影像诊断学总论第三部分ppt课件.ppt

福鼎市医院放射科 崔向军 影像诊断学总论 磁共振成像总论 磁共振成像是利用原子核在强磁场内发生共振所产生的信号经图像重建的一种成像技术 （核）磁共振是一种核物理现象，（nuclear magnetic resonance, NMR）现象，是由美国斯坦福大学Bloch和哈佛大学Purcell在1946年分别在两地同时发现的，因此两人获得了1952年诺贝尔物理学奖 20世纪50年代，NMR已成为研究物质分子结构的一项重要的化学分析技术 20世纪60年代，人们开始用它进行生物组织化学分析，检测动物体内氢、磷和氮等的NMR信号 20世纪70年代，NMR技术才与医学诊断联系起来 1976年Hinshaw首先实现了人体手部成像，并于1980年推出世界上首台NMR成像商品机。1980年初NMR成像用于临床以来，为了与放射性核素检查相区别，改称为磁共振成像（magnetic resonance imaging, MRI） 磁共振成像的基本原理与设备 目前MRI多用氢核或质子来成像，人体内含有大量的氢核，成像效果好。每个质子均是一个小磁体，杂乱无章地排列，当加上外加磁场后呈有序排列，平行于外加磁场方向的质子处于低能状态，反平行于外加磁场的质子呈高能态（如图） 一、MR成像的基本原理 N S 质子进入外磁场后的排列状态 图1 图2 进入外磁场前（图1）质子排列杂乱无章，外加外磁场后质子呈有序排列（图2），低能态的质子比高能态的略多 有序排列的质子呈快速锥形旋转运动，称为进动（Precession） N S Z X Y Z轴代表外磁场磁力线方向，XY轴为与Z轴垂直的平面。质子除自旋运动外，还作快速锥形的旋转运动，即进动 Z X Y Z X Y （一）纵向磁化 与外磁场平行的7个质子和与外磁场反向平行的4个质子的磁力互相抵消（A），只剩3个未抵消的质子，它们的磁力叠加起来，形成的磁矢量为纵向磁化（B） A B 射频脉冲：向患者发射短促的无线电波，称为射频脉冲[radiofrequency (RF)] 共 振：当RF脉冲与质子进动频率相同时，就可把能量传给质子，使其由低能态变为高能态，即为共振。质子进动频率由Larmor方程算出 ω0=γ·B0 其中ω0为进动频率（单位Hz）； γ为旋磁比；B0为外磁场强度，场强单位为特斯拉（Tesla, T） Z X Y Z X Y （二）纵向磁化减少及横向磁化 发射与质子进动频率相同的RF脉冲，产生两种效应：一些指向上的质子吸收能量跃迁至高能级而指向下。向上与向下的质子磁力相互抵消，使纵向磁化减小；同时导致质子同步、同速运动，即同相位，其磁力叠加起来而出现横向的磁矢量，即横向磁化 RF脉冲 （三）弛豫和弛豫时间 弛 豫：中止RF射频后，由RF所引起的变化恢复到原来的平衡状态。分为纵向弛豫（自旋晶格弛豫）和横向弛豫（自旋自旋弛豫），分别为纵向磁化恢复和横向磁化消失的过程 纵向弛豫时间：纵向磁化由0恢复到原来数值的63％所需的时间，为纵向弛豫时间（longitudinal relaxation time），简称T1 横向弛豫时间：横向磁化由最大减小到最大值的37％所需的时间，为横向弛豫时间（transverse relaxation time），简称T2 T1、T2是时间常数，不是绝对值。T1长于T2 生物组织的弛豫时间，T1为300ms～2000ms，T2为30ms～150ms 水的T1、T2都长，而脂肪的T1、T2均短。病变组织如肿瘤常比周围组织含水量高，故T1、T2常较长 T1的长短同组织成分、结构和磁环境有关，与外磁场强度也有关。T2的长短同外磁场和组织内磁场的均匀性有关 Z X Y Z X Y Z X Y Z X Y 纵向弛豫 中断RF脉冲，质子逐一从高能状态返回到低能状态，纵向磁化逐渐增大，直至恢复到原来的状态。此过程称为纵向弛豫 Z X Y Z X Y Z X Y 横向弛豫 中断RF脉冲，质子不再被强制于同步状态（同相位），由于质子有各自的不同频率，指向同一方向的质子散开（去相位），导致横向磁化减小。此过程为横向弛豫。从A到B到C可见同相位的质子呈扇形逐渐散开 A B C Z X Y Z X Y RF脉冲 Z X Y Z X Y Z X Y 纵向弛豫与横向弛豫 （四）弛豫时间与MR成像 人体不同器官的正常组织与病理组织的T1是相对恒定的，并有一定的差别，T2也是如此。这种组织上弛豫时间上的差别是MR成像的基础 人体正常与病变组织的T1值（ms） 肝脏 140－170 肝癌 300－450 肝血管瘤 340－370 胰腺 182－200 胰腺