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这是一篇有故事的文章  当把氢质子放在一个静磁场中时，质子磁矩将受到外磁场力矩的作用，为了到达势能最低，磁矩将尽可能顺着外磁场的方向（平行），但实际上质子磁矩在外磁场中总是与静磁场存在着一定的角度，且在力矩的作用下按着特定的频率（拉莫尔频率）绕外磁场运动（进动）磁共振成像之见微知著，且对于一个拥有大量氢质子的系统而言，每个处于低能级的氢质子的进动频率是相同的，但位置是随机分布的，且是等几率分布（相位不同） 在平衡状态下，研究整个系统，横向磁矩由于相位不相干而互相抵消（横向磁矩等于0），纵向磁矩因相位相干具有纵向净磁化矢量。相对于外磁场而言，氢质子的磁矩是微不足道的，为了检测氢质子的磁矩，应使其偏离外磁场。当沿着横向平面（假定y轴）方向施加一个射频脉冲且脉冲的频率等于氢质子的进动频率，此时低能级吸收能量跃迁到高能级，对于氢质子磁矩而言将会存在两种运动，一是绕静磁场运动（进动），二是绕射频场运动（章动），因章动的存在，此时质子横向磁矩将发生相位相干（横向磁矩不等于0），可以这么说：进动让纵向磁矩不等于0，章动让横向磁矩不等于0（见下图）。宏观表现为净磁化矢量向着横向平面偏转，产生宏观横向磁化矢量（见下图）当射频脉冲停止后，质子横向磁矩将恢复到平衡状态（相位不相干），总的宏观横向磁矩将逐渐衰减0，此过程称为弛豫。且可以得出宏观横向磁矩变化的方程。 在脉冲停止后横向磁矩因散相（相位不相干）而发生大小的衰减，因外磁场的原因将绕着外磁场发生进动（拉莫尔频率），所以横向磁化矢量不仅大小在改变，方向也在改变。如果此时放置一个面积为S的闭合线圈，为了使产生的电动势最大，闭合线圈应与平行于静磁场、垂直于横向平面，根据法拉第电磁感应定律可知让变化的横向磁矩切割线圈将会产生感应电动势，也就是电信号，借此我们便可知道磁矩的相对大小。我们先假设横向磁矩的大小不变，仅方向改变，那横向磁矩将在特点频率下做圆周运动且切割线圈（见下图） 现在我们将整个由大量氢质子集合的系统，分成有限个小系统，当停止射频脉冲后，接通线圈将产生自由衰减信号，如果此时采集信号，那采集的信号将是整个系统的信号，也是有限个系统相同的信号，无法确定信号的空间位置（见下图），根据信号衰减公式我们可知，信号的大小正比于频率的，所以为了区分每个位置的信号，应在每个位置施加不同的频率。对于目前改变每个位置频率的方法是施加双极性线性梯度场，以改变磁场的方式间接改变频率(见下图)
对于整个由大量氢质子集合的系统而言，当停止射频脉冲后，接通线圈将产生自由衰减信号，衰减的原因是质子磁矩散相，造成散相的原因一是发生横向弛豫（发生在质子内部：T2弛豫），二是磁场不均匀，此时发生的衰减不是真正的衰减（T2*弛豫），如果在此时采集信号将不是真正反应质子之间的弛豫，且在施加线性梯度也会造成磁场的不均匀，为了消除磁场的不均匀性（无论是静磁场本身还是梯度场造成），目前的方法是施加一个180°的聚焦脉冲，其作用是消除磁场不均匀性带来的散相，所以聚焦脉冲的施加和线性梯度场在序列时序上排序及其重要（见下图）
据前所述，频率编码在采集信号的时候施加在某个方向，这个方向上的氢质子便获得了空间位置，此时只是获得一维的空间位置，为了获得二维空间的位置，需在另一个方向进行定位，解决的办法就是在频率编码前施加的相位编码，相位编码的本质也是频率编码，因为物体按着一定频率转动必将产生相位，频率不同相位将不同，所以在另一个方向进行的定位也是依靠频率的改变记录相应的相位来进行定位。所以在采集完一个信号时这个信号包含了频率编码方向上的空间位置和相位编码方向上的空间位置，但是只有一次相位编码获得的图像很难具有高信噪比和高空间分辨率，为了获得较高的信噪比和空间分辨率目前所使用的方法是进行多次相位编码，每次使用的梯度场强弱不一样，对应不同的相位偏移（通过改变强度从而改变频率，，间接改变相位），以数学得角度思考，要确定编码方向上的多少个位置就要编码多少次。（见下图）
总结两梯度：施加时间不同：相位编码在信号衰减时施加，频率编码在信号采集时施加；方向不同：在二维平面上，两个梯度互相垂直；变化不同：频率编码基本上按着一定的周期采集，相位编码每采集一次相位改变一次，见下图。
K空间：到现在我们便已经知道了要确定一个由氢质子构成的二维平面里质子的空间位置，需在平面两个方向施加梯度场：一个频率编码、一个相位编码。值得注意的是：每采集一次信号就编码一次相位，但在频率编码方向可以进行多次采样，简单的来说就是：多个频率编码服务于一条相位编码。所以在接通线圈进行信号采集的时候，此时的信号就包含着频率和相位，且一个信号代表着整个平面的信息。但此时接受的是模拟信号（电信号），需要转换成数字信号才能被计算机计算，因整个系统靠的是频率来进行成像的，所以为了计算便利用傅里叶变换将时域信号转换成频域信号，用来存放频域信号的地方就被称为K空间，K空间是一个二维频率空间，一个轴代表频率编码、另一个轴代表相位编码，相位每编码一次就填充K空间的一条线，但频率编码却是因频率采样而被填充完整。见下图
我们知道了K空间以后，如何重建出图像的了？当把所有的相位编码和频率编码采集完成填充整个K空间后，便可利用数学计算重建出整幅图像。见下图
其实K空间就是一个存放频率的空间，当把空间填满后经过计算便可重建出图像，个人认为其中最要的就是存放频率的方式，我们知道相位编码梯度运行一次产生一条相位编码线，频率编码运行一次采集多个信号样本，我们知道在下一个回波产生前是运行了一次相位编码和频率编码的，如何把前一个回波安置在K空间的位置成为了关键，这里我们要知道两点：一是相位编码梯度场的强度在每一次都是不一样的，造成的质子散相的快慢就不一样，强度高散相快，此时采集的信号就比较小，对比度低，但是因为散相快，所以质子间的差异就大，分辨率就高；二是因为频率编码在采集信号的时候施加的，此时质子是先聚相然后在散相的，所以采样的信号强弱是由弱变强，再由强变弱。知道了这两点后，就知道了在填充整个K空间时每个回波后面的代表是不一样的（信号强决定对比度，信号弱决定分辨率）。K空间是一个二维空间，规定了空间中央决定对比度，周围决定分辨率。因为信号采样是从线圈接通时就开始的，所以对于在频率编码方向上来说回波中心信号最强，且每次采样顺序不变，但对于相位编码来说，因为相位在-Π~Π间改变，所以每次采集可以决定先采集哪个相位。到这里我们就已经知道了因梯度的特点可以选择空间填充方式，简单来说K空间的填充就是编码线的放置（数据点），目前大体分为两类：笛卡尔和非笛卡尔填充（见下图）。且K空间具有对称性（见下图），为缩短扫描时间埋下了伏笔。
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