1、第八节 K 空间的基本概念K 空间实际上是个数学概念，比较复杂。对于放射科医师来说，只需要了解一些 K 空间的基本概念和重要特征。K 空间的概念对于理解 MR 成像技术，特别是快速成像技术至关重要。一、K 空间的基本概念K 空间也称傅里叶空间，是带有空间定位编码信息的 MR 信号原始数据的填充空间。每一幅 MR 图像都有其相应的 K 空间数据。对 K 空间的数据进行傅里叶转换，就能对原始数据中的空间定位编码信息进行解码，得到 MR 的图像数据，即把不同信号强度的 MR 信息分配到相应的空间位置上（即分配到各自的像素中） ，即可重建出 MR 图像了。二、K 空间的基本特性下面就以矩阵为 256&
2、#215;256 的二维 MR 图像为例来介绍一下 K 空间的基本特性，二维K 空间又称为 K 平面。如图 18a 所示，二维 K 空间的两个坐标 Kx 和 Ky 分别代表 MR 信号的频率编码和相位编码方向。在二维图像的 MR 信号采集过程中，每个 MR 信号的频率编码梯度场的大小和方向保持不变，而相位编码梯度场的方向和场强则以一定的步级发生变化（图 18b） ，每个 MR 信号的相位编码变化一次，采集到的 MR 信号填充 K 空间 Ky 方向的一条线（图 18a） ，因此把带有空间信息的 MR 信号称为相位编码线，也称 K 空间线或傅里叶线。图 18a 中并未把所有 256 条 K 空间线
3、全部画出，仅画出几条作为示意。a b图 18 K 空间结构及相位编码梯度场变化示意图 图 a 为 K 空间填充示意图，图 b 为相应的相位编码梯度场变化示意图。一般的 K 空间是循序对称填充的。填充 Ky128 的 MR 信号的相位编码梯度场为左高右低，梯度场强最大。填充 Ky127 的 MR 信号的相位编码梯度场仍为左高右低，但梯度场强有所降低。保持梯度场方向不变，但梯度场强逐渐降低。到填充 Ky0 的 MR 信号时，相位编码梯度场等于零。此后相位编码梯度场方向变为右高左低，梯度场强逐渐升高，到采集填充 Ky128 的 MR 信号时，相位编码梯度场强达到最高。K 空间相位编码方向上 Ky0
4、的两侧的各 MR 信号是镜像对称的，即 Ky128 与 Ky128 的相位编码梯度场强一样，但方向相反，Ky127 与 Ky127 的关系也是如此，以此类推。从 Ky 方向看，填充在 K 空间中心的 MR 信号的相位编码梯度场为零，这时 MR 信号强度最大，主要决定图像的对比，而不能提供相位编码方向上的空间信息，我们把这一条Ky128Ky127Ky+128Ky+127Ky0KxKyKy128Ky127Ky127Ky128Ky0前后左右K 空间线称为零傅里叶线（Ky0） （图 18a） 。而填充 K 空间最周边的 MR 信号的相位编码梯度场强度最大（Ky 128 和 Ky128） ，得到的 MR
5、 信号中各体素的相位差别最大，能提供相位编码方向的空间信息（图 18a） ，而由于施加的梯度场强度大，MR 信号的幅度很小，因而其 MR 信号主要反映图像的解剖细节，对图像的对比贡献较小。从 K 空间中心（Ky0）到 K 空间的最周边（Ky128 或 Ky128） ，其间各条 K 空间线的相位编码梯度场是逐渐递增的，越靠近 Ky0 的 MR 信号幅度越大，越决定图像的对比，但能提供的空间信息越少；越靠近 K 空间周边的 MR 信号所含的空间信息越多，越决定图像的解剖细节，但 MR 信号的幅度越小，能提供的对比信息越少。简单的说，就是填充 K 空间中央区域的相位编码线主要决定图像的对比，而填充
6、K 空间周边区域的相位编码线主要决定图像的解剖细节。另外从 Ky0 向 Ky128 和 Ky128 的这两个方向上，各个 MR信号的相位编码梯度场递增的步级是一样的，仅梯度场的方向相反（图 18b） ，因此这两个方向上的 MR 信号或称相位编码线是镜像对称的，即 Ky128 与 Ky128 对称，Ky127 与 Ky127 对称，依此类推。从 Kx 方向看，即在每一条相位编码线的频率编码方向上，其数据是由从回波信号的采样得到的。因为回波信号在时序上是对称的，因此 K 空间的 Kx 方向也是对称的。另外，需要指出的是，许多人会把 K 空间的数据阵列与图像的阵列相混淆。其实这两者之间不是一一对应的
7、，K 空间阵列中每一个点上的信息均含有全层 MR 信息，而图像阵列中的每个点（即像素）的信息仅对应层面内相应体素的信息。总结一下，K 空间的特性主要表现为：（ 1）K 空间中的点阵与图像的点阵不是一一对应的，K 空间中每一点包含有扫描层面的全层信息；（ 2）K 空间在 Kx 和 Ky 方向上都呈现镜像对称的特性；（3）填充 K 空间中央区域的 MR 信号（K 空间线）主要决定图像的对比，填充 K 空间周边区域的 MR 信号（K 空间线）主要决定图像的解剖细节。三、K 空间的填充方式常规 MRI 序列中，K 空间最常采用的填充方式为循序对称填充，即在图 18a 中是先填充 Ky128，然后是 K
8、y127，Ky0，Ky127，最后为Ky128。熟知这一填充方式非常重要，如利用梯度回波 T1WI 序列进行肝脏动态增强扫描（NEX=1）,如果整个序列采集时间为 20s，则决定图像对比的 MR 信号的采集应该在扫描开始后第 10s，因而要想获得开始团注对比剂后第 25s 的肝脏动脉期，扫描的开始时刻需要提前 10s，即开始团注对比剂后的第 15s 就应该启动扫描序列。实际上，K 空间中相位编码线的填充顺序是可以改变的，我们可以采用 K 空间中央优先采集技术，即扫描一开始先编码和采集填充 Ky0 附近的一部分相位编码线，决定图像的对比，然后再采集决定图像解剖细节的 K 空间周边的相位编码线。这一技术在利用透视实时触发技术进行的动态增强扫描和对比增强磁共振血管成像（CE-MRA）时有较多的应用。除了循序对称填充的方式外，K 空间还可以采用迂回轨迹、放射状轨迹和螺旋状轨迹等其他多种填充方式。
