磁共振成像.ppt

磁共振成像是一种较新的医学成像技术，国际上从一九八二年才正式用于临床。它采用静磁场和射频磁场使人体组织成像，在成像过程中，既不用电子离辐射、也不用造影剂就可获得高对比度的清晰图像。它能够从人体分子内部反映出人体器官失常和早期病变。X-CT图像是组织对X射线吸收的空间分布图像，当病变组织与周围正常组织的吸收系数相同时，就无法提供有价值的信息。只有当病变发展到改变了器官形态、位置和自身增大到给人以异常感觉时才能被发现,同时也不能够提供人体器官的生理状态信息。 磁 共 振 成 像 (magnetic resonance imaging, MRI) 磁共振成像为近二十年来飞速发展起来的一种医学成像技术，具有多平面、多方位、多参数成像的特点，为组织的解剖、病理、代谢及流动提供一种全新的无创的评价方法。核磁共振的“核”即即氢原子核；“磁”即一个强大的静磁场和在此静磁场上按时叠加一个小的射频（radiofrequency ,RF）脉冲磁场以及进行空间定位的梯度磁场。 基 本 原 理 物体绕自身轴旋转称为自旋，自旋是自然界普遍存在的现象，带电物质的自旋具有磁效应，其产生的磁场方向与自旋轴的方向一致，每一个具有自旋特性的物质都是一个磁体。无外加磁场存在时，自旋系统中单个自旋矢量的方向是随机分布的，所以净磁化为零，不显磁性。 在外加磁场作用下，正在旋转的原子核，沿主磁场方向作圆周运动，其运动频率为Larmor频率。如再施加一射频脉冲，当其频率与Larmor频率相同时，被激励的质子大幅度吸收能量，质子从低能态跃迁到高能态，当停止激励后，原子核又会逐渐恢复到原来的位置，并释放出射频信号，将核子释放出的射频信号（磁共振信号）采集起来，经过空间编码，计算机处理，以矩阵（Matrix）形式把图像显示出来，即磁共振成像。 弛豫～ 是指系统从非平衡态恢复至其平衡态的一个动态过程。在MRI中弛豫包括纵向磁化Mz的恢复及横向磁化Mxy的衰减。 纵向弛豫～ 是指射频终止后，纵向磁化逐渐恢复至平衡态的过程。纵向磁化Mz的弛豫速率呈指数曲线形式： Mz＝M（1－e-t/T1）Mz为纵向磁化值，M为平衡态纵向磁化，t为弛豫时间，T1为纵向弛豫时间常数。当t＝T1时，则Mz/M＝1－e-1＝63%。 它是纵向磁化恢复快慢的一个量度，T1长则纵向磁化恢复慢，MR信号低；T1短则纵向磁化恢复快，MR信号高。不同组织T1时间不同，释放所吸收的射频能量的速度各不相同。在纵向弛豫期间，自旋核子释放出所吸收的射频能量至周围环境（晶格）中，因此纵向弛豫也称为自旋-晶格弛豫。 横向弛豫～指脉冲停止后，单个自旋磁体间的相互作用所产生的局部磁环境不均匀致自旋磁体的旋进频率不同，相位各异，磁化矢量相互抵消，从而使横向磁化逐渐消失的过程。此过程无能量释放。横向磁化Mxy的弛豫速率也呈指数函数： Mxy=Me-t/T2，Mxy为横向磁化值，M为平衡态宏观磁化，t为弛豫时间，T2为横向弛豫时间常数。当t=T2则Mxy/M=1/e=37%。 它是横向磁化衰减快慢的一个量度。T2长则横向弛豫较慢，保持的横向磁化矢量较多，MR信号高；T2短则横向弛豫较快，MR信号低。不同组织具有不同的T2值，它主要取决于分子间的相互作用，相对独立于外加磁场，不受其强度的影响，也称自旋-自旋弛豫。 梯度磁场～在均匀的主磁场中，组织中的质子的进动频率是一致的，在任意方向上叠加一线性梯度磁场，则该方向上的磁场并不均匀，而是以梯度方式由小至大，该方向上受检部位的质子群的进动频率也呈线性梯度增加，因而有可能区别质子群的空间位置。梯度磁场可根据需要随时开关，并可联合运用，在任意方位成像。 层面选择～在需要成像的方位上施加一梯度磁场，氢质子的频率也相对应地由低至高，选定某一频率的射频脉冲，仅使某一层面的质子群激励而产生共振，其他层面的质子不受影响，即层面选择。 MR所用的射频频率并不均匀，包括由低至高的一段频率（带宽），带宽越宽，层厚越厚。梯度强度越高，层厚越薄。 两个90°脉冲之间的时间为重复时间（repetition time,TR）;发射90°脉冲至产生回波的时间称回波时间（echo time,TE）。 T1加权像（T1WI）～选取与T1时间相近的TR（300～800ms），选取短的TE，尽量消除横向磁化对回波幅度的影响，故图像的对比主要取决于组织的T1值，即T1加权像。 或MR信号对比主要依赖T1的图像称T1WI。 T2加权像（T2WI）～选用远大于组织T1时间的TR（1500～2500ms），T1弛豫效应对回波幅度影响很小，选用与组织T2值（30～100ms）接近的TE（90～120ms），则不同T2值的组织的信号强度差别明显，即T2WI。 或