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MRI的空间定位是利用梯度磁场完成的。就是在主磁场中再加一个线形的梯度磁

场，也就是使得主磁场中的场强（人体的宏观磁矩）有了一个从低至高的场强差距。

所以按照Larmor频率公式，射频脉冲激发产生共振的只会是其中一个符合Larmor频率

的组织层面。因为其他层面因为场强的不同，共振频率值（即磁旋比）也就不同了。

再进一步解释一下梯度磁场，在主磁场中施加了梯度磁场，是一个阶梯状的，

用数字来解释应更容易理解。我们以1.0的主磁场来做个说明，梯度磁场就是使得人

体组织在主磁场中有了从小递增到大的场强差距，即某一段的（就是施加梯度磁场的

这一段）磁场强度变成了0.98__0.99__1.0__1.01__1.02,也就是说在施加射频脉冲的

时候，只是针对于1.0场强的磁旋比，所以说也就只有场强是1.0的这个区域才能产生

共振。这就是梯度磁场的作用。所以也就出现了一个单层面共振信号。这也就是我们

说的达到了空间定位的目的。

在这里把梯度磁场的运行产生的方法说一下，以供个人理解参悟。就是在z、x

、y轴上分别放置与主磁场垂直或平行的2个环形或半环形的线圈，该两个对应线圈中

的电流呈相反方向流动，根据右手定律，线圈电磁与主磁场方向一致的会使主磁场一

侧的场强增高，而对应侧的电磁与主磁场方向相反，所以会使相应侧的磁场降低，从

而在z、x、y轴上出现线形梯度。

用于MRI空间定位的梯度磁场共有三个，横轴位（Gz）、矢状位（Gx）、冠状位

（Gy）。它们分别出现自上至下、自右至左、自后至前等不同的场强差别。梯度磁场

场强变化非常小，还是用1.0T的MRI机举例，每厘米变化仅仅0.01%。但是这就足够实

现我们的空间定位了。如果我们同时选择不同方位的梯度磁场（即Gz、Gx和Gy），则

会出现任意方位的斜位断层了。其实这就是我们在实际操作过程中看到的MRI影像任

意层面选择的基础原理。

梯度磁场的强度是可以控制的，就是说在需要不同的空间定位时，发射不同的

梯度磁场强度，这样在不用移动患者的情况下，就可以得出我们所要感兴趣的区域层

面了。当然通过这样的理解，我们也能推断出，射频脉冲的频率发射也是可以控制的

，根据不同的场强，我们可以控制的发射不同的脉冲频率，也同样可以得出我们感兴

趣的层面信息了。

我们已经知道了梯度磁场在空间定位的作用，接下来我们谈谈层面厚度的选择

。射频脉冲发射的射频波为脉冲性的，也就可以这样理解它所发射的射频脉冲并非只

包含一种频率，也就是说这个频率值不是一个绝对的数字，而是有一个频率范围的。

我们称作射频带宽。它与梯度磁场相应的场强区域相匹配时，就会出现有一定厚度的

层面内的质子产生共振。也因为这个带宽不可能是一个绝对的值，所以层面厚度就会

有一定的限度，不可能无限薄或厚。一般为3～20mm。

当磁场梯度一样时，发射的射频脉冲其频率带越宽，层面就越厚；频率带宽一

定时，则磁场梯度越大，层面厚度就越薄。所以说选择厚度时，可以通过改变频率带

宽度来调节。但是一般都是选用改变梯度大小来实现的。

也就是说改变梯度磁场强度及改变磁场梯度的大小，就是选择了层面位置及层

面厚度。在一般我们使用的MRI设备都是通过调节梯度线圈来完成的。（当然也有调

节射频脉冲的中心频率及频率带宽来实现层面位置与层面厚度选择的）

调节一下梯度线圈中对应线圈的直流成分的大小就可以改变梯度磁场的强度了

；调节一下梯度线圈中对应线圈的电流幅度（宽度）就可以改变磁场梯度的斜率（即

大小）了。进一步理解就是，对应线圈同时加大电流，则对应的磁场梯度的强度增加

。对应线圈电流调节，一侧增加，一侧减低，则对应的电流幅度增宽、斜率增大。

因为断层面有一定的厚度，在这个厚度范围内的上下质子群的的旋进频率必然

出现稍快或稍慢的情况，即会出现频率回波信号的不稳定，MRI图像不够完全清晰。

所以我们在梯度脉冲后再施加一个方向相反的相位重聚脉冲，以补偿上下质子群频率

信号幅度的不平等。（当然这一小段的内容都是属于MRI设备研制生产需要掌握的知

识，作为影像技术人员我们只要知道就可以了）

以上内容只是讨论了一个层面的回波信号总和。在一个层面上有128×256或

256×256个像素，针对一个单一的像素，需要在选择层面上进行二维平面定位。那么

我们就需要在MRI断层平面上进行空间编码。目前MRI使用的是频率编码和相位编码两

种方法。

我们在讨论频率编码和相位编码之前，先介绍一下各个MRI技术书籍关于这两个

编码方法的介绍。在MRI上岗考试指南这本书上，是先讲相位编码梯度磁场开始的。

而且两个编码梯度磁场的顺序也是这样的。但是在其他的书籍中的介绍却不是这样的

，多是以频率编码开始介绍。也就是说不同的书籍的解释，与MRI上岗考试指南的解

释是相反的。有的书上甚至混淆不清。在这里我们依照MRI上岗考试指南为标准加以

解释。

我们按照顺序先讲一讲相位编码梯度磁场。前面我们知道了梯度磁场的发生原

理。知道一个层面的选择，是因为有了一个磁场的梯度。按照Larmor定律，只有符合

共振频率的质子群才能产生共振。所以在这个有磁场梯度的磁场中，也只有一个层面

的场强符合Larmor定律，因此会产生共振。这时如果发射射频脉冲，那么参加共振的

质子群是整个一个层面的。

我们前面通过了解MR信号『磁共振信号的进一步解说 』，知道了某一体素的横

向磁化矢量在横向方位上的旋进，其频率波动传送到磁场周围的感应线圈产生感应电

流，得到了电流波动，然后得到了某一单个质子群（体素）的相位、频率和强度。

那么如果是一个层面的质子群产生的MR信号，周围感应线圈接收并产生的感应

电流，是无法分辨单个质子群的空间位置的。所以说，在一个层面的质子群定位后，

再在垂直于第一个梯度磁场的方向施加另一个梯度磁场，然后会形成在一个层面上其

中一排的质子群符合Larmor定律。这样施加梯度磁场的目的，就是把一个层面切割成

128或者256个列队（排列），从第一排（即第一列队）到最后一排（128或256列队）

，这样就形成了一个相位编码。而这个第二个垂直于第一个的梯度磁场就是相位编码

梯度磁场。相位编码梯度磁场的起始是：第一排的梯度磁场与选择这个层面的梯度磁

场场强一致，也就是说这个层面的第一排符合Larmor定律。在第一次共振结束后，再

选择第二排与这个层面的梯度磁场场强一致。依次类推。所以说每次共振都要选择一

个层面的一排，这样就会有一个时间长度了。避免不了的成像速度慢了。这里可以结

合前面的介绍『空间编码的思考』进一步理解。

当有了相位编码梯度磁场，在共振时也是这个层面的其中一排的质子群。那么

这一排的质子群，又是怎样划分单个体素的位置呢？这就需要频率编码梯度磁场了。

频率编码梯度磁场不同于相位编码梯度磁场，它的出现时间不同。它是在激发

符合Larmor定律的某一层面中某一排的质子群产生共振后，在停止射频脉冲后，施加

的梯度磁场。也就是说共振后的质子群即将发生核磁弛豫时，针对这一排的质子群施

加的一个磁场梯度。

在这里我们先不谈频率编码梯度磁场的运行原理，先把它的作用原理解释一下

。

频率编码梯度磁场的作用就是为了把一个层面中一排的（1排/256层面或1

排/128层面)质子群切割成256个单位体素。因为某一排的质子群有了磁场梯度，那么

这一排的质子群就有了不同的场强差别，我们调节梯度磁场线圈，把这个梯度磁场划

分成256个单位场强差别。这样通过运行操作就可以把每个体素在这一排质子群当中

进行空间位置区分了。

频率编码梯度磁场的运行原理有一些复杂，在这里的解释只是我个人的理解。

频率编码梯度磁场是在即将发生核磁弛豫时施加的一个梯度磁场，它使得在一

个层面上其中一排的质子群有了一个场强差距。在弛豫过程中，是因为停止了共振频

率，那么这些质子群就会受到主磁场的影响，回归到纵向磁化矢量，不再有共振频率

的作用了（当然质子群所释放的能量还是共振频率施加给质子群的能量）。这时会引

起场强大的质子群，从高能态转向低能态的速度慢。也就是说在弛豫过程中质子的进

动，场强高的比场强低的过程要长。再进一步理解就是，场强高的质子群在横向方向

旋转的周期多，场强低的质子群在横向方向旋转的周期少。那么会出现在横向方位的

旋进频率波动从多到少的差别，也就是有了256个频率波动值，这就是频率编码。而

每个频率波动值对应一个时间段，而这个单位时间段中的波动就能显示出每个单位体

素的相位、频率和强度了。这是一个从场强低到场强高的过程。

在频率编码梯度磁场停止后，这一排的质子群还是依照这个频率进动的。（这

是为了以后讨论自旋回波序列时，施加180°射频脉冲后出现的情况来进行铺垫的）

再画蛇添足一笔，这个有频率波动的变化，使得围绕周围的感应线圈所形成的

感应电流有了时间上的大的（即256个）波动变化。而在这个1/256的时间中也有单位

体素的本身信号波动（例如：磁矩大小、相应频率速度以及自由感应衰减等），这就

是我们说的单位体积（体素）的相位、频率和强度的测定了。

频率编码梯度磁场和成像总时间上是没有太大联系的，它只是把弛豫过程分割

开来。或者略增加频率编码梯度磁场，使得弛豫时间稍长，为了图像更加清晰。这个

时间几乎是可以忽略不计的。所以说我们在实际操作过程中，为了减短检查时间，是

没有必要修改频率编码梯度磁场的数值（256）的。