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磁共振专业影像基础知识 作 来 浏览次 发布时 管理员 转载 20 2007-7-12 者： 源： 数： 间： 磁共振专业影像基础知识 第五章　磁共振成像 磁共振成像是利用原子核在磁场内共振所产生信号经重建成像的一种成像技 术。 　　核磁共振（nuclear magnetic resonance，NMR）是一种核物理现象。 早在1946年Block与Purcell就报道了这种现象并应用于波谱 学。Lauterbur1973年发表了MR成象技术，使核磁共振不仅用于物理学和化 学。也应用于临床医学领域。近年来，核磁共振成像技术发展十分迅速，已 日臻成熟完善。检查范围基本上覆盖了全身各系统，并在世界范围内推广应 用。为了准确反映其成像基础，避免与核素成像混淆，现改称为磁共振成 象。参与MRi 成像的因素较多，信息量大而且不同于现有各种影像学成像， 在诊断疾病中有很大优越性和应用潜力。 MRI成像基本原理 所有含奇数质子的原子核均在其自旋过程中产生自旋磁动量，也称核磁 矩，它具有方向性和力的效应，故以矢量来描述。核磁矩的大小是原子核的 固有特性，它决定MRI信号的敏感性。氢的原子核最简单，只有单一的质 子，故具有最强的磁矩，最易受外来磁场的影响，并且氢质于在人体内分布 最广，含量最高，因此医用MRI均选用H为靶原子核。人体内的每一个氢质子 可被视作为一个小磁体，正常情况下，这些小磁体自旋轴的分布和排列是杂 乱无章的，若此时将人体置人在一个强大磁场中，这些小磁体的自旋轴必须 按磁场磁力线的方向重新排列。此时的磁矩有二种取向：大部分顺磁力线排 列，它们的位能低，状态稳；小部分逆磁力线排列，其位能高。两者的差称 为剩余自旋，由剩余自旋产生的磁化矢量称为净磁化矢量，亦称为平衡态宏 观磁场化矢量M0。在绝对温度不变的情况下，两种方向质子的比例取决于外 加磁场强度。 在MR的坐标系中，顺主磁场方向为Z轴或称纵轴，垂直于主磁场方向的平 面为XY平面或称水平面，平衡态宏观磁化矢量M。此时绕Z轴以Larmor频率自 旋，如果额外再对M0施加一个也以Larmor频率的射频脉冲，使之产生共振， 此时M0就会偏离Z轴向XY平面进动，从而形成横向磁化矢量，其偏离Z轴的角 度称为翻转角。翻转角的大小由射频脉冲的大小来决定，能使M翻转90° 至XY平面的脉冲称之为90°脉冲。在外来射频脉冲的作用下M0除产生横向磁 化矢量外，这些质子同向进动，相位趋向一致。 当外来射频脉冲停止后，由M0产生的横向磁化矢量在晶格磁场（环境磁 场）作用下，将由XY平面逐渐回复到Z轴，同时以射频信号的形式放出能 量，其质子自旋的相位一致性亦逐渐消失，并恢复到原来的状态。这些被释 放出的，并进行了三维空间编码的射频信号被体外线圈接收，经计算机处理 后重建成图像。 在MRI的应用中常涉及如下几个概念： 弛豫 弛豫是指磁化矢量恢复到平衡态的过程，磁化矢量越大，MRI探测到的信号 就越强。 纵向弛豫 /bbs/index.html 纵向弛豫又称自旋一晶格弛豫（sPin－lattice relaxatlon）或 T1 弛 豫，是指90”射频脉冲停止后纵向磁 化逐渐恢复至平衡的过程，亦就是M0 由XY平面回复到Z轴的过程。其快慢用时间常数T1来表示，可定义为纵向磁 化矢量从最小值恢复至平衡态的63％所经历的弛豫时间。不同的组织T1时间 不同，其纵向弛豫率的快慢亦不同，故产生了MR信号强度上的差别，它们在 图像上则表现为灰阶的差别。由于纵向弛豫是高能原子核释放能量恢复至低 能态的过程，所以它必须通过有效途径将能量传递至周围环境（晶格）中 去，晶格是影响其弛豫的决定因素。大分子物质（蛋白质）热运动频率太 慢，而小分子物质（水）热运动太快，两者都不利于自旋能量的有效传递， 故其T1值长（MR信号强度低），只有中等大小的分子（脂肪）其热运动频率 接近Larmor频率，故能有效快速传递能量，所以 TI值短（MR信号强度 高）。 通过采集部分饱和的纵向磁化产生的MR信号，具