MRI的成像基本原理与设备.pptx

磁 共 振 成 像 第四军医大学第二附属医院 影像诊断教研室;简 介 磁共振成像：是利用原子核在磁场内共振所产生的信号经重建成像的一种成像技术。 核磁共振（nuclear magnetic resonance, NMR）是一种物理现象。早在1946年Block与Purcell就报道了这种现象并应用波谱学。Lauterbur 1973年发表了MR成像技术，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，检查范围基本上覆盖了全身各系统。为了避免与核素成像混淆，现改称为磁共振成像。;第一节MRI的成像基本原理与设备;1. 原子： 电子 1. 具有自旋性, 电荷运动 2. 运动的电荷就是电流, 原子 质子 可产生磁场 3. 质子有自己的磁场,可将 原子核 其看作一个小磁棒。 中子; 图1:质子具有自旋性，所以质子的电荷也在运动。运动的电荷为电流，并能产生磁场。因此质子有自己的磁场，可将其看作一个小磁棒。※质子带正电荷，它们像地球一样在不停地绕轴旋转，并有自己的磁场。; 众所周知，氢原子核内只有一个质子，尽管生物组织中有磁性的元素约百余种，但现今MRI成像技术中，使用最多的为1H。 原因：1、1H为磁化最高的原子核。 2、占活体组织原子数量的2/3。 ※ 形成MRI图像的1H原子大部分位于生物组组织 的水和脂肪中，因此可以说—MRI成像的组织 基础是水的含量。;3.强大外加磁场中的生物组织; 图2:正常情况下，质子处于杂乱无章的排列状态。当把它们放入一个外磁场中，就会发生改变。它们仅在平行或反平行于外磁场两个方向上排列。; 图3:一个人可以平行于地球磁场用脚行走，也可以反平行用倒立方式行走。毫无疑问，用脚行走耗能少。自然状态下质子倾向于需能少的这种排列方式，低能级＞高能级质子，差数为“0.07”。; 图4:在外磁场中质子并不是静止地平行或反平行于磁力线。而是沿着外磁场磁力线运动。这种运动形式称为“进动???（precession)，进动的速度用进动频率来测量即质子每秒进动多少次。进动频率不是一个常数，场强越强进动频率越高。;Larmor方程 ω0= γB0 ω0：进动频率（单位；Hz或 mHz） B0：外磁场强度[单位：T（特斯拉）] γ ：旋磁比 此方程表示，随场强的增加，进动频率亦增高，其关系由旋磁比所决定。不同物质的旋磁比不同，如质子为42.5 mHz/T。;(2) 射频脉冲(radio frequency pulse, RF) 定义：与质子进动频率相同的一个短促的电 磁波。 目的：是要扰乱沿外磁场方向宁静进动的质 子，改变它们的排列状态。; 问题：并非任何一种RF脉冲都能扰乱质子的排列状态。质子有进动频率，这一频率可由Larmor方程算出， Larmor方程提供了所需发射的RF脉冲频率。只有两者的频率相同质子才能从电磁波中接受能量，这种现象——称之为“共振” （这就是磁共振中共振一词的来源） 。;(3) 纵向磁化减少 ① 当RF脉冲引起质子共振后,将能量传递给 质子。 ② 原来与主（外）磁场平行的质子（低能态） 吸收能量后处于反平行状态。 结果：纵向磁化减少;（4）横向磁化（新产生的磁矢量） 射频脉冲引起质子同步，同进动而产生。; 图6:RF脉冲对质子产生两种效应：①它把一些质子升到较高的能级水平（它们指向下方）②它引起质子同步、同相运动。前者导致Z轴，即纵向磁化减少，后者在X-Y平面上产生一个新的磁化（→）即横向磁化，它随着进动的质子而运动。;(5)纵向弛豫时间(longitudinal relaxation time) T1：射频脉冲后纵向磁化恢复到原来数值所经历的时间。; 图7:RF脉冲中断后，质子从高能态返回低能状态，即重新指向上方图中“一个接一个地”画出来，结果纵向磁化