[The Basics of MRI 5.5] 磁共振成像基本原理5.5

2021-02-24 CTMR技術園

一切權利歸原作者所有。

網站:https://www.cis.rit.edu/htbooks/mri/index.html

原著:Joseph P. Hornak, Ph.D.

翻譯:VictorIsJQS


Chapter 5

FOURIER TRANSFORMS

Fourier Pairs

傅立葉變換對

To better understand how FT NMR functions, you need to know some common Fourier pairs.  A Fourier pair is two functions, the frequency domain form and the corresponding time domain form. Here are a few Fourier pairs which are useful in MRI. The amplitude of the Fourier pairs has been neglected since it is not relevant in MRI. 

為了更好地解理傅立葉變換在核磁共振中的作用,需要先了解一些常用的傅立葉變換對。傅立葉變換對是一組函數——頻率域形式和其相對應的時間域形式。在此給出了一些在磁共振成像中非常有用的傅立葉變換對。由於磁共振成像與傅立葉變換對的振幅係數相關不大,因此在示例中我們暫且忽略傅立葉變換對的振幅係數。

*****************(一)*******************

Constant value at all time

時間常數函數

A DC offset or constant value.

直流偏置或常數值函數。

A delta function at zero.

頻率位於 0 的 δ 函數。

*****************(二)*******************

Real: cos(2πνt), Imaginary: -sin(2πνt)

實部:cos(2πνt),虛部:-sin(2πνt)

A delta function at ν.

頻率位於 ν 的 δ 函數。


*****************(三)*******************

Comb Function (A series of delta functions separated by T.)

梳狀函數(一系列時間域的 δ 函數,每相鄰兩 δ 函數間隔時間 T,即周期為 T)

A comb function with separation 1/T.

傅立葉變換後的頻率域函數也是梳狀函數,其頻率周期為 1/T。

*****************(四)*******************

Exponential Decay: e-at for t > 0.

指數衰減函數:e-at for t > 0.

Lorentzian
RE: a/(a2 + 4π2ν2)
IM: -2πν/(a2 + 4π2ν2) 

洛倫茲函數

實部:a/(a2 + 4π2ν2) 

虛部: -2πν/(a2 + 4π2ν2) 

%%%%%%%%%%%%%%%

【譯者注】

洛倫茲函數

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*****************(五)*******************

A square pulse starting at 0 that is T seconds long.

矩形脈衝,起於 0 時刻,持續 T 秒。

Sinc 

RE: (sin(2t))/(2t) 

IM: -(sin2(t))/(t) 

Sinc 函數

實部:(sin(2t))/(2t) 

虛部:-(sin2(t))/(t) 


%%%%%%%%%%%%%%%

【譯者注】

Sinc 函數

%%%%%%%%%%%%%%%

 原文對傅立葉變換對 Sinc-Rect 的補充:
Sinc-Rect

The more advanced student may be wondering about origin of this Fourier pair. The Fourier transform of a rectangular (rect) pulse of amplitude A and width To centered at zero time (t) is a sinc function of form

2 A To [Sin (2πνTo)]/(2πνTo)

When this function is offset by To such that the rect now starts at t = 0 and ends at t = 2To the Fourier transform becomes

exp(-i2πνTo) 2ATo [Sin ( π ν To)]/(2πνTo).

Expressing the exponential in terms of sine and cosine we have

[Cos(2πνTo) -i Sin(2πνTo)] 2ATo[Sin(2πνTo)]/(2πνTo).

Multiplying through we have a real component

Cos(2πνTo) 2ATo[Sin(2πνTo)]/(2πνTo),

and an imaginary component

-i Sin(2πνTo) 2ATo[Sin(2πνTo)]/(2πνTo).

The real component becomes

2ATo[Sin(2πν2To)]/(2πν2To)

using the identity

Cos(x) Sin(x) = 0.5 Sin(2x).

The imaginary component becomes

-i 2ATo[Sin2(2πνTo)]/(2πνTo).

Adopting the symbolism of Chapter 5 where the pulse has width T instead of 2To we have

RE: (sin(2πνT))/(2πνT)

and

IM: -(sin(πνT))/(πνT).

*****************(六)*******************

Gaussian: exp(-at2)

高斯函數:exp(-at2)

Gaussian: exp(-22/a) 

高斯函數:exp(-22/a) 


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【譯者注】

高斯函數

註:此圖來自 Wikipedia.org

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