核磁共振成像系统频率编码、相位编码、选层编码所要求梯度值计算20170107

核磁共振成像系统频率编码、相位编码、选层编码所要求梯度值计算一、核磁共振成像系统选层编码所要求梯度值计算层厚主要受软脉冲脉宽和梯度强度的影响。例如，五波瓣的sinc波软脉冲的脉宽为3*tp（主波瓣宽度为tp），那么该软脉冲的激励带宽为2/tp。由相关资料可查得层厚：h=2tp∗Gs∗γ；h为所选层厚，Gs为所需梯度值，γ为共振质子旋磁比(H11旋磁比为42.576MHz/T,F919旋磁比为40.054MHz/T)。由层厚公式可知：Gs=2tp∗h∗γ由上可知，1）当层厚h=0.5mm，软脉冲脉宽3*tp=3200us，测试样品为H11，所需梯度值Gs为：Gs=232003∗10−6∗0.5∗10−1∗(42.576∗106/104)≈8.808Guass/cm2）当层厚h=1mm，软脉冲脉宽3*tp=:3200us，测试样品为H11，所需梯度值Gs为：Gs=232003∗10−6∗1∗10−1∗(42.576∗106/104)≈4.404Guass/cm3）当层厚h=0.5mm，软脉冲脉宽3*tp=1200us，测试样品为H11，所需梯度值Gs为：Gs=212003∗10−6∗0.5∗10−1∗(42.576∗106/104)≈23.487Guass/cm4）当层厚h=1mm，软脉冲脉宽3*tp=:1200us，测试样品为H11，所需梯度值Gs为：Gs=212003∗10−6∗1∗10−1∗(42.576∗106/104)≈11.744Guass/cm5）当层厚h=0.5mm，软脉冲脉宽3*tp=3200us，测试样品为F919，所需梯度值Gs为：Gs=232003∗10−6∗0.5∗10−1∗(40.054∗106/104)≈9.363Guass/cm6）当层厚h=1mm，软脉冲脉宽3*tp=:3200us，测试样品为F919，所需梯度值Gs为：Gs=232003∗10−6∗1∗10−1∗(40.054∗106/104)≈4.681Guass/cm7）当层厚h=0.5mm，软脉冲脉宽3*tp=1200us，测试样品为F919，所需梯度值Gs为：Gs=212003∗10−6∗0.5∗10−1∗(40.054∗106/104)≈24.966Guass/cm8）当层厚h=1mm，软脉冲脉宽3*tp=:1200us，测试样品为F919，所需梯度值Gs为：Gs=212003∗10−6∗1∗10−1∗(40.054∗106/104)≈12.484Guass/cm二、核磁共振成像系统频率编码所要求梯度值计算频率编码梯度脉冲沿频率编码方向产生梯度场，使样品任意位置沿该方向的频率变得唯一。根据频率与位置间的对应关系，可得到该成像层面内频率编码方向上的位置信息。频率编码方向上的FOV由下式决定：FOVr=SWγ∗Gr其中，SW是信号接收带宽，γ是旋磁比，Gr是频率编码梯度值，频率编码梯度脉冲脉宽即信号的总采样时间ACQ=TD/SW。由上面公式可知频率编码梯度值Gr:Gr=SWγ∗FOVr由上可知：1）当SW=20KHz,FOVr=10cm,测试样品为H11，所需梯度值Gr为:Gr=20∗103(42.576∗106/104)∗10≈0.470Guass/cm2）当SW=40KHz,FOVr=10cm,测试样品为H11，所需梯度值Gr为:Gr=40∗103(42.576∗106/104)∗10≈0.939Guass/cm3）当SW=20KHz,FOVr=15cm,测试样品为H11，所需梯度值Gr为:Gr=20∗103(42.576∗106/104)∗15≈0.313Guass/cm4）当SW=40KHz,FOVr=15cm,测试样品为H11，所需梯度值Gr为:Gr=40∗103(42.576∗10/10)∗15≈0.626Guass/cm5）当SW=20KHz,FOVr=10cm,测试样品为F919，所需梯度值Gr为:Gr=20∗103(40.054∗106/104)∗10≈0.499Guass/cm6）当SW=40KHz,FOVr=10cm,测试样品为F919，所需梯度值Gr为:Gr=40∗103(40.054∗106/104)∗10≈0.999Guass/cm7）当SW=20KHz,FOVr=15cm,测试样品为F919，所需梯度值Gr为:Gr=20∗103(40.054∗10/10)∗15≈0.333Guass/cm8）当SW=40KHz,FOVr=15cm,测试样品为F919，所需梯度值Gr为:Gr=40∗103(40.054∗106/104)∗15≈0.666Guass/cm三、核磁共振成像系统相位编码所要求梯度值计算成像序列使用相位编码梯度脉冲和频率编码梯度脉冲来区分在样品某个层面内部的空间位置。由相关资料可知：FOVp=NE2∗D∗γ∗Gp其中，NE是相位编码步数，D是相位编码时间即相位编码梯度脉冲的脉宽，γ是旋磁比，Gp是相位编码梯度脉冲幅度。由上面公式可知相位编码梯度值Gp:Gp=NE2∗D∗γ∗FOVp由上可知：1）当NE=128,D=1ms,FOVp=10cm,测试样品为H11，所需梯度值Gp为:Gp=1282∗1∗10−3∗(42.576∗106/104)∗10≈1.503Guass/cm2）当NE=128,D=1ms,FOVp=15cm,测试样品为H11，所需梯度值Gp为:Gp=1282∗1∗10∗(42.576∗10/10)∗15≈1.002Guass/cm3）当NE=128,D=2ms,FOVp=10cm,测试样品为H11，所需梯度值Gp为:Gp=1282∗2∗10−3∗(42.576∗106/104)∗10≈0.752Guass/cm4）当NE=128,D=2ms,FOVp=15cm,测试样品为H11，所需梯度值Gp为:Gp=1282∗2∗10−3∗(42.576∗106/104)∗15≈0.501Guass/cm5）当NE=128,D=3ms,FOVp=10cm,测试样品为H11，所需梯度值Gp为:Gp=1282∗3∗10−3∗(42.576∗106/104)∗10≈0.501Guass/cm6）当NE=128,D=3ms,FOVp=15cm,测试样品为H11，所需梯度值Gp为:Gp=1282∗3∗10∗(42.576∗10/10)∗15≈0.334Guass/cma)当NE=128,D=1ms,FOVp=10cm,测试样品为F919，所需梯度值Gp为:Gp=1282∗1∗10∗(40.054∗10/10)∗10≈1.598Guass/cmb)当NE=128,D=1ms,FOVp=15cm,测试样品为F919，所需梯度值Gp为:Gp=1282∗1∗10−3∗(40.054∗106/104)∗15≈1.065Guass/cmc)当NE=128,D=2ms,FOVp=10cm,测试样品为F919，所需梯度值Gp为:Gp=1282∗2∗10−3∗(40.054∗106/104)∗10≈0.799Guass/cmd)当NE=128,D=2ms,FOVp=15cm,测试样品为F919，所需梯度值Gp为:Gp=1282∗2∗10−3∗(40.054∗106/104)∗15≈0.533Guass/cme)当NE=128,D=3ms,FOVp=10cm,测试样品为F919，所需梯度值Gp为:Gp=1282∗3∗10∗(40.054∗10/10)∗10≈0.533Guass/cmf)当NE=128,D=3ms,FOVp=15cm,测试样品为F919，所需梯度值Gp为:Gp=1282∗3∗10−3∗(40.054∗106/104)∗15≈0.355Guass/cm注：由于频率编码和相位编码两个方向上的FOV必须相等的原则(FOVp=FOVr),FOVp=NE2∗D∗γ∗GpGr=SWγ∗FOVr可得，Gp=NE∗Gr2∗SW∗D