《磁共振一般原理.ppt

磁共振的物理基础 1.核磁 质子、中子或质子和中子数不成对的原子核，高速自旋时产生的磁矩，相当于一个微型磁棒。 2.磁化 如将生物组织置于一个大的外加磁场中（又称主磁场，用矢量Ｂ０表示），则质子磁矩方向发生变化，结果是较多的质子磁矩指向与主磁场方向相同，而较少的质子与B0方向相反，与B０方向相反的质子具有较高的位能。常温下，顺主磁场排列的质子数目较逆主磁场排列的质子稍多，因此，出现与主磁场B０方向一致的净宏观磁矩Ｍ，如图所示。 3.拉莫尔进动 处在外磁场中的核磁矩方向，并不完全朝向主磁场方向，而是象受到地球引力的旋转的陀螺一样，进行着以外磁场的方向为轴的旋进和高速自旋的复杂运动。 方程 ｆ＝ｒ·Ｂ０/２π ｆ：进动的频率 Ｂ０：主磁场强度 ｒ：旋磁比（对于每一种原子核是恒定的常数） 4.共振 处于平衡状态的净磁矩,并不能在接收线圈中产生信号,该磁矩在具有拉莫尔频率的90oRF脉冲的激励下旋进到XOY平面,也即垂直于主磁场的方向。 5.磁矩的分量 被激励的质子群的宏观磁矩分别投影在Ｚ轴和XOY平面上形成两个分量： Ｍz、Ｍxy 6.弛豫 射频脉冲停止后,已吸收能量发生共振的质子群磁矩释放能量,回到原平衡状态的过程称弛豫过程.分Mz、Mxy的还原为纵向、横向弛豫，弛豫时间Ｔ１、Ｔ２的定义见图示 7.人体部分组织Ｔ１、Ｔ２值 8.磁共振信号 90oRF脉冲使质子净磁矩旋进到XY平面,脉冲停止后,RF线圈将探测到弛豫过程所产生的信号,该信号逐渐减小,称为自由感应衰减(FID) 9.信号与频谱 对于一个单一正弦信号可用其幅度和频率描述,而对于一个复杂的信号可用其频谱来描述,即把信号进行分解为各种不同的频率成份和不同的幅度.也即把随时间变化的幅度函数变成随频率变化幅度函数(二维付立叶变换，2DFT) 10.自旋回波 由于磁场的不均匀使90o脉冲后的宏观净磁矩很快相位离散,在TE/2后,施加180oRF脉冲使相位重聚,并出现可测量的MR信号. 磁共振成像的基本原理 当RF脉冲停止时，MR信号就可接收到了。问题是：接收线圈范围内的所有原子核会以相同的频率辐射信号，并且不会携带任何空间位置信息。 为了重建图像，必须确定组织间的空间位置，涉及两个方面： １）层面选择 ２）层面上共振信号的空间编码 １.层面选择 由于共振频率是磁场强度的函数，在人体长轴方向上附加一梯度磁场Ｇｚ，则每一横断面的共振频率均不一样，层面厚度取决于磁场梯度和射频带宽。 2.相位离散与相位重聚 由?＝?Ｂ，被选层面的自旋磁矩的旋进频率将有微小差异，并呈螺旋楼梯的台阶状散开，为了获得最大信号强度，采用一相反极性的梯度磁场，使该层自旋磁矩相位重聚。 ３.频率编码 垂直于Ｇｚ梯度的Ｇｘ频率编码梯度使得信号共振频率沿Ｘ轴增加，经ＦＴ，各点的信号强度描点连线成沿Ｘ轴方向的一维轮廓线，Ｇｘ也称读出梯度。如果旋转Ｇｘ并不断重复这一过程，就可通过大家熟知的ＣＴ成像的方法，来投影重建图像。ＭＲ不用此法。 ４.相位编码 施加垂直于Ｇｘ的相位编码梯度Ｇｙ，９０oＲＦ停止时，所有核磁处于同一相位及频率旋进，此时施加Ｇｙ，Ｙ轴上，不同位置的核磁旋进频率各异，关闭Ｇｙ，各核磁又以同频旋进，然而，位置却发生了变化，并记忆了此时的位置。 ５.２Ｄ付里叶变换 ９０o脉冲后，施加频率编码梯度和相位编码梯度，即可完成被选层面的空间编码，Ｇｘ和Ｇｙ是２Ｄ付里叶变换的基础。 6.成像过程 由A原始数据(正弦信号)经过2DFT后成为B--2D频谱，最终图像C是B的亮度灰阶描述。 ７.Ｋ空间 伴随数据区域的空间编码，必须有一个解码方法来获得具有一定空间分辨率的ＭＲ图像。不同的编码方法，图像品质有很大差异。 ７.Ｋ空间（续１） Ｋ空间是在信号采集期间收集的原始数据所组成，此时并不重建解剖图像。每一图像都有其自己的Ｋ空间。水平轴Ｋｘ代表频率编码方向，纵轴均匀刻度，每一刻度代表一Ｋｙ值，成比例对应于相位编码的梯度磁场。Ｋ空间实际是由各回波信号组成。 ７.Ｋ空间（续２） Ｋ空间可以模拟ＭＲ图像，另外，Ｋ空间可以对不同梯度的影响、弛豫现象及变换采集方案提供定量评价。不管如何采集，只要能确定Ｋ空间的映射图，就能准确构造用来进行２ＤＦＴ的数据。 8.自旋回波（ＳＥ）图像 自旋回波序列为最常用的脉冲序列。先发射90o脉冲，隔ＴＥ/2后再发射180o脉冲，至ＴＥ时间测量回波信号，重复这一过程，完成所有采集。两９０o脉冲间的时间为重复时间ＴＲ。 9.梯度回波图像 梯度回波与自旋回波的区别是采用90o的ＲＦ脉冲及不采用180o脉冲，而是施加强度相同、方向相反的读出梯度磁场，使相位回归出现回波。既保持了较好的图像信噪比，又缩短检查时间。 Evaluation only. Created with Aspose.Slides