PSF Analysis

这里最重要的概念就是K-space的权重,我这里拿弛豫导致的衰减权重为例: 我们知道k-space图并不是一次性采集完成的。在采集窗口内,我们的信号是逐渐衰减的。 我们一般先采集k-space的中心部分(这代表了低空间频率的信号,决定了图像的对比度),然后再采集外围部分(代表了高空间频率信号,决定了边缘的锐度)。为了刻画这种衰减现象,我们需要使用更加精确的数学建模来描述,这时就引出了PSF.

s(t)=m(r)et/T2(r)ei2πk(t)tdrs(t) = \int m(\vec r) e^{-t/T_2^*(\vec r)}e^{-i2\pi\vec k(t)\cdot\vec t}d\vec r 忽略不同组织弛豫时间的差异: s(t)=et/T2m(r)ei2πk(t)tdr=M(k(t))et/T2s(t) = e^{-t/T_2^*}\int m(\vec r)e^{-i2\pi\vec k(t)\cdot\vec t}d\vec r=M(\vec k(t))e^{-t/T_2^*} 我们知道k的轨迹是随时间变化而变化的,因此k\vec k实际上是时间t的函数,而我们因此也可以用k来反表示t,也就是: t=v(k)t = v(\vec k) 最终得到: M^(k)=M(k)ev(k)/T2\hat M(\vec k ) = M(\vec k )e^{-v(\vec k )/T_2^*} 由此可以得到卷积核: m^(r)=m(r)F1{ev(k)/T2}\hat m(\vec r ) = m(r) *\mathcal{F}^{-1}\{e^{-v(\vec k )/T_2^*}\}

如果从中间向外采集,那么对比度会明显,但是图片会变得模糊。 如果从外向中间采集,那么图片会变得边缘清晰,但是对比度不足,变得发灰。

关于离共振,化学位移等建模,教程中过于理想化,这里就不作记录了。

Artifacts(伪影)

混叠Aliasing

过小的视野(采样步长过大),根据亏奈特采样定理,有些大于最大采样频率的信号会混入其中。在频率编码方向上,由于采样连续,可以通过模拟低通滤波器去除高频成分。但是相位编码方向,由于采样本身离散,无法去除高频信号,导致混叠现象。

在多rf线圈的并行成像中,我们可以通过精确的建模消除混叠,但是如果有一些疏漏,仍然会出现混叠。

吉布斯环Gibbs Ringing

理论上的k-space是无限大的,但是由于采样点有限,我们必然会对k-space做一个截断,那么在重建时,由于丢失了外围的描述锐度的高频信号,可能会在边界处产生模糊(吉布斯环),我们可以通过添加窗函数缓解这种现象(处理方法和时域信号截断十分相似)。

运动伪影

这个很好理解,不多赘述,不过确实有很多特定的描述伪影的标准,之后可以详细了解。

Spike noise , Zipper(应当避免)

Spike noise在k-space上表现为一个亮点,可能是机器硬件故障导致的。在空间图像上展现为斜向条纹. Zipper可能是环境封闭性破坏,外部固定频率信号泄入造成的。比如各种电子产品产生的固定频率信号,在空间图像上展现为拉链状亮纹,和频率编码方向垂直。

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