全国2011年1月高等教育物理工自考试题.pptVIP

射频场空间不均匀性的定性分析与定量计算 什么是射频场的不均匀性？ 我们知道在核磁共振成像仪中主磁场存在难以完全消除的不均匀度，同样射频场也存在某种程度的不均匀性，尽管不如主磁场的不均匀性对信号及图像的影响大，但射频场的不均匀性对图像质量也有影响。射频场的不均匀性可分为空间不均匀性和频率不均匀性。频率不均匀度需要通过提高射频功率得以减小，但不能完全消除。空间不均匀性与射频线圈的形状有关，可以通过优化设计得以减小。空间不均匀性很难通过直接测量得出结果。 本论文利用台式核磁共振成像仪测量磁共振信号，通过理论分析，得出间接测量射频场空间不均匀性的方法，并通过实际测量和相关数据分析和计算，得出射频场的空间不均匀程度。 射频场不均匀性的概念 我们知道核磁共振成像仪的主磁场存在无可避免的不均匀性，主磁场的不均匀性可以通过匀场等手段使主磁场的均匀度得以改善。其实射频场也存在某种程度的不均匀度，我们知道，静磁场的不均匀性是加快磁化强度在旋进过程中的衰减。与此对应，射频场的不均匀度的效应是加快射频脉冲对磁化强度的衰减作用。射频场的作用时间越长，磁化强度的衰减效应就越明显，那这种衰减是怎么产生的呢？ 有两种因素，一种是射频场激发的偏执效应。由于射频脉冲存在频带展宽，而不同频率的射频对应不同强度的射频激励，硬脉冲的频率域图如下图像所示。在下图中，中心频率是f0, 在f0两边的射频激励强度比中心频率f0点的射频激励强度低，所以不同拉莫尔频率的核所受到的激励强度也就不一样，这就是采用纯净水作为实验样品的主要原因，避免化学位移的影响。 而且射频激励脉冲的脉宽越窄，其频率展宽就越宽，偏置效应就越发不明显。上述整个谱得不到均匀激发的“频率不均匀性”不应归结于射频场的空间不均匀性，而是FT-NMR的一种本征效应。所以射频激发的偏置效应不是由射频场的不均匀度引起的。 另一种是射频场的空间不均匀性（也就是我们所说的射频场不均匀性）。它主要是由射频线圈的形状、大小、材质、扎数、绕法等硬性条件决定，当核磁共振成像仪的射频线圈制成之后其空间不均匀度就已经不能改变，线圈内空间不同位置的射频场强度会有无法避免的差别。当主磁场的均匀度可以通过匀场得以提高时，射频场的不均匀度却没办法提高，但是认识到射频场的不均匀性有着重要的意义。 射频场不均匀性的测量方法 既然射频场存在不均匀性，那么怎么测量其不均匀度呢？在普通大型医用核磁共振成像仪中测量主磁场不均匀度与射频场不均匀度可以采用专门的工具（如特斯拉计）进行直接测量。但是台式核磁共振成像仪，由于其射频线圈孔径很小，缺少相应的专门测量工具，进而无法进行直接测量。 所以射频场的空间不均匀度（也即射频场不均匀性）需要采用间接测量法进行测量。间接测量法是根据射频场不均匀度会导致脉冲信号幅值发生衰减的原理，同时考虑主磁场不均匀度的干扰。 具体方法是采取角度不同相位相同的射频激励脉冲 （如90°相位脉冲），90°、450°、810°、1350°......的硬脉冲进行射频激励，之后采取它们的信号幅值，由第一章阐述的射频场不均匀度的概念可知，所得的信号幅值会呈现一定的衰减规律。这种衰减主要是由于射频场的不均匀度引起，由于在脉冲施加期间有主磁场的不均匀度和核子本身的横向弛豫影响，尽管这种影响很小但是也要考虑。得出数据后进行分析，避开主磁场不均匀度的影响后的衰减规律就是由射频场不均匀度导致。 具体操作步骤 1.恒温 （1~5简要阐述） 2.选合适的试验样品（纯水） 3.启动操作软件 4.匀场操作（测得主磁场不均匀度4.26ppm） 5.确定90°脉宽，以及其他相关脉冲的脉宽。 6.脉宽校正（理由） 7.测量样品（纯水）的T2值。 测得T2 =2327.2 ms 脉冲 理论脉宽P1 （s） 90° 22.0 270° 66.0 450° 110.0 630° 154.0 810° 198.0 990° 242.0 1170° 286.0 1350° 330.0 1530° 374.0 1710° 418.0 1890° 462.0 2070° 506.0 2250° 550.0 脉冲角度 理论脉宽P1 （s） 校正脉宽P （s） 测得最大信号幅值 90° 22.0 22.0 230 270° 66.0 66.0 225 450° 110.0 110.0 224 630° 154.0 154.0 216 810° 198.0 196.0 214 990° 242.0 242.0 202 1170° 286.0 284.0 200 1350° 330.0 327.0 184 1530° 374.0 371.0 178 1710° 418.0 414.0 159 1890° 462.0 460.0 15