Методы формирования изображений

Используются следующие методы формирования ЯМР изображений (рис. 4.16)

1. Последовательная выборка по точкам. Селективное возбуждение единственного выделенного элемента объема. Для построения всего изображения необходимо последовательно просканировать весь объем. Однако чувствительность этого метода очень низкая, а время получения изображения оказывается очень большим.

2. Последовательная выборка по линиям. Для увеличения чувствительности возбуждают и наблюдают одновременно целую линию элементов объема. Для получения дисперсии частот вдоль этой линии накладывают градиент статического продольного магнитного поля, в результате координата и частота оказываются однозначно связанными. Восстановление изображения по зарегистрированному сигналу s (t) осуществляется с помощью преобразования Фурье (по амплитудному спектру)

3. Последовательная выборка по плоскостям. Чувствительность еще более возрастает. А время построения изображения падает. Восстановление изображения осуществляется через двумерное преобразование Фурье. Иногда также применяют метод реконструкции по проекциям. При этом поворачивают направление градиента магнитного поля и получают проекции изображения на направление градиента, по которым восстанавливают изображение. Для увеличения чувствительности возбуждают и наблюдают одновременно целую линию элементов объема. Для получения дисперсии частот вдоль этой линии накладывают градиент статического продольного магнитного поля, в результате координата и частота оказываются однозначно связанными. Восстановление изображения по зарегистрированному сигналу s (t) осуществляется с помощью преобразования Фурье (по амплитудному спектру)

4. Одновременное сканирование всего объема. Чувствительность метода самая высокая, однако, при этом предъявляются очень высокие требования по отношению к объему получаемой информации.

Рис. 4.16 Методы получения ЯМР изображений

Рассмотрим наиболее распространенные методы формирования изображениипри последовательной выборке по точкам. При этом используют следующие методы:

1. Избирательное возбуждение элемента объема.

2. Неизбирательное возбуждение и избирательное разрушение нежелательной намагниченности.

3. Избирательное наблюдение отдельного элемента объема.

Среди этих методов отметим метод чувствительной точки (метод Хиншоу), при этом используют неселективные возбуждающие импульсы и расфокусировку нежелательной намагниченности с помощью зависящих от времени градиентов магнитного поля. Используют 3 зависящих от времени градиента магнитного поля (один из них показан на рис. 4.17).

Рис. 4.17 Метод чувствительной точки

ЯМР с фокусирующим полем

В этом методе создают поляризующее поле B_z, причем высокая однородность поля имеет место только в одной точке, в остальном объеме поле имеет сильную неоднородность. В результате большая часть объекта дает вклад в широкий фоновый сигнал в частотной области (рис. 8.18). В то же время около седловой точки имеет место вклад на единственной частоте. Фоном можно пренебречь. В этом методе для сканирования всего объема перемещаю относительно магнитного поля сам объект.

Рис. 4.18 ЯМР с фокусирующим полем

Метод чувствительной линии. В этом методе вместо трех градиентов магнитного поля, зависящих от времени, создают лишь два. Еще один статический градиент прикладывают вдоль продольной оси z. Импульсы возбуждают весь объем, однако вся намагниченность, кроме одной линии (чувствительная линия) разрушается (рис. 4.19).

В большинстве случаев медицинской томографии достаточно получать плоские срезы исследуемого объекта. Для этой цели также применим метод восстановления по проекциям. Пусть есть две трубки, наполненные водой. С помощью градиента магнитного поля выделяют слой (если градиент направлен вдоль оси z, то слой будет перпендикулярен этой оси). Затем его возбуждают и создают градиент в плоскости слоя, направление которого меняют. Можно получить набор спектров, соответствующих набору проекций объекта на направление градиента (рис. 4.20).

Рис. 4.19 Метод чувствительной линии

Рис. 4.20 Метод реконструкции по проекциям

Еще один метод получения двумерных изображений основан на двумерном преобразовании Фурье. Последовательно во времени создают три статических градиента. Плоскость выделяется приложением селективного импульса в присутствии градиента магнитного поля g_x (это плоскость, параллельная плоскости yz). Этап эволюции происходит в присутствии градиента g_y _,а регистрация в присутствии g_z. Проводят серию экспериментов, изменяя t ₁и t ₂ с шагом Δ t (рис.4.21).