1、并行磁共振图像重建技术解析

并行磁共振图像重建技术解析

1. MRI基础

磁共振成像（MRI）是一种非侵入性的医学成像技术，利用材料的磁性来可视化软组织。与其他成像方式（如计算机断层扫描（CT）或超声）不同，MRI利用脂肪和水分子中氢原子核的电磁特性。当氢原子置于强大的外部磁场B0中时，核自旋会与磁场方向对齐。由于与磁场方向对齐的质子数量略多，因此在主磁场方向上存在净磁化。自旋的进动频率与主磁场成正比，即ω₀ = γB₀，其中γ是旋磁比常数。这个处于MHz范围的进动频率被称为拉莫尔或共振频率。

1.1 MR系统的基本元素

MR系统由四个基本组件组成：
1. 均匀稳定的磁场B0 ：在典型的临床MR系统中，该磁场强度通常为1.5T或3.0T。当待成像物体置于此磁场中时，会建立宏观或整体磁化M0。
2. 脉冲式、高功率的射频（RF）磁场B1 ：使用该脉冲激发特定区域或整个体积内的磁化，从而产生可检测的信号。
3. 开关式线性磁场梯度G ：该场叠加在均匀磁场B0上，为形成图像提供所需的空间区分。有三个正交梯度（Gx、Gy、Gz），它们可以组合以在三维（3D）空间中产生任何梯度方向。
4. RF接收线圈 ：用于检测样品的MR信号。接收到的信号经过处理以生成图像。

1.2 静态磁场B0

在MR数据采集期间，患者处于强静态磁场中。产生该磁场的方法大致可分为三类：固定磁铁、通过传统线圈通电的电阻磁铁和超导磁铁。然而，固定和电阻磁铁通常限于低于0.4特斯拉（T）的场强，无法产生高分辨率成像