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NMR——Nuclear Magnetic Resonance NMR——Nuclear Magnetic Resonance CT: 与组织的原子序数、电子密度及组织密度有关，能反映组织解剖学信息 超声：组织界面处的不同声阻反射 核医学：利用组织对放射示踪剂不同吸收能力，显示其空间分布情况，用于显示糖代谢、血流量、结合受体、氧代谢情况 MRI：原子核的弛豫特性，反映原子核密度、运动状态、生理环境 MRI MRI扫描仪 MRI特点 MRI无损伤性 MRI能提供组织化学信息、生理环境参数 MRI有鲜明的软组织对比、多参数成像 无骨骼伪影干扰，在脑、骨骼系统成像优于CT 常规扫描以轴位为主，可选用矢状和冠状位 可进行扩散与灌注成像 MRI历史 1946-51 发现NMR现象，奠定理论和实验基础 1951-60 连续波谱仪，测定化学物质波谱 1960-73 FT-NMR脉冲波谱仪，可测量13C谱 1971年 Damadian (纽约卅立大学)发现恶性组织的T1 延长 1973年 Lauterbur(纽约卅立大学)提出梯度场理论并获得第一幅水管MR像 MRI历史 1974-78年 英国诺丁汉Nottingham与阿伯丁大学Aberdeen研制MRI，78年5月获人颅脑像和获腹部像 1981-82 临床应用 1982年 MRI商品化GE、Piker、Siemens、Philips 1983-84 美国FDA获准进入市场 HomeWork MR产生条件 MRI的特点 * * MRI扫描仪 Magnetic Resonance Imaging Scanner NMR: 处于静磁场中的原子核系统受到一定频率的电磁波作用时，将在它们的磁能级间产生共振跃迁，形成共振。然后将所吸收的能量以电磁波形式释放能量，能量释放的速度与原子核所处的环境有关。 此现象由Standford 的 F.Bloch 和 Harvard 的E.M.Purcell于1946年同时发现，由于NMR在物理与化学应用中具有重大意义，他们于1952年获得诺贝尔物理奖。 医学图像种类与成像特点 MRI是根据生物体磁性核(氢)在磁场中的表现特性而进行成像的技术。 MRI的应用基础为NMR——物质磁性和磁场有关的共振现象，射频波与有磁矩的核系统在外磁场中相互作用表现出来的共振特性，本质为一种能级间跃迁的量子效应，用于研究物质的微观结构。 MRI特点 T1像对不同软组织结构有良好的对比度 T2像用于显示病变组织 无需用造影剂就可以显示血管、心腔 空间分辨率较CT差，成像速度慢、运动性器官成像质量不如CT 体内有金属异物，早期孕妇(任娠前三个月之内)不能进行MR成像 原子核在磁场中运动像“陀螺”，除了自身的旋转外，还绕外磁场作旋转“进动”。 原子核在外磁场中的运动 原子核的磁矩 磁矩就是指磁性，用? 表示。并非所有的核都具有磁性。 ? =?h/2? ? 为旋磁比，1H的 ?=42.58 MHz/T 具有磁性的原子核，必须满足以下的条件： 而无磁性核如： 核的质子数或中子数为奇数，如： 原子核的磁性 原子核在外磁场中磁化 B=0 B?0 无外磁场时，原子核排列是无序的，总体并不显示磁性。若存在外磁场时，原子核(H)只能按两个方向进行定向排列，总体体现磁性。 沿着磁场方向排列的原子核称：平行状态原子核 逆着磁场方向排列的原子核称：反平行状态原子核 顺磁场排列原子的能量比逆磁场排列原子能量小。 B=0 B?0 质子处于主磁场B0中，氢核的磁矩就与主磁场发生相互作用，而处一个稳定的状态，氢核不能随意取向，它的能量是量化的： 平行状态原子核： 平行状态原子核： 能量差为 ： 所以 B0 越大，质子之间能量差也越大，MRI图像信噪比也就越好。 原子核在外磁场中量化 Boltzmann能量分布原理： 其中 k 玻尔兹曼常数，T为绝对温度。 在常温稳定情况下，处于低能量的粒子数多于处于高能量的粒子数。 当场强为1.5T时，低能级的数目只比高能级多8/2,000,000个，两个方向的净自旋产生的磁场称为净磁化，或磁化矢量，所以磁化矢量是十分微弱。 射频脉冲激励 在主磁场作用的基础上，在XOY平面内的OX轴射出一个射频场B1，为了使核系统能吸收射频场发出的能量，射频场的能量 E必须与质子系统的能级差ΔE完全相等，E =ΔE 拉莫(Lamor