π，h 为普朗克常数，I 为自旋量子数，其取值为整数或半整数即0,1,2,…或1/2,3/2,…。
若原子质量数A 为奇数，则自旋量子数I 为半整数，如1H(1/2), 15N(1/2), 17O(5/2), 19F(1/2)等；如A 为偶数,原子序数Z 为奇数，I 取值为整数，如21H(1), 147N(1), 105B(3)等；当A 、Z 均为偶数时I 则为零，如126C, 168O 等。
核磁共振实验的参数影响及弛豫时间的测量
（TD=4096,SW=10Hz）
RG（增益等级） NS（累加次数）
信号幅度增加，噪 声减小。
信噪比提高。
自旋回波信号
施加90°脉冲，M倒在 y ,轴上；而后磁矩
分量散开；τ时间后，施加180°脉冲，则 所有磁矩反转180°， τ时间后，集中起来 产生自旋回波信号。
y,
参数对自旋回波信号的影响
❖ D1： 90°射频脉冲结束和 180°射频脉冲开 始之间的时间间隔。
结论：D1从3000us增加到8000us的过 程中，信号出现得越来越晚，向窗口右侧移 动。
D1=3000us
D1=8000us
D1=8000us
❖ D3： 180°脉冲结束到信号采集开始的时间 间隔。
结论：D3从1000us-3000us的增大过 程中，回波信号逐渐向屏幕左侧移动。
D3=150us D3=400us
3、由于软件限制，频谱峰值的读数只能估计。
硬脉冲CPMG序列测T2
硬脉冲CPMG序列是在自旋回 波脉序列的基础上，多次施 加180°脉冲序列。
过程图示：
❖ 过程图示：
在τ，3τ，5τ，7τ时施加180°的脉冲下磁矩继续重复（b)(c) 这类反转，当继而又产生自旋回波……
t
M y M y0e T2
初始条件：Mz=0
2τ 4τ 6τ 8τ
❖ 得到的T2 的结果：
单组分
回波链数 拟合 T2(1)/
/ms
ms
C1=200 94.29 C1=500 97.20 C1=1000 94.73 C1=2000 97.28
224.76 208.84 201.99 219.16
T2(2)/ ms
55.26 53.23 49.94 55.44
磁共振信噪比
磁共振信噪比全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：磁共振成像是一种常用于临床诊断的医学影像技术，它通过利用磁场和无线电频率来获取人体内部器官和组织的高分辨率图像。
在进行磁共振成像时，信噪比是一个非常重要的参数，它直接影响到图像的质量和清晰度。
本文将深入探讨磁共振信噪比的概念、影响因素以及提高信噪比的方法。
一、磁共振信噪比的定义磁共振信噪比（Signal-to-Noise Ratio，SNR）是指所获取的信号与背景噪声的比值，它反映了图像中所感兴趣部位信号的相对强度和背景噪声的相对强度。
信噪比越高，说明图像中信号的相对强度越高，图像质量就越好。
在磁共振成像中，信号主要来源于患者体内的原子核，而噪声则主要来源于外部环境的电磁干扰、仪器本身的电子噪声以及生物噪声等。
提高信号的强度和减小噪声的影响，就是提高磁共振信噪比的关键。
1. 磁场强度：磁场强度是直接影响信号强度的因素之一。
较高的磁场强度意味着能量级别更高，原子核的自发辐射频率也更高，所以信号强度会相应增加，从而提高信噪比。
2. 脉冲序列：不同的脉冲序列对信噪比的影响也是不同的。
快速自旋回波（FSE）序列相比于横向观测磁共振（TSE）序列，信噪比更高，图像质量更好。
3. 探头设计：探头是磁共振成像中的核心部件，它的设计直接影响到信号的接受效率和噪声的阻隔效果。
良好的探头设计可以提高信噪比。
4. 信号处理技术：信号处理技术也是影响信噪比的重要因素。
使用闭环控制技术可以减小噪声干扰，从而提高信噪比。
5. 压缩感知：压缩感知技术是一种新兴的成像技术，它可以通过有效地利用有限的数据采样信息，实现高分辨率图像的重建。
这种方法不仅可以降低成本，还可以提高信噪比。
1. 优化扫描参数：合理设置扫描参数可以使得信号和噪声比值更接近，从而提高信噪比。
优化TR和TE参数，以获得最佳成像效果。
2. 降低噪声干扰：尽可能减小外部环境的电磁干扰，使用屏蔽设备和隔音措施，减小呼吸运动和患者运动带来的生物噪声。
脉冲核磁共振实验
脉冲核磁共振核磁共振（Nuclear Magnetic Resonance，简称NMR）现象是1946年由F.Bloch和和M.Purcell同时独立发现的，它是核磁矩在静磁场中被磁化后与特定频率的射频场产生共振吸收的现象。
吸收能量后的自旋核与周围物质相互作用并以相同频率的射频辐射形式退激，共振频率和退激的时间特性（弛豫时间）与物质的种类、物质的结构和物质所处的环境有关，据此可以测定物质的结构。
核磁共振目前己广泛用于物理、化学、生物、医学、石油勘探等领域，形成了一门核磁共振波谱学。
目前大学“近代物理”课程的“稳态核磁共振”实验主要介绍核磁共振的基本概念，在该实验中射频场是始终存在的，当扫描磁场达到共振频率ν=γB/2π时才能观察到核磁共振信号，这种方法称为稳态核磁共振实验。
另一种是用脉冲射频场作用于核系统上，检测核系统对脉冲的响应，并利用快速傅里叶变换（FFT）技术将时域信号变换成频域信号。
这种方法称为脉冲核磁共振。
目前绝大部分核磁共振谱仪和磁共振成像仪都以脉冲核磁共振技术为基础，因此教学上也要让学生了解，“近代物理”课程也应添加“脉冲核磁共振”实验的内容。
本仪器就是为此种需求而设计生产的，并称为脉冲核磁共振教学仪（教学型），可做以下实验：FID信号的观察、脉冲角度的设置、共振中心频率的校准、自旋回波信号的观察、纵向弛豫时间T1、横向弛豫时间T2的测量，以及观察化学位移现象。
实验原理核具有自旋角动量p，根据量子力学p的取值为：p=ħ)1(II (1)式中ħ=h/2π，h为普朗克常数，I为自旋量子数，其取值为整数或半整数即0,1,2,…或1/2,3/2,…。
若原子质量数A为奇数，则自旋量子数I为半整数，如1H(1/2), 15N(1/2),17O(5/2), 19F(1/2)等；如A为偶数,原子序数Z为奇数，I取值为整数，如21H(1), 147N(1), 105B(3)等；当A、Z均为偶数时I则为零，如126C, 168O等。
核磁共振成像质量控制的信噪比分析
核磁共振成像质量控制的信噪比分析作者：邱建峰，王飞跃，王晓燕，谢晋东，赵昕，樊自力作者单位：泰山医学院放射学院，山东泰安271016《泰山医学院学报》2008年1月29卷1期论著核磁共振成像（MRI）是医学成像技术的一个重要组成部分，对MRI设备实施质量控制工作是保证临床诊断质量的重要手段。
通过对MRI设备进行质量检测、性能评价可及时发现并解决影像质量问题，使MRI设备的性能达到最优，降低误诊率、漏诊率、重复率，准确诊断疾病，降低病人消费。
核磁共振成像原理复杂，具有多参数、多模态成像等特点，且成像过程中影响因素众多。
这就决定了核磁共振的质量控制是个复杂而全面的工作。
而获得影响核磁共振成像的质量参数，分析参数变化对图像质量的影响是进行磁共振质量控制的首要因素。
本研究基于此，针对国内发展迅猛的低场核磁共振成像设备，进行了图像的信噪比的计算分析，讨论图像质量与信噪比等扫描参数之间的关系，改进了设备的参数设置，优化图像质量。
1 材料与方法1.1 实验材料万东i-open 0.36T开放型永磁式磁共振与相应接收线圈；圆柱型、方型测试体模。
1.2 实验方法固定其他扫描参数，分别改变视野（FOV）、层厚（THK）和激励次数（NEX）等扫描参数，应用不同序列(SE，FSE，STIR，FLAIR，FLASH)对水模进行扫描，每次扫描后选择同层面图像计算图像信噪比，并相互比较。
各序列具体成像参数标准见表1。
表1 不同序列成像参数值（略）计算图像信噪比：将体模置于扫描中心，按选定序列和参数条件进行扫描，扫描层为没有测试组件层面，获得图像，5 min之内进行第二次扫描，得到图像。
将两幅图像进行相减，得到第三幅图像，如图1。
选择矩形感兴趣区(ROI)，测量第一幅图像的平均值S，第三幅图像的SD值。
然后将测量数据代入公式SNR=2S/SD获得图像的信噪比。
图1 两幅图像相减测信噪比2 结果2.1 获得视野对常用扫描序列信噪比的影响实验结果见表2。
核磁共振波谱解析的主要参数
核磁共振波谱解析的主要参数核磁共振（Nuclear Magnetic Resonance, NMR）波谱是一种高分辨无损的分析技术，广泛应用于化学、生物化学、药学、材料科学等领域。
核磁共振波谱解析的主要参数包括信号强度、化学位移、偶合常数、弛豫时间以及分辨率等。
下面将对这些参数进行详细介绍。
1. 信号强度（Signal Intensity）：信号强度反映了溶液中特定核的相对丰度或浓度。
在NMR波谱中，信号强度通常用积分面积或峰高度表示。
2. 化学位移（Chemical Shift）：化学位移是核磁共振波峰在频率轴上的位置。
它是相对于参考物质（通常是四氢呋喃或二甲基硫醚）定义的，并且与共振核周围的电子环境有关。
化学位移通常以δ值表示，以部分百万分之一（ppm）为单位。
3. 偶合常数（Coupling Constant）：偶合常数是描述磁共振核之间相互作用的参数。
它反映了不同核自旋之间的耦合程度。
在NMR波谱中，可以通过峰间的分裂模式来确定偶合常数。
4. 弛豫时间（Relaxation Time）：弛豫时间是核磁共振过程中，自旋系统从高能态向低能态返回的速度。
主要有纵向弛豫时间（T1）和横向弛豫时间（T2）两个参数。
T1反映了自旋系统恢复到热平衡所需的时间，而T2则是自旋之间能量转移和相干性的衰减时间。
5. 分辨率（Resolution）：分辨率是指NMR波谱中两个峰之间的最小频率差。
它取决于核磁共振仪的仪器分辨率和样品的纯度。
较高的分辨率意味着可以分辨更多的峰并提供更多的结构信息。
除了以上主要参数外，还有一些其他与NMR波谱解析相关的参数：6. 强度归一化（Normalization）：强度归一化用于将不同波峰的信号强度标准化，以便比较不同实验的结果。
7. 脉冲宽度（Pulse Width）：脉冲宽度是指核磁共振仪在激发和检测过程中所施加的射频脉冲的宽度。
脉冲宽度的选择将影响到信号的强度和分辨率。
核磁共振扫描参数
核磁共振扫描参数核磁共振扫描（MagneticResonanceImaging，简称MRI）是一种利用原子核在外磁场和射频场作用下发生共振现象的原理，通过对信号的检测和处理，得到人体组织的形态和功能信息的医学影像技术。
1.重复时间（RepetitionTime，简称TR）：TR是从一个激发脉冲开始到下一个激发脉冲开始的时间间隔，单位为毫秒。
较短的TR可以提高图像的对比度，但会增加扫描时间。
2.回波时间（EchoTime，简称TE）：TE是激发脉冲开始到信号回波的时间间隔，单位为毫秒。
较短的TE可以提高图像的对比度，特别是对液体和脂肪组织有较好的对比度。
3.扫描平面（SlicePlane）：扫描平面是指在人体中需要观察的特定平面，如横断面、矢状面或冠状面等。
4.矩阵大小（MatrixSize）：矩阵大小是图像的像素数目，决定了图像的分辨率。
较高的矩阵大小可以提高图像的细节展示，但会增加扫描时间和图像文件大小。
5.出血时间（TimeofFlight，简称TOF）：TOF技术利用流体在动脉和静脉中的不同信号强度来提取血管信息。
出血时间越长，对静脉的信号越强，可观察到更多的血管结构。
6.空间分辨率（SpatialResolution）：空间分辨率表示图像中的最小可见结构大小，受到扫描时间、像素大小和矩阵大小等因素的影响。
7.扇形角度（FlipAngle）：扇形角度是指激发脉冲与磁场方向之间的夹角。
较大的扇形角度可以提高图像的对比度，但也会增加激发脉冲的能量和扫描时间。
8.脂肪抑制（FatSuppression）：脂肪抑制技术通过特定的脉冲序列抑制脂肪信号，使得其他组织的对比度更加明显。
这些参数的设置可以根据不同的临床需求和扫描部位进行调整，以获得最佳的图像质量和解剖信息。
核磁共振扫描的参数调整需要经验和专业知识，医生和技术人员会根据具体情况进行选择和优化，以提供准确、清晰的图像。
核磁共振扫描参数之间的相互关系
4：均匀性 5：伪影 信噪比 信号噪声比SNR (Signal to noise ratio )。
信噪比指组织信号与随机背景噪声的比值。 信号是指感兴趣区内像素的平均值。 噪声指同一感兴趣区内像素的标准差。若图像 显示颗粒状不规则，像电视上的雪花，则此图 像噪声较多。 增加信号强度或降低噪音可提高信噪比。 信噪比高图像质量好。
GRE STIR
LSDWI EPIDWI
BSSFP WFI ”pops
WATER FAT MRA“TOF”MRCP
MRU MRM
常用扫描参数 TR 重复时间NSL扫描层数 TE 回波时间Slice Thickness层厚 TI反转时间Slice Gap层间距
FOV 视野NEX激励次数 Matrix矩阵ETL回波连长度 ＦＡ反转角BWTH采样带宽 FC流动补偿Phase FOV Ratio 相位编码方向SAT饱和技术与读方向视野的比率NPW无相位卷褶伪影 Scan time 扫描时间SE Sequence Scan time=TR×NPE ×NEX FSE Sequence Scan time=TR×NPE ×NEX ÷ETL In Three dimensional imaging Scan time=TR×NPE×NEX ×NSL NEX:Number of excitation 激发次数 NPE：Number of Phase encoding 相位编码数NSL:Number of slices 扫描层数 ETL:Echo train length 回波链长度 TR：Repetition time 重复时间 扫描时间
脉冲参数与傅里叶频谱的对应关系·
一、概述在信号处理领域中，脉冲信号是一种常见的信号类型，而脉冲信号的频谱分析对于理解信号特性和处理信号具有重要意义。
本文将重点探讨脉冲参数与傅里叶频谱的对应关系，旨在帮助读者深入理解脉冲信号的频谱特性。
二、脉冲信号的定义与特性1. 脉冲信号是一种具有高幅度、短持续时间的信号，其数学表达式通常为冲激函数的形式。
2. 脉冲信号在时域上呈现高度集中的特性，即在一个极短的时间段内信号的能量集中在一个极小的区间内。
3. 脉冲信号在频域上具有宽频谱特性，即其频谱分布广泛，包含了大量的高频成分。
三、脉冲信号的傅里叶变换1. 傅里叶变换是一种信号的频谱分析方法，通过傅里叶变换可以将信号从时域转换到频域，得到信号的频谱特性。
2. 对于脉冲信号而言，其傅里叶变换结果通常为频谱宽带、幅度较高的特性。
3. 脉冲信号的傅里叶变换结果在频域上呈现出高度集中的特性，即包含了大量的频率成分。
四、脉冲参数与傅里叶频谱的对应关系1. 脉冲宽度与频谱宽度的关系：脉冲信号的宽度决定了其在频域上的频谱范围，宽度越窄的脉冲信号对应的频谱范围越宽。
2. 脉冲幅度与频谱幅度的关系：脉冲信号的幅度决定了其在频域上的频谱幅度，幅度越大的脉冲信号对应的频谱幅度越高。
3. 脉冲重复频率与频谱分辨率的关系：脉冲信号的重复频率决定了其在频域上的频谱分辨率，重复频率越高的脉冲信号对应的频谱分辨率越高。
五、实际应用与工程意义1. 脉冲信号的频谱分析在通信系统中具有重要作用，可以帮助工程师理解信号传输过程中的频谱特性，从而优化系统设计。
2. 脉冲信号的频谱分析在雷达系统中具有重要作用，可以帮助工程师理解雷达信号的频谱特性，从而提高目标探测和跟踪的能力。
3. 脉冲信号的频谱分析在医学影像中具有重要作用，可以帮助医生理解信号的频谱特性，从而提高诊断和治疗的准确性。
六、结论本文对脉冲参数与傅里叶频谱的对应关系进行了探讨，总结了脉冲信号的频谱特性及其在工程领域中的应用意义。
中科牛津核磁技术参数
中科牛津核磁技术参数核磁共振成像（Nuclear Magnetic Resonance Imaging，简称MRI），是一种利用核磁共振现象对人体进行成像的医学技术。
中科牛津核磁技术是在牛津大学的基础上发展起来的，其技术参数包括磁场强度、脉冲序列、分辨率、扫描时间以及应用范围等。
一、磁场强度中科牛津核磁技术采用的主磁场强度通常为1.5或3.0特斯拉（Tesla）。
磁场强度的选择直接影响到成像质量和解剖结构的显示清晰度。
高磁场强度可以提高信噪比和分辨率，但同时也会增加成本和对设备的要求。
二、脉冲序列脉冲序列是核磁共振成像中的关键参数之一，它决定了图像的对比度和灵敏度。
中科牛津核磁技术常用的脉冲序列包括快速自旋回波（Fast Spin Echo，FSE）、梯度回波（Gradient Echo，GRE）和反转恢复（Inversion Recovery，IR）等。
不同的脉冲序列适用于不同的临床应用，如脑部、胸部、腹部等。
三、分辨率分辨率是指图像中能够显示的最小结构大小。
中科牛津核磁技术的分辨率通常为0.5-1毫米，高于传统X线成像的分辨率。
高分辨率可以提供更清晰的图像，有利于医生对病变进行准确定位和评估。
四、扫描时间扫描时间是指完成一次核磁共振成像所需的时间。
中科牛津核磁技术的扫描时间相对较短，通常在10-30分钟之间。
较短的扫描时间可以减轻患者的不适感和焦虑情绪，提高工作效率。
五、应用范围中科牛津核磁技术广泛应用于临床医学和科学研究领域。
在临床医学中，它可以用于诊断和评估多种疾病，如肿瘤、中风、心脏病和神经系统疾病等。
在科学研究中，它可以用于探索人体器官和组织的结构、功能和代谢等方面的信息。
总结：中科牛津核磁技术作为一种先进的医学成像技术，具有磁场强度高、分辨率高、扫描时间短等优点。
它在临床医学和科学研究中有着广泛的应用前景，可以为医生提供准确的诊断和治疗方案，为科学家提供深入研究人体的工具。
然而，中科牛津核磁技术也存在一些挑战，如设备成本高、对设备环境要求严格等。
核磁片上的参数解读
核磁片上的参数解读核磁片是一种用于核磁共振成像（MRI）扫描的重要组成部分。
这些片子通常可视为一种包含数据的图像或图表，并提供有关扫描过程的详细信息。
下面将详细讨论核磁片上的参数解读。
核磁片上常见的参数之一是像素强度。
在核磁共振成像中，每个像素代表扫描区域内的一个小区域。
像素强度反映了该区域的信号强度。
较亮的像素对应于较高的信号强度，而较暗的像素则表示较低的信号强度。
核磁片上的参数还包括扫描序列类型。
核磁共振成像可以使用不同的扫描序列，如T1加权、T2加权和脉冲序列。
T1加权序列在显示解剖结构方面较为清晰，而T2加权序列则对病变和炎症更为敏感。
脉冲序列可用于检测病灶的动态变化。
另一个重要的参数是对比度。
对比度决定了图像中不同组织之间的差异程度。
较高的对比度使得不同组织之间更易于区分，而较低的对比度则可能导致结构的混淆。
因此，核磁片上的对比度是评估图像质量的重要指标之一。
核磁片上还可能显示扫描的切片位置。
这对于准确定位扫描区域非常重要，特别是在多个扫描序列的比较和病灶的定位方面。
切片位置通常以解剖标志物或特定坐标系来描述，以确保结果的一致性和可重复性。
核磁片上的参数还可能包括扫描时间和图像分辨率。
扫描时间指的是进行MRI扫描所需的时间间隔。
图像分辨率表示图像中可见细节的数量和清晰度，通常与像素的密度和边缘锐度有关。
这些参数对于评估扫描效果和优化图像质量至关重要。
核磁片上的参数解读对于理解MRI扫描的结果至关重要。
像素强度、扫描序列类型、对比度、切片位置、扫描时间和图像分辨率等参数都提供了有关扫描过程和所观察到的图像特征的重要信息。
通过仔细解读这些参数，医生可以更准确地诊断和评估患者的病情。
磁共振成像原理及影响图像质量的因素
磁共振成像原理及影响图像质量的因素磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging，简称MRI）是一种非侵入性的医学成像技术，广泛应用于临床诊断和研究领域。
MRI通过利用人体组织中的水分子和其它核自旋的磁共振现象，生成具有高空间分辨率的影像，从而提供对人体内部结构和功能的详细信息。
本文将详细介绍MRI的原理以及影响图像质量的因素。
磁共振成像原理：MRI原理基于核磁共振现象，该现象来源于处于静态磁场中的核自旋的磁矩与外加射频脉冲的相互作用。
具体而言，MRI使用一个强大的恒定磁场（通常为1.5或3.0特斯拉）将人体组织中的原子核置于一个有序的状态，这些原子核包括氢原子核（即质子）。
在此状态下，当短脉冲的高频射频能量被施加至人体时，它会激发原子核自旋的转动。
当射频能量停止时，被激发的原子核自旋会逐渐恢复到初始状态，同时释放出被称为自由感应衰减（Free Induction Decay，简称FID）的能量。
MRI利用检测这些FID信号并对其进行数学处理，从而在体内重建出高分辨率的图像。
为了使得FID信号能够提供足够的信息重建图像，人体组织中的核自旋必须具备一定的时间恢复特性。
这一特性由称为T1和T2的参数来描述，分别表示核自旋恢复到初始状态和旋转速度恒定的时间。
影响图像质量的因素：1. 磁场强度：磁场强度是MRI图像质量的关键因素之一。
较高的磁场强度能够提供更高的信噪比和更好的空间分辨率，从而增加图像的清晰度和细节。
2. 梯度线圈：梯度线圈用于在空间中产生不同的磁场强度，从而产生图像的空间编码。
梯度线圈的设计和性能决定了图像的空间分辨率和金属伪影。
3. 射频线圈：射频线圈用于产生和接收射频能量，对于图像的对比度和接收信号的强度至关重要。
4. 脉冲序列参数：不同的脉冲序列参数，如重复时间（TR）和回波时间（TE），能够对图像对比度和解剖结构的显示产生影响。
调整这些参数能够实现不同的成像目的，例如T1加权成像和T2加权成像。
关于脉冲核磁共振实验的几点讨论(精)
关于脉冲核磁共振实验的几点讨论邱桐06300220040引言：核磁共振成像（nuclear magnetic resonance imaging, NMRI ）技术是现代医学的最重要的影像诊断手段之一，涉及许多方面。
实验提供的设备主要可以进行驰豫时间的测量，还有成像等。
摘要：本文讨论一系列脉冲核磁共振信号的出现原理，以及实验中出现的某些因素，如软硬脉冲，间隔时间等对于实验的影响，以及测量驰豫时间，成像中的一些现象分析。
关键词：量子力学和经典电动力学、软脉冲、硬脉冲、吸收信号、色散信号、回波信号、CPMG 脉冲、误差积累、自旋回波成像、反转恢复成像正文：两种理论/观点——量子力学和经典电磁理论㈠量子力学：NMR 信号的产生源自于原子核的自旋能级对射频信号的能量的匹配。
具体而言，原子核系统在外磁场B 。
中被磁化．核磁矩与外场相互作用哈密顿量为 000z H B B I B m μγγ=-=-=-其中，γ为旋磁比，z I 为原子核的自旋角动量在外磁场方向的投影，对于z I =1/2，12m =±即分裂为两个Zeeman 能级。
加入射频场后。
当场量于00w B γ=即电磁波能量正好等于能级间距时，原子 核会从射频场吸收能量从低能态跃迁到高能态，因此得共振条件：00w B γ=，如下图㈡经典电磁学理论：而核磁感应的观点用了经典的电磁感应理论。
具体而言，磁化强度本质上是宏观磁矩，它在线圈中有自身的磁通量。
当磁化强度绕磁场旋 进时，线圈中的磁通量就要发生周期性的变化，因而在线圈中可以记录到振荡频率为0B γ 的交变电流。
如下图在解释NMR 信号的产生时要同时运用这两种观点。
这是微观宏观不同尺度运用不同理论的需要。
即对于核磁信号的吸收是微观尺度，所以用量子力学，而核磁信号的感应，由于是宏观尺度（总的核磁矩是宏观的）可以用Faraday 的经典电磁感应理论。
宏观磁化强度M 与它在磁场下的运动与弛豫过程的理论分析 在z （实验室坐标系下）方向的外磁场0B 中： 有Bloch 方程，在实验室坐标系下：222()()()xx z y y z y y x z z xxz y x x y B B t T B B tT B B tT μμγμμμμγμμμμγμμ∂⎧=--⎪∂⎪⎪∂=--⎨∂⎪⎪∂=--⎪∂⎩ （1）它的解00cos()sin()x y z C w t C w t A μδμδμ⎧=+⎪=+⎨⎪=⎩其中A ，C 为常数（2） 其中0,0z x y B B B B ===由此可见，磁化强度μ绕z 做拉莫进动，进动频率00w B γ=，其中γ为旋磁比。
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参数对脉冲核磁共振信号图像的影响分析Analyzing the effects of parameters on NMR images金磊 0830******* 指导老师:俞熹复旦大学物理系摘要本文主要讨论了脉冲核磁共振信号图像中各种参数的物理意义，从实验原理出发，根据NMI20核磁共振仪实验软件，研究改变各参数对输出图像的影响，并总结出一些有效提高图像质量的参数选择方法。
关键词核磁共振脉冲序列成像参数选择引言核磁共振( Nuclear Magnetic Resonance, NMR)是指处在外界恒定磁场为的具有磁矩的原子核，产生能级分裂，若在垂直以方向加一射频（Radio Frequency，RF）场，当射频场的频率等于相邻能级间的跃迁频率时（即满足）核磁矩产生磁偶极跃迁的现象。
目前，核磁共振成像(NMRI) 技术是医学中最重要的影像诊断手段之一。
本文主要讨论了脉冲核磁共振信号图像中各种参数的物理意义，结合实验原理，使用NMI20核磁共振仪实验软件，研究改变各参数对输出图像的影响，并总结出有效提高图像质量的参数选择方法。
实验原理1.核磁共振基本原理置于磁场中的自旋核系统，具有宏观磁化矢量Mz。
沿垂直于外场的方向施加一个频率与拉莫尔频率1相同的射频电场，则宏观磁化矢量也将受到射频磁场作用，发生章动。
在实验中可探测到射频脉冲使得磁化适量偏离Z方向一个角度θ。
2。
在垂直于外磁场的方向施加与质子拉莫尔频率相等的90度射频电磁波，即可使得宏观磁化矢量发生偏转，产生核磁共振成像，在垂直与原磁场方向放置探测横向（XY平面内）磁感应强度的线圈，即可对核磁共振信号进行观察。
所得信号即为本实验的主要研究对象。
图12.硬脉冲和软脉冲NMRI中的射频磁场系统发射出中心频率为拉莫尔频率的射频电磁波，激发样品质子群从而1单个自旋核在磁场中的运动除了不断绕自身轴做转动之外，还以磁场为轴作进动，进动的频率满足公式ω=γ*B，其中的ω即是拉莫尔频率，射频磁场越接近总的拉莫尔频率，共振效果就越明显。
2可知偏转角度取决于射频场的大小和射频脉宽τ。
选择合适的射频场大小和射频脉宽，可找到使偏转角为90度和180度的射频脉冲，即实验中用到的90度脉冲和180度脉冲。
γ为旋磁比，是质子的一个参数。
发生核磁共振效应。
该电磁波并非为单一频率，而是以拉莫尔频率为中心频率具有一定宽度的频带。
根据频带宽度的不同，可将射频电磁波分为硬脉冲和软脉冲。
射频脉冲是时间门控的高频载波信号，是时间域信号。
载波频率即为频率源产生的拉莫尔频率，是一个单一频率的信号。
门控信号脉冲序列发生器产生控制射频发射时序的信号。
将硬脉冲时域信号进行傅立叶变换后，即得到其频率域信号波形，它是一个SINC （sin x/x ）函数形状。
硬脉冲时间激发宽度较窄，但射频幅值较高，对应的频带较宽，可以激发较大范围的质子，选择性较差；软脉冲时间激发宽度较宽，但射频幅值较低，对应的频带较窄，只能激发较小进动频率范围的质子，选择性较好，核磁共振成像中常用，时域波形为SINC 函数。
硬脉冲射频波形（时间域） 硬脉冲射频的频带范围（频域）SINC 波形的射频软脉冲（时间域） 软脉冲方波频带（频域）图2 实验器材NM —2011梯度放大器、NM —2010射频单元、核磁共振成像分析仪NMI20—Analyst 、计算机、试管、样品（大豆油、芝麻）。
实验测量结果与讨论在开始测量前先利用机械匀场和电子匀场实验将主磁场均匀性调制到5ppm 左右。
然后确定了共振状态的中心频率为22.372MHz 。
对10mm 高的大豆油样品测量以下序列信号。
1. 硬脉冲FID 序列1) TD 对FID 图像的影响下表表示采集点数TD 为512、1024、2048而其它参数相同时的自由衰减信号（FID ）图像改变情况。
发现采样时间与TD 成正比。
是有相互关系的。
采样点数和采样频率共同决定采样时间，即t=TD ×FW ，SW=1/FW ，得到：t=TD/SW 。
因此改变采集参数，可以改变信号采集时间。
采集时间对回波信号的采集也是有影响的。
当采样点数不变，采样频率增加一倍，则采集时间缩短一半；采样带宽较小一半，采集时间则增加一倍。
2) P1对FID 图像的影响保持其它参数不变，从小到大调节参数P1值，即90°脉冲宽度，FID 信号的幅值经历了从小到大再到小的过程，记录下第一次幅值最大值为22.0μs ，对应90°脉冲射频。
当P1=44.0μs 时，第一次达到最小值，此时的P1值对应180°脉冲。
如图3所示，P1’=2P1。
红线和绿线分别代表FID 实部和虚部两路信号，表示吸收线形和色散线形，相位差为90度。
a P1=22.0μsb P1’=44.0μs图3可以利用以下经典模型来解释此现象。
图4 90度脉冲与180度脉冲示意图由于磁化矢量偏转Z 方向的角度 ，实验中P1表征射频脉宽。
同时，根据磁化矢量的弛豫规律以及法拉第电磁感应定律，接收线圈的感应电动势 。
因此90度时横向磁化矢量最大，所以幅值达到极大，同理180度所对应的幅值达到极小。
2. 软脉冲FID 序列由表中数据可知信号幅值与NS 成正比。
随着累加次数上升，信号幅度会增强。
在实验中，为抑制噪声的影响，采用的NS 为8。
2) 图6是改变射频结束到线圈开始接收信号之间的切换时间，即死时间D3时，FID 信号的变化情况。
经测量，随着D3增大开始扫描信号时的初始相位越大，信号幅值大小基本保持不变。
图6其它参数：SP1=1200μs ，TD=512，SW=100.0KHz ，SF1=22MHz ，O1=370.00KHz ，RG=2，RFAmp1=27.5%，NS=8。
3. 自旋回波序列成像对2g 芝麻样品进行成像时，固定其它参数如下：RFAmp1(%) =33.5%,RFAmp2(%)=67%（在软脉冲回波序列实验中确定，此时对应的回波信号幅值最大），TD=512，SW =100KHz ，D1 =1200 μs改变磁场的梯度幅度，对芝麻横断面进行了扫描，图7的数字表示Gx-Gy-Gz 。
采集过程中注意观察了回波信号幅值（特别是扫到中间时刻附近），优化增益值设置。
同时关注仪器面板蓝灯，确认设置的梯度值不超过仪器额定值，以防止仪器烧坏。
图7 横断面质子密度成像图由上述图像可知，Gx 、Gy 可以改变图像的宽度和高度（相对值）。
只有使Gx 与Gy 保持最合适的比例，才能使图像与实际样品保持相同比例和较好的分辨率。
分析如下：在NMRI 中，利用梯度场系统产生的叠加在主磁场上的三维梯度磁场进行信号的空间定位，在功能上可以实现层面选择、相位编码和频率编码。
A ． 选层梯度GZ在射频脉冲作用时才开启。
具有特定频率的射频脉冲只使体内某一层面内氢质子产生磁共振。
B ． 频率编码梯度GX在接收信号期间开启。
在层面上沿x方向施加一线性梯度场，使各列体素的磁共振信号频率D3=150μs D3=200μsD3=250μs D3=400μs50-80-6025-80-6025-40-30也发生变化。
C．相位编码梯度GY在频率编码梯度施加前的任意时刻施加。
在层面上沿Y轴以不同强度反复NE次施加。
同一行的体素处于相同磁场中，所以同一行中所有体素中质子进动速率相同，一段时间后造成各行间相位差，关闭后相位差仍保留下来。
所以用相位差作为标记，区别Y轴方向上的不同行。
选定的层厚ΔZ=Δf/(γGZ)，与射频带宽正相关，与梯度场强反相关，此时将只能激发质子进动频率在射频带宽范围之内的那个层面组织内的质子。
相位编码梯度和频率编码梯度在X和Y方向上产生的频率差值分别满足：γGx×X=Δωx，γGy ×Y=ΔωY，通过对信号进行频率范围的获取再与空间位置实现以一一对应，因此Gx与Gy影响着图像与实物的纵横比例。
样品在图像中的大小与“视野”FOV（field of view）有关。
(FOV)x=SW/(γGX)；(FOV)y=NE/(2D1×γGY)当FOV越大时，样品在图像中越小。
可见图像的宽度与Gx正相关，高度与GY正相关。
理论上最终图像矩阵为方阵，即SW/(γGX)= NE/(2D1×γGY)时，图像形状不失真，但由于实际仪器的线圈与理论并非完全相同，所以需要进一步手动调节。
实验误差原因1.实验用的芝麻及大豆油可能不纯，含有杂质。
2.实验仪器的匀场效果有限，导致原磁场在各个方向大小不一，影响共振信号，产生误差。
实验结论根据实验结果可知：1)TD、SW共同决定采样时间，改变图像的横向位置。
2)RG、P1、NS、RFAmp等参数都影响着信号采样幅度，改变图像的纵向高度。
3)D3影响FID信号初始相位。
4)可以通过Gx、Gy改变二维图像大小、比例和分辨率核磁共振技术的图像质量与多个参数相关。
本文从分析成像原理开始，讨论参数的物理意义；然后对于所有参数进行整理、归类；最后总结了参数调节流程。
由于实验设备高度封装且结构较为复杂，实验者需要对于其中各参数的意义非常明确，才能有效提高成像质量，并为借助仪器进一步探究做好铺垫。
致谢感谢实验中心俞熹老师的认真指导，感谢实验合作者张文娟同学在实验过程中的互相帮助，让我在此次实验中受益颇丰。
参考文献1)《核磁共振成像技术实验教程》[M] 汪红志张学龙主编科学出版社2008年1月2)《近代物理实验》（第二版）[M] 戴道宣戴乐山主编高等教育出版社2006年7月3)《近代物理实验》[M] 吴思诚王祖铨北京大学出版社2006年8月4)《近代物理实验补充讲义》复旦大学物理系。