MRI基本原理读书笔记.doc

第一章 MRI的基本硬件 一、主磁体 1、 分类 ⑴、按照磁场的产生方式：永磁（磁铁）、电磁（常导、超导） ⑵、按照磁体的外形分类：开放式磁体、封闭式磁体 ⑶、按照磁场的强度分类：低场（＜0.5T）、中场（0.5T~1.0T） 高场（1.0T~2.0T）、超高场（2.0T~7.0T） 2、 为什么需要高度均匀的磁场 ⑴、空间定位 ⑵、频谱分析：各种代谢物之间的共振频率相差很小 ⑶、脂肪抑制：脂肪氢质子和水分子氢质子之间的共振频率相差很小 3、 磁场强度的单位 ⑴、高斯（Gauss）：1G（高斯）＝距离5安培电流的直导线5厘米处的磁场强度 ⑵、特斯拉（Tesla）：1T（特斯拉）＝10000G  二、梯度线圈（gradient coils） 1、 作用 ⑴、空间定位 ⑵、产生信号 2、 X YZ轴梯度磁场的产生 ⑴、原理：X轴梯度线圈(X轴梯度磁场【以此类推】 ⑵、工具：XYZ三维图形【Z轴＝长轴】、ωZ二维图形 3、 性能指标 ⑴、梯度场强（mT/M）：＝梯度场两端的磁场强度差/梯度场的有效长度 ⑵、切换率：（mT/ms）：＝梯度场的预定磁场强度/爬升时间  三、脉冲线圈 1、 分类 ⑴、体线圈：激发并采集MRI信号 ⑵、表面线圈：仅仅采集MRI信号 2、 作用 ⑴、激发人体产生共振：广播电台的发射天线 ⑵、采集MRI信号：收音机的接收天线 四、计算机系统和辅助设备 1、 计算机系统的作用 ⑴、数据运算 ⑵、控制扫描 ⑶、显示图像 2、 辅助设备的分类 ⑴、空调 ⑵、检查台 ⑶、液氮及水冷却系统 ⑷、激光照相机 ⑸、自动洗片机  第二章 MRI的物理学原理 一、自旋和核磁 1、 原子结构 ⑴、电子：负电荷 ⑵、质子：正电荷 ⑶、中子：无电荷【原子核＝质子＋中子】 2、 自旋和核磁 ⑴、自旋（Spin）：原子核总是不停地，以一定的频率绕着自身的轴旋转 ⑵、核磁（Nuclear Magnetic）：原子核的质子带有正电荷，其自旋产生的磁场称为核磁 3、 什么样的原子核可以产生核磁？ ⑴、性质：质子＝偶数，中子＝偶数(不产生核磁 ⑵、性质：质子和中子至少有一个＝奇数(产生核磁 4、 什么样的原子核可以用于MRI？ ⑴、性质：氢质子 ⑵、原因：H1的磁化率很高；H1的摩尔浓度很高（占人体原子的绝大多数）  二、主磁场 1、 人体进入主磁场前后，氢质子的核磁状态 ⑴、之前：每个氢质子的自旋都将产生一个小的磁场 但呈随机无序排列，其磁化矢量相互抵消 所以，人体没有呈现出宏观磁化矢量 ⑵、之后：氢质子的核磁与主磁场方向平行 低能级(与主磁场同方向，高能级(与主磁场反方向 处于低能级的氢质子，稍稍多于处于高能级的氢质子（PPM数量级） 2、 磁化矢量 ⑴、磁化矢量的影响因素：温度（反比）＋主磁场场强＋氢质子浓度 ⑵、磁化矢量的分解：纵向磁化矢量【与主磁场平行】＋横向磁化矢量【与主磁场垂直】  3、 进动 ⑴、概念：进动（Precessing）＝核磁和主磁场相互作用的结果 ⑵、性质：进动频率＜自旋频率，但是比后者更重要 4、 Larmor定律 ⑴、定律：ω＝γB ⑵、解释：ω＝进动频率，B＝主磁场场强，γ＝磁旋比（42.5mHz/T） 5、 重要性质 ⑴、性质：进动与磁化矢量 进动使得每个氢质子的磁化矢量 可以分解为＝方向稳定的纵向磁化矢量＋旋转的横向磁化矢量 ⑵、性质：微观磁化矢量与宏观磁化矢量 由于处于低能级的氢质子，稍稍多于处于高能级的氢质子 (产生宏观的纵向磁化矢量； 由于每个氢质子的相位不同，其微观的横向磁化矢量相互抵消 (没有产生宏观的横向磁化矢量 ⑶、性质：MR与磁化矢量 MR只能检测旋转的横向磁化矢量，不能检测纵向磁化矢量  三、核磁共振 1、 共振 ⑴、条件：频率相同 ⑵、实质：能量传递 2、 核磁共振 ⑴、概念：核磁共振（NM Resonance） 射频线圈发射射频脉冲，射频脉冲的频率＝氢质子的进动频率 (氢质子产生共振 (处于低能级的氢质子，由于获得能量进入高能级 ⑵、射频脉冲的激发效应：使得宏观的纵向磁化矢量发生偏转 其中：偏转程度取决于射频脉冲的强度和持续时间 ⑶、90度射频脉冲的激发效应 ★★由于处于低能级的氢质子的多出部分，有一半获得能量进入高能级 (处于低能级的氢质子＝处于高能级的氢质子 (宏观的纵向磁化矢量＝0 ★★由于所有氢质子处于同一相位 (产生最大