北师大fMRI【第二章—1】.ppt

第二章 磁共振成像原理 2．1 MRI信号产生的基本原理 一、基本概念 二、磁共振信号产生 一、基本概念 原子结构 原子核的自旋（spin） 磁距 （Moment） 原子核的能态： 每个原子核具有特定的能级，能级的状态数与自旋量子数S的特性有关。 人体中一些原子核的特性 何种原子核用于人体的MR成像？ 用于人体MRI的为1H（氢质子），原因有： 1、1H的质子数为奇数； 2、1H占人体原子的绝大多数, 水和脂肪。 通常所指的MRI为氢质子的MR图像 Study Questions: 1.What is spin of nucleus? 2. What is the Magnetic Moment? What is the Angular Momentum? 3. gyromagnetic ratio? Why is it important for MRI? 静磁场中的自旋 能态 低能态与高能态的原子核数目之间的相对差与主磁场强度有关。 尽管两者之间的相对差很小，但由于人体中H原子核的数目非常巨大，所以绝对差也是很巨大的。如，1立方厘米水在1T的场强中两者的绝对差达到: 1023 X 6 X 10-6= 6 X 1017 个，即60亿亿个。 进动 (precession) 例子：陀螺 进动频率（Lamor Frequency） Lamor 方程：?0= ?B0 或 f0= ?B0 /2? ?0、 f0 --- 进动角频率、频率 B0 --- 磁场强度 ? --- 磁旋比 纵向磁化（ Longitudinal magnetization ）与横向磁化（ Transverse magnetization ） Study Questions 1. What is net magnetization? What is precession? 2. What is the difference between longitudinal magnetization and transverse magnetization? 射频（RF-radio frequency） MRI射频脉冲： ?0= ?B0 激发(Excitation) 共振：射频频率=进动频率 共振：能量从一个震动着的物体传递到另一个物体，而后者以前者相同的频率震动。 驰豫现象与驰豫时间 （ Relaxation ） 射频脉冲停止后，在主磁场的作用下，横向宏观磁化矢量逐渐缩小到零，纵向宏观磁化矢量从零逐渐回到平衡状态，这个过程称为核磁弛豫。 Study questions: 1. What is the difference between longitudinal magnetization and transverse magnetization? 2. What is the Larmor Frequency? How does it relate to the gyromagnetic ratio? How does it relate to magnetic resonance? 3. How does the net magnetization of a spin system (e.g., a set of atomic nuclei in a voxel) change over time when exposed to a strong magnetic field? 4. Why does the net magnetization need to be tipped from the longitudinal plane to the transverse plane? 二、磁共振信号产生 重要提示 不同组织有着不同 质子密度(如:氢) 横向(T2)弛豫速度 30-150ms 纵向(T1)弛豫速度 300-2000ms 这是MRI显示解剖结构和病变的基础 T1加权成像(T1WI) T1值越小 ? 纵向磁化矢量恢复越快 ? MR信号强度越高（白） T1值越大 ? 纵向磁化矢量恢复越慢 ? MR信号强度越低（黑） 脂肪的T1值约为250毫秒 ? MR信号高（白） 水的T1值约为3000毫秒 ?MR信号低（黑） T1WI T2加权成像（T2WI) T2值小 ? 横向磁化矢量减少快 ? MR信号低（黑） T2值大 ? 横向磁化矢量减少慢 ? MR信号高（白） 水T2值约为3000毫秒 ? MR信号高 脑T2值约为100毫秒 ? MR信号低 T2WI 人体大多数病变的T1值、T2值均较相应的正常组织大，因而在T1WI