MRI基本原理课件.ppt

一、MRI仪器的基本硬件构成主要由： 1、主磁体：产生磁场的装置，根据主磁体产生磁场的不同分为永磁型和电磁型。电磁型主磁体分为磁体及超导磁体；根据磁场的高低分为低场（0.5T）、中场（0.5-1.0T）、高场 （1.0-2.0T）及超高场（＞2.0T）。 主磁场的场强可采用高斯（Gauss，G）或特斯拉（Tesla，TMRI仪的主要优势表现为：1、具有高质子磁化率和图像信噪比；2、在保证足够信噪比的前提下，可缩短MRI的信号采集时间；3、磁共振频谱（MRS）对代谢产物的分辨能力提高；4、更容易实现脂肪饱和技术；5、增强磁敏感效应，使基于血氧饱和度水平依赖（BOLD）效应增加，脑功能成像的信号变化更为明显。 ;但MRI仪场强增高也带来以下问题：设备成本增加 ，价格提 高；2、噪声水平增加，虽然可采用静音技术降低噪声，但反过 来又增加了成本；3、因为射频的特殊吸收率（SAR）与主磁场 场强的平方成正比，高场强下射频脉冲的能量在人体内累积明显 增大， SAR值问题在3.0T超高场强机上表现得尤为突出；4、运 动、化学位移和磁化率伪影更为明显。 2、梯度系统：由梯度线圈、梯度放大器、数模转换器、梯度控 制器、梯度冷却装置等构成，梯度线圈安装于主磁体内。 梯度系统主要作用：1、进行MRI信号的空间定位编码；2、产生 MR回波（梯度回波）；3、施加扩散加权梯度场；4、进行流动 补偿；5、进行流动液体的流速相位编码。 3、射频系统：由射频发生器、射频放大器和射频线圈构成。 射频线圈有发射线圈和接收线圈之分。 4、 计算机系统：控制着MRI仪的脉冲激发、信号采集、数据运 算和图像显示。 5、其它辅助设备：检查床、液氮及水冷却系统、空调、图像存 储和打印等。;磁共振成像的物质基础;二、自旋和核磁的概念 任何磁性原子核都具有以一定频率绕自身轴进 行高速旋转的特性，该特性称为自旋。 由于原子核带有正电荷，磁性原子核的自旋就 形成电流环路，产生具有一定大小和方向的磁 化矢量。我们把这种由带正电荷原子核自旋产 生的磁场称为核磁。;三、磁性和非磁性原子核 并非所有原子核都有自旋，如果原子核内的质 子和中子数均为偶数，则该种原子核无自旋和 核磁，被称之为非磁性原子核。反之，有自旋 和核磁的原子核称为磁性原子核。磁性原子核 需要符合以下条件：（1）中子和质子均为奇 数；（2）中子为奇数，质子为偶数；（3）中 子为偶数，质子为奇数。;四、用于人体磁共振成像的原子 通常所指的MRI为氢质子的MR图像。 原因有：1、1H的磁化率很高； 2、1H占人体原子的绝大多数。 决定MRI图像的参数是： －质子密度 －横向(T2)弛豫时间 －纵向(T1)弛豫时间 这是MRI显示解剖结构和病变的基础。;五、人体组织MRI信号的主要来源 需要指出：并非所有质子都产生MRI信号，常 规MRI信号主要来源于水分子的质子（简称水 质子），部分组织的信号也可来源于脂肪中的 质子（简称脂质子）。 人体内的水分子可以分为自由水和结合水两种。 前者指蛋白质大分子周围水化层中的水分子， 这些水分子黏附于蛋白质大分子的部分基团 上，与蛋白质大分子不同程度的结合在一起， 其运动受限。后者是指未与蛋白质结合，能自 由活动的水分子。; 地球自转产生磁场 氢质子总是不停地按一定频率绕着自身的轴发生自旋 ( Spin )，氢质子带正电荷，其自旋产生的磁场称为核磁，因而以前把磁共振成像称为核磁共振成像（NMRI）。 ;进入主磁场前后人体内质子核磁状态的改变;通常情况下，尽管每个质子自旋均产生一个小的磁场，但呈随机无序排列，磁化矢量相互抵消，人体并不表现出宏观磁化矢量。;二、进入主磁场后人体内质子的核磁状态 当人体位于主磁场中时，体内质子产生的小 磁场呈有规律排列，主要有两种排列方式：一 是与主磁场方向平行，另一种是与主磁场方向 相反。从量子物理学的角度而言，二者代表质 子的能量差别。与主磁场平行同向的质子处于 低能级，其磁化矢量方向与主磁场一致；平行 反向的质子处于高能级，其磁化矢量与主磁场 相反。由于低能级质子略多，使人体产生一个 与主磁场方向一致的宏观纵向磁化矢量。;把人体放进大磁场;进入主磁场前后人体组织质子的核磁状态;给低能的氢质子能量，氢质子获得能量进入高能状态，释放能量的过程即核磁共振。 怎样才能使低能氢质子获得能量，进入高能状态，产生共振？由射频线圈发射射频脉冲即可。;90度脉冲激发后产生的宏观和微观效应; 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。 核磁弛豫又可分解为两个部分： 横向弛豫 纵向弛豫;横向弛豫;纵向弛豫;不同的组织