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三維核磁共振
實(shí)驗(yàn)?zāi)康?br />1. 了解相位編碼在多維核磁共振中的使用。
2. 自制樣品的三維核磁共振成像觀察。
3. 了解立體影像數(shù)據(jù)的各種閱讀和觀察方式。
4. 通過(guò)老鼠了解人體磁共振的診斷。
實(shí)驗(yàn)器材
實(shí)驗(yàn)儀器HT-3DNMR-25 核磁共振成像教學(xué)儀
三維核磁共振正交采集及反演軟件
三維核磁共振立體顯示軟件

實(shí)驗(yàn)原理
三維核磁共振成像的突出特點(diǎn)是能產(chǎn)生物體整個(gè)立體空間的像，而且在空間的三個(gè)正交方向均可達(dá)到很高的分辨率，是目前藥物研究領(lǐng)域和動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中重要的研究手段。三維成像可以避免因二維層選過(guò)厚而帶來(lái)的分辨率下降或因二維層選過(guò)薄導(dǎo)致信噪比下降等問(wèn)題，也不存在二維多層層選成像所固有的信息遺漏問(wèn)題。我們知道，二維多層層選成像在各成像層之間或多或少會(huì)存在干涉，要減少干涉就得增大間隙，增大間隙就會(huì)遺漏信息。因此，三維核磁共振成像是射頻效率*的成像方案，尤其對(duì)于靜止物體，是偽影極小分辨率*的成像方案。
三維核磁共振成像儀器框圖如圖（儀器裝置的原理圖）。三維核磁共振成像的時(shí)序圖如圖。
 
儀器裝置原理圖

三維數(shù)據(jù)采集是由一維的頻率編碼和二維的相位編碼組成，通過(guò) 次的采集（Np是列數(shù)，Ns是層數(shù)），得到三維的K空間，經(jīng)過(guò)三維傅立葉反演變換得到三維核磁共振圖像。采集全過(guò)程必須嚴(yán)格保證樣品固定不變和磁場(chǎng)不變，否則，將無(wú)法進(jìn)行三維反演。
 
三維核磁共振成像的SE序列時(shí)序圖

內(nèi)容及步驟
   儀器實(shí)驗(yàn)裝置采用的HT-3DNMR-25三維核磁共振教學(xué)儀，該教學(xué)儀是由恒溫磁鐵、電源、主機(jī)、計(jì)算機(jī)和操作軟件組成，以下將分別介紹各個(gè)組成部分。
  儀器介紹：
    恒溫磁體是由磁體、恒溫控制系統(tǒng)、梯度線圈、射頻線圈組成。電源是用來(lái)提供各種工作電源、恒溫系統(tǒng)的加熱電源及其梯度電流驅(qū)動(dòng)放大器電路；主機(jī)包括脈沖序列控制器和射頻系統(tǒng)（國(guó)外資料稱為譜儀）。它們的安裝過(guò)程如下：
1.連線：根據(jù)儀器組成介紹來(lái)連接。作為教學(xué)中需要跟蹤觀察的信號(hào)放在正面，正面連接如圖（正面連線圖）；其它電路連接放置背面，背面連接如圖（背面連線圖）。
 
正面連線圖

全面觀察脈沖序列需要用到4通道數(shù)字存儲(chǔ)示波器，而該示波器的價(jià)格是極其昂貴的，一般情況下全面觀察脈沖序列我們是不作要求的。如果有條件的話，可以將信號(hào)輸出、XYZ的梯度監(jiān)視輸出到示波器中觀察，是可以觀察到與圖（SE序列時(shí)序圖）一樣的信號(hào)。
2.連接完畢后可以將樣品放入探頭中，樣品一般是采用不易變質(zhì)的核桃。
 
背面連線圖
軟件介紹及實(shí)驗(yàn)操作：
1．共振頻率設(shè)置
上面步驟完成后我們就可以開(kāi)始運(yùn)行軟件程序。運(yùn)行軟件*步是進(jìn)行共振頻率設(shè)置。按下“參數(shù)設(shè)置”頁(yè)面，接著按下“自動(dòng)采集”，會(huì)出現(xiàn)采集的信號(hào)圖及傅立葉變換的頻譜圖，同時(shí)出現(xiàn)閃動(dòng)的“采集”字樣如圖（共振信號(hào)采集）。如果不出現(xiàn)采集圖說(shuō)明串行通訊口設(shè)置可能錯(cuò)誤，這時(shí)需要適當(dāng)調(diào)整串行通訊口：調(diào)節(jié)“頻率設(shè)置”中間的按鈕，直至出現(xiàn)圖中的圖形。頻率調(diào)節(jié)范圍是18.00-20.00MHz，均勻度調(diào)節(jié)在二維磁共振實(shí)驗(yàn)中已詳細(xì)描述，這就不累贅了。
圖（共振信號(hào)采集）
2．脈沖設(shè)置
如圖（脈沖序列設(shè)置），由于不同廠家生產(chǎn)的儀器存在一定的差異，我們需要根據(jù)廠家提供的參數(shù)來(lái)設(shè)置脈沖序列。
 
脈沖序列設(shè)置
2.1點(diǎn)擊三維成像切換界面，點(diǎn)擊三維采集后X、Y梯度相位編碼由-128mA掃描至126mA，掃描結(jié)束后采集自動(dòng)停止閃爍X、Y梯度電流顯示126mA。按三維富里葉變換（傅立葉變換廠家翻譯為富里葉變換）得到了三維立體數(shù)據(jù)。
 
圖（三維軟件界面）
2.2點(diǎn)擊水平面、冠狀面或矢狀面的層數(shù)選擇按鈕大圖顯示該方向該層數(shù)的二維圖，小圖顯示該層的具體位置。如果要得到各圖層，可以選擇盤(pán)符、文件夾、文件名進(jìn)行多層圖像保存。在文件夾下用縮略圖即可觀察多層圖片。如圖（核桃三維多層）。也可按下立體顯示觀察不同角度的立體視圖。立體顯示圖像自動(dòng)旋轉(zhuǎn)基本可以看清各個(gè)角度，也可停止旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)不同角度觀察，詳細(xì)見(jiàn)廠家的使用說(shuō)明書(shū)。
   
    核桃三維多層                        立體顯示軟件
3.小動(dòng)物三維磁共振觀察：
將麻醉或毒死的動(dòng)物放入儀器中，可以是小青蛙、鱔魚(yú)頭部或四周齡小鼠。下面以四周齡小鼠頭部和胸部為例。將四周齡小鼠放入儀器中（注意用塑料袋包好，以防組織液或血液流出日后腐爛發(fā)臭）。按上述操作得到三維磁共振數(shù)據(jù)，可以以不同方向多層保存，如圖（老鼠三維磁共振多層冠狀圖）和（老鼠三維磁共振多層矢狀圖），也可采用三維立體顯示如圖（老鼠三維立體圖）。
 
老鼠三維磁共振多層冠狀圖
 
老鼠三維磁共振多層矢狀圖

 
老鼠三維立體圖

注意事項(xiàng)
1.必須保證樣品固定不動(dòng)，老鼠必須深度麻醉或死亡，以免發(fā)生運(yùn)動(dòng)偽影。
2.在磁體熱穩(wěn)定后方可采集。

思考題
醫(yī)學(xué)影像臨床應(yīng)用中采用三維磁共振現(xiàn)在主要面臨的難題是什么。