MRI k空间概念整理

残酷的温柔

以下内容为MRI期末复习笔记，仅供复习参考使用。

  
K空间概念

每次信号采集填充k空间的一行，通过改变相位编码梯度的强度，逐步填充整个k空间。
K空间为包含MR数据的阵列，也可定义为原始数据阵列相位编码轴和频率编码轴的交叉点
1、MR扫描得到的数据为谱空间数据，谱空间数据与空间数据位置无直接对应关系
2、k空间每一数据点或数据线都包含着整个图像的信息
3、数据点与施加的不同场强有关（静磁场和梯度场的叠加）梯度场分为相位编码梯度场和频率编码梯度场
4、k空间上半部和下半部为共轭对称，即两端相位编码梯度场幅度相等，极性相反（对称性）
5、k空间中心的信号比外围信号高，对图像对比度影响大；外围信号低，对空间分辨力影响大
6、k空间中央包含最大信号
         分析              中央行有信号峰最大值    当相位编码为y方向，中央行是在没有相位编码影响下获得的，没有产生散相,中间为0相位（可参照下面k空间的填充方式）          k空间的中央列对应每个回波信号的波峰    当自旋完全相位重聚时达到最大幅度（回波峰），则每行数据的中心对应每个回波的中心          梯度场对信号的影响    Gp和Gf都是中间值小、两边值大，使采集的信号呈现出中间信号高，四周信号低              高幅度梯度场：低信号，差异大——空间分辨率好              低幅度梯度场：高信号，差异小——信噪比好   

k空间的填充方式

【一般要求至少有65%的k空间得以填充，对于大多数标准成像，要求填充全部k空间。
完全填充k空间一次的情况叫1NEX或1NAQ，当只有部分K空间填充时，叫做部分NEX。】
相位编码填充方式：Gp由负最大幅度向正最大幅度变化

举例：SE序列：每一个TR（脉冲序列重复时间）填充k空间中的一条线，若要求256相位编码，则执行256次
其次，k空间有多种填充方式，不一定是顺序填充，具体看序列优化要求

部分NEX

  

• 根据 K 空间数据的共轭对称性进行重建，只利用部分的行数据（1/2 NEX，1/4 NEX），⼀般需要采集一半多
  ⼀些的数据进行相位校正，并且中央行必须要采集到  
  
• 提高了速度，但是 SNR 信噪比没有增加（可能下降），伪影增加，图像对比度没有变化（因 TE 和 TR 没有变化）  
  
• ⼀般用于定位像
  
  
  
  

部分回波

  

• 每个回波信号只采集了⼀部分（大于 50%），未采集的部分利用采集的部分的共轭对称性进行重建，可以使TE 更短，但 TR 不变  
  
• 速度没有变化，降低了 TE 时间，对于早期的回波能够提高 SNR，抑制 T2W 图像，降低流动伪影和磁敏感效应  
  
• ⼀般用于获得 T1W 图像，降低流动伪影和磁敏感效应的情况下
  
  
  
  TE缩短的解释：对回波没有采集完全,如上图所示，每行数据并没有采集满
  
  
  
  

两个技术的对比

         部分NEX    部分回波              speed    提高    不变          对比度    不变     T 2 T_2 T2​下降          SNR    不变或下降    会提高也可能不变          伪影    增加    降低流动伪影和磁敏感伪影    其他填充方式

半 FOV 成像

  

• 提高速度，隔行填充数据，K 空间的单元尺寸增加⼀倍，FOV 图像减半，K 空间尺寸不变，所以图像空间的像素大小不变
  
  
  
  

矩形矩阵扫描成像

  

• 提高速度，只填充靠近中央行的数据，K 空间的单元尺寸没有变化，FOV 图像不变，但 K 空间的空间尺寸减半，所以图像空间的像素增加⼀倍
  
  
  
  Ny代表只填了一半的数据，矩阵变小而FOV不变，则像素值变大
  

K空间与图像空间的关系

FOV（扫描野）

以x轴为方向讨论，不同方向的拉莫尔进动频率为：
  f x = γ B x = γ G x x f_x=\gamma B_x=\gamma G_x x fx​=γBx​=γGx​x
FOV 的中央列线上对应的磁场强度为 B0，左侧小于 B0，右侧大于 B0
则中央列上有最大频率
  x = F O V x / 2 x=FOV_x/2