人体组织在电磁场的作用下,会呈现出一定的电磁特性,即电特性和磁特性。电特性又称为介电特性,包括相对介电常数ε和电导率6。磁特性是指组织的磁导率μ。一般而言,生物组织的磁导率μ与真空磁导率μ0接近,因此可将生物组织的磁导率μ看作为常数然而,在时变电磁场的作用下,人体组织的介电特性还与电场Eejωt的频率密切相关,此时生物组织的复介电常数可以表示为式中实部ε’(ω)为相对介电常数,虚部ε"(ω)为损耗因子,描述的是组织消耗能量的能力。一般情况下,很难求解出生物组织的损耗因子ε",故常用等效电导率表示生物消耗能量的能力。相关科学文献指出,人体组织的介电特性还与组织内离子浓度,蛋白质含量及结合水与自由水的比例,组织温度等因素密切相关。当人体组织的生理或者病理状态发生改变时,组织的介电特性也会随之改变。因此,生物组织的介电特性不仅与频率相关,同时还受组织含水量、组织类型及组织结构等的影响。在磁共振成像系统中,由于人体不同组织、器官具有不同的电磁特性(磁导率,电导率和相对介电常数),自由空间中均匀分布的射频电磁场与人体组织相互接触后将会产生抗电效应,变为不均匀。此外,随着静磁场B0场强的升高,特别是在高场磁共振中,射频电磁波波长与人体组织尺寸接近,将产生驻波效应,导致人体内射频场扭曲。这些复杂的机制使得原本在自由空间均匀分布的射频场,在加载人体组织、器官后,往往变得不均匀。在磁共振成像中,B1场的不均匀分布会降低图像的对比度、信噪比,进而降低图像的质量,不利于医生的诊断。B1 mapping技术是在传统磁共振成像技术基础上,通过检测包含射频场空间分布信息的磁共信号,来计算得到人体组织各处B1场分布的成像技术,也是近年来磁共振研究的热点之一。利用B1 mapping技术快速、准确获取B1场分布对于许多磁共振应用和研究有着重要的意义。第一、用于评价磁共振射频发射线圈的质量,射频发射线圈产生的B1场均匀性直接决定着磁共振图像质量的优劣,高质量的射频发射线圈将产生均匀性更高的B1场,进而产生更高质量的磁共振图像,通过B1 mapping技术测量到的B1分布可作为评判射频线圈的优劣的一个指标；第二、并行成像中B1场匀场技术的应用,在并行成像中,为了在成像区域内取得均匀性更高的B1场,常常需要对每个通道产生的B1场进行调整,利用B1 mapping技术测得的B1场分布可为每个通道的B1场调整提供参考方向,此外还可以通过B1场匀场技术提高B1场分布的均匀性,将局部SAR值降低在安全标准内；第三、用于修正T1、T2和质子密度图像,B1场的不均匀导致的成像区域内翻转角差异将有可能会掩盖病变组织与正常组织本身的T1、T2和质子密度的差异,从而降低T1、T2和质子加权图像诊断的可靠性。准确的测量B1场的分布对于T1、T2和质子加权图像的修正有着重要的意义；第四、应用于人体组织介电特性断层成像(MR EPT), B1 mapping技术作为磁共振介电特性断层成像的基础之一,其成像质量直接影响着MR EPT技术算法的精度。磁共振电特性断层成像(MR EPT)是在磁共振成像系统基础之上,通过测量携带生物组织介电特性信息的射频B1场的分布,来重建出人体组织介电特性的成像方法。这种全新的、无需外加电流注入人体组织内的介电特性测量方法源于1991年,Haacke等学者发现自由空间下均匀分布的射频场B1在人体组织内分布不均匀,是人体组织的介电特性与电磁场相互作用的结果。因此,Haacke等人认为可从磁共振图像中得到人体组织介电特性分布。2003年,Wen等人发现高场磁共振下射频场B1的扰动与人体组织电导率σ、相对介电常数εr之间的直接联系,提出了一种基于赫姆霍兹方程的算法。2009年,Katscher等学者以安培定律为基础,提出了一种全新的人体组织介电特性的测量方法,并实现了人体头部组织介电特性的活体测量(3 T磁共振)。同时,Katscher等人将这种全新的人体组织介电特性成像方法命名为人体组织介电特性磁共振断层成像,其成像的质量由磁共振射频场成像技术和磁共振介电特性断层成像算法共同决定。虽然介电特性磁共振断层成像技术目前仍然存在不少缺点,但因MR EPT技术具有无需注入外加电流,即可无创的实现人体组织介电特性成像的优点,是近年来磁共振研究的热点之一本论文首先从理论上研究目前几种常见的B1 mapping技术及MR EPT的基本原理。接着以DAM和satTFL两种B1 mapping技术为代表,研究其在不同介电特性体模和人体头部中的B1场成像,同时将实测结果与FDTD仿真比较,研究、分析DAM和satTFL两种B1 mapping技术的差异性。通过计算它们的B1场缩放系数R和平均相对差异系数MRD,发现在低介电特性体模B1场成像中,DAM、satTFL与FDTD仿真的B1场缩放系数R差异较小,且有它们的MRD在10%以内；然而在高介电特性体模和脑脊液B1场成像中,DAM的B1场缩放系数R要高于satTFL和FDTD仿真的B1场缩放系数R,且有DAM的MRD高达21%。此外,本文还在FDTD仿真条件下,研究了简化MR EPT算法在不同介电特性体模和人体头部中的介电特性重建效果。实验结果显示在低介电特性体模中,MR EPT的相对介电常数和电导率的重建误差分别为0.01和0.003 S/m；在高介电特性体模中,MR EPT的相对介电常数和电导率的重建误差分别为0.1和0.01 S/m；在人体头部感兴趣区域,MR EPT的相对介电常数和电导率的重建误差分别为2.5和0.03 S/m,重建误差在可接受范围内。本文的研究结果为选取合适的B1 mapping技术提供一定的参考作用,同时为推动MR EPT技术的实用化进程提供基础技术支持。