19.MRI成像原理1概述.ppt

磁共振成像原理 永州职业技术学院影像系 欧阳光 第一部分 MR发展史 MRI的发展史 1971年Damadian利用磁共振波谱仪对鼠的正常和异常组织进行研究. MRI的历史 二、MRI检查的优缺点 （一）、特点： 1、可进行各种参数成像，显示人体不同部位的解剖结构，用于各种疾病检查。 2、通过流动效应来评价血液和脑脊液的流动。 3、可通过特殊成像来进行功能成像。 4、可进行波谱成像，分析组织的化学结构。 （二）优点： 1、具有较高的组织对比度和组织分辨力； 2、可进行任意方位的层面成像； 3、多参数、多序列成像； 4、可提供代谢、功能方面的信息； 5、可进行多种特殊成像； 6、无电离辐射，对人体无创； 7、可使用对比剂进行组织增强； 8、对流动的体液进行测量。 多参数、多序列成像 任意方位的层面成像 丰富的诊断信息 血管成像 MR水成像 fMRI DTI （三）缺点： 1、空间分辨力较低； 2、检查时间长，效率不高； 3、有较多的检查禁忌证； 4、对含氢质子少的组织结构显示不佳，缺乏对比； 5、血管显示有一定的限度； 6、易产生多种伪影； 7、具有较强的噪音； 8、价格昂贵。 第二部分 磁共振的物理基础 产生磁共振现象的基本条件 原子核的特性 （一）、原子的结构 原子是由原子核及位于其周围轨道中的电子构成的，电子带有负电荷。原子核由中子和质子构成，中子不带电荷，质子带有正电荷。 自旋和核磁的概念 任何原子核都有一个特性，就是总以一定的频率绕着自己的轴进行高速旋转，我们把原子核的这一特性称为自旋（spin）。 磁性和非磁性原子核 如果原子核内的质子数和中子数均为偶数，则这种原子核的自旋并不产生核磁，我们称这种原子核为非磁性原子核。反之，我们把自旋运动能够产生核磁的原子核称为磁性原子核。 磁性原子核需要符合以下条件： （1）中子和质子均为奇数； （2）中子为奇数，质子为偶数； （3）中子为偶数，质子为奇数。 氢质子具有两个能态：低能态和高能态。这意味着一些氢质子绕自身轴进行自旋，产生一个磁场。另外一些氢质子以相反的方向自旋，并产生相反方向的磁场。如果原子核内有偶数个质子，则这些配对质子的磁场将会抵消，总磁场为零， 用于人体磁共振成像的原子 选择1H的理由有： （1）H1是人体中最多的原子核，约占人体中总原子核数的2/3以上； （2）H1的磁化率在人体磁性原子核中是最高的。从附表中可以看出，氢原子核（ H1 ）在人体中的摩尔浓度最高，达到99， 原子核和自旋 原子核 由质子和中子构成 氢原子核在人体内丰富，主要在存在于水和脂肪中 氢原子核对核磁共振最灵敏 自旋 原子核的重要特性 产生磁矩 静磁场的作用 为进入主磁场前，尽管每个质子自旋都产生一个小磁场，但排列杂乱无章，磁化矢量相互抵消，因此没有宏观磁化矢量产生。 如果把人体放入一个强大的静磁场（B0）中将会出现：①质子将沿着静磁场的方向排列，产生净磁化矢量；②质子在自旋的同时，以静磁场的磁力线为轴进行〝进动〞（或称〝旋进〞）。当开启一个B0时，其中，约有一半处于低能态质子沿着B0的方向排列，与B0的方向一致，指向N 极。另一半高能态的质子逆着B0的方向排列，指向S 极。此时，质子间的磁化矢量相互抵消，净磁化矢量为零。 进入主磁场后，质子自旋产生的小磁场与主磁场平行排列，经过一段时间之后一些逆B0方向排列的质子发生翻转平行同向者略多于平行反向者，最后产生一个与主磁场方向一致的宏观纵向磁化矢量。 磁场中的原子核 静磁场Bo的作用 *质子重新排列 同向的质子数 ＞反向的质子数 （低能态） （高能态） 进动和进动频率 陀螺在自旋力（以虚线为轴）与地球引力的相互作用下，不仅存在旋转运动，而且还出现绕着地球引力（以带箭头的黑实线为轴，箭头表示地球引力方向）的旋转摆动，这种旋转摆动的频率远低于旋转运动。 处于主磁场的质子也是一样，除了自旋运动外，还绕着主磁场轴（虚线，箭头表示主磁场方向）进行旋转摆动，我们把质子的这种旋转摆动称为进动 对于磁共振成像的来说，进动频率比自旋频率重要得多。进动频率也称Larmor频率，其计算公式为： ?＝?.B0 γ采用MHz/T，ω则用MHＺ表示。γ一般设为γ（H）＝42.6MHＺ/Ｔ。B0的单位采用特斯拉（T）。如果B0的强度是1.5T，氢质子的进动频率为： 处于低能级和高能级状态下的质子由于进动产生纵向和旋转的横向磁化分矢量 各质子旋转的横向磁化分矢量由于相位不同（在XY平面上的投影相互抵消）而相互抵消，没有宏观横向磁化矢量产生 因此，人体进入主磁场后被磁化了，但没有宏观横向磁化矢量产生，仅产生了宏观的纵向磁化矢量，质子含量越高则产生宏观纵向磁化矢量越大。MRI仪的接收线圈并不能检测到宏观