磁共振成像設(shè)備課件

磁共振成像設(shè)備課件第一頁，共80頁。磁共振成像Magneticresonanceimaging,MRI利用生物內(nèi)特定原子磁性核在磁場(chǎng)中表現(xiàn)出磁共振作用而產(chǎn)生信號(hào),經(jīng)計(jì)算機(jī)空間編碼,重建而獲得圖像的一種技術(shù).第二頁，共80頁。MRl(magneticresonanceimaging)是利用射頻(radiofrequency，RF)電磁波對(duì)置于磁場(chǎng)中的含有自旋不為零的原子核的物質(zhì)進(jìn)行激發(fā)，發(fā)生核磁共振(nuclearmagneticresonance，NMR)，用感應(yīng)線圈檢測(cè)技術(shù)獲得組織弛豫信息和質(zhì)子密度信息(采集共振信號(hào))，通過圖像重建(數(shù)學(xué)方法)，形成磁共振圖像的方法和技術(shù)。第三頁，共80頁。磁共振成像原理：

成就一副圖像的基本原理（要素或步驟）有信號(hào):信號(hào)性質(zhì)、信號(hào)來源、信號(hào)產(chǎn)生及條件獲取信號(hào):如何獲取、用何物獲取處理信號(hào):如何處理、處理方法、處理過程圖像重建:重建原理、圖像參數(shù)、質(zhì)量控制第四頁，共80頁。MRI的特點(diǎn)與意義1、高、尖、新：高科技、邊緣科學(xué)、發(fā)展迅速、產(chǎn)生了14位諾貝爾獎(jiǎng)金獲得者2、綜合性：數(shù)學(xué)、核物理、電磁學(xué)、電子學(xué)、計(jì)算機(jī)、生理解剖學(xué)、超導(dǎo)技術(shù)、材料科學(xué)、醫(yī)學(xué)診斷等等從宏觀到微觀的各個(gè)領(lǐng)域；3、生命意義：科技的雙刃劍作用；第五頁，共80頁。MRI應(yīng)用于醫(yī)學(xué)的優(yōu)勢(shì)利用人體氫質(zhì)子的MR信號(hào)成像，從分子水平提供診斷信息；任意截面成像；軟組織圖象更出色；不受骨偽影的影響；無電離輻射,一定條件下可進(jìn)行介入MRI治療第六頁，共80頁。

主要用途特別適合于中樞神經(jīng)系統(tǒng)、頭頸部、肌肉關(guān)節(jié)系統(tǒng)以及心臟大血管系統(tǒng)的檢查，也適于縱隔、腹腔、盆腔實(shí)質(zhì)器官及乳腺的檢查。中樞神經(jīng)系統(tǒng)，MRI已成為顱頸交界區(qū)、顱底、后顱窩及椎管內(nèi)病變的最佳檢查方式。對(duì)于腦瘤、腦血管病、感染疾病、腦變性疾病和腦白質(zhì)病、顱腦先天發(fā)育異常等均具有極高的敏感性，在發(fā)現(xiàn)病變方面優(yōu)于CT；對(duì)于脊髓病變?nèi)缒[瘤、脫髓鞘疾病、脊髓空洞癥、外傷、先天畸形等，為首選方法。第七頁，共80頁。

主要用途

頭頸部，MRI的應(yīng)用大大改善了眼、鼻竇、鼻咽腔以及頸部軟組織病變的檢出、定位、定量與定性。磁共振血管成像(magneticresonanceangiography，MRA)技術(shù)對(duì)顯示頭頸部血管狹窄、閉塞、畸形以及顱內(nèi)動(dòng)脈具有重要價(jià)值。在肌肉關(guān)節(jié)系統(tǒng)，已成為肌肉、肌腱、韌帶、軟骨病變影像檢查的主要手段之一。電影MRI技術(shù)還可進(jìn)行關(guān)節(jié)功能檢查。第八頁，共80頁。

心血管系統(tǒng)，使用心電門控和呼吸門控技術(shù)可對(duì)大血管病變?nèi)缰鲃?dòng)脈瘤、主動(dòng)脈夾層、大動(dòng)脈炎、肺動(dòng)脈塞以及大血管發(fā)育等進(jìn)行診斷，也用于診斷心肌、心包、心腔等病變?？v隔、腹腔、盆腔，MRI的流動(dòng)效應(yīng)，能在靜脈不注射對(duì)比劑情況下，直接對(duì)縱隔內(nèi)、肺門區(qū)以及大血管周圍實(shí)質(zhì)性腫塊與血管做出鑒別。對(duì)縱隔腫塊、腹腔及盆腔器官，如肝、胰、脾、腎、腎上腺、前列腺病變發(fā)現(xiàn)、診斷與鑒別診斷具有價(jià)值。MRI軟組織極佳的分辨率，成為診斷乳腺病變有價(jià)值的方法。主要用途第九頁，共80頁。主要的特殊成像技術(shù)MRI檢查技術(shù)分為影像顯示和生化代謝分析

影像顯示技術(shù)主要由脈沖序列、流動(dòng)現(xiàn)象的補(bǔ)償技術(shù)、偽影補(bǔ)償技術(shù)和一系列特殊成像技術(shù)組成。主要的特殊成像技術(shù)：1.磁共振血管成像(magneticresonanceangiography，MRA)2.磁共振水成像(magneticresonancehydrography)第十頁，共80頁。主要的特殊成像技術(shù)3.磁共振腦功能成像(functionalmagneticresonance，fMRI)4.化學(xué)位移成像(chemicalshiftimaging)5.生化代謝分析技術(shù)：磁共振波譜分析(magneticresonancespectroscopy，MRS)，用于提供組織化學(xué)成分的數(shù)據(jù)信息。第十一頁，共80頁。MRI的局限性成像速度慢（相對(duì)于X-CT而言）對(duì)鈣化灶和骨皮質(zhì)灶不敏感圖像易受多種偽影影響禁忌癥：心臟起搏器及鐵磁性植入者等定量診斷困難第十二頁，共80頁。MRI、X-CT、ECT、US對(duì)比第十三頁，共80頁。第十四頁，共80頁。第十五頁，共80頁。第十六頁，共80頁。第十七頁，共80頁。這不是危言聳聽！安全性磁場(chǎng)射頻噪聲液氦防護(hù)周圍神經(jīng)刺激熱量積累聽力氧含量第十八頁，共80頁。絕對(duì)禁忌癥相對(duì)禁忌癥1、心臟起搏器1、假牙、避孕環(huán)、金屬植入物2、顱內(nèi)動(dòng)脈瘤夾術(shù)后金屬夾。3、眼球內(nèi)金屬異物2、昏迷、神志不清、精神異常4、高熱癲癇、嚴(yán)重外傷、幽閉征

3、懷孕3月內(nèi)第十九頁，共80頁。磁共振成像發(fā)展史：1946年美國哈佛大學(xué)的E.Purcell及斯坦福大學(xué)的F.Bloch領(lǐng)導(dǎo)的兩個(gè)研究小組各自獨(dú)立地發(fā)現(xiàn)了磁共振現(xiàn)象。Purcell和Bloch共同獲得1952年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)；1968年

Jockson試制全身磁共振；1971年美國紐約州立大學(xué)的R.Damadian利用磁共振波譜儀對(duì)小鼠研究發(fā)現(xiàn)，癌變組織的T1，T2弛豫時(shí)間比正常組織長；1973年美國紐約州立大學(xué)的Lauterbur利用梯度磁場(chǎng)進(jìn)行空間定位，獲得兩個(gè)充水試管的第一幅磁共振圖像；第二十頁，共80頁。1978年英國取得了第一幅人體頭部的磁共振圖像；1980年第一副人體胸腹部MR圖像產(chǎn)生，磁共振設(shè)備商品化。1982年底

全世界有2000名病例接受MRI檢查；1984年

美國FDA批準(zhǔn)核磁共振使用于臨床；1986年

中國成立安科公司；1998年

世界磁共振成像年；第二十一頁，共80頁。

磁共振成像的發(fā)展1946核磁共振現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)USA,物理學(xué)家Bloch,Purcell,1952諾貝爾物理獎(jiǎng)1971正常與癌變組織磁共振特性有很大差別USA,科學(xué)家Damadian1973利用圖像重建技術(shù)獲得充水試管的磁共振圖像USA,美國物理學(xué)家Lauterbur1974活鼠NMR圖像Lauterbur等1976人體胸部NMR圖像Damadian1977初期的NMR全身圖像Mallard1980MRI裝備的商品化1989國產(chǎn)永磁MRI的商品化中科院安科公司2003諾貝爾獎(jiǎng)Lauterbur&Mansfield第二十二頁，共80頁。MRI的發(fā)展目的、方向及熱點(diǎn)發(fā)展目的：縮短成像時(shí)間提高圖像質(zhì)量降低成像費(fèi)用更舒適、人性化的受檢環(huán)境第二十三頁，共80頁。發(fā)展方向：原理方面：開發(fā)研究新的成像參數(shù)，溫度、壓強(qiáng)、導(dǎo)電率、粘滯度、彈性等軟件方面：開發(fā)新的脈沖序列硬件方面：高溫超導(dǎo)材料研究、4K技術(shù)、高靈敏線圈研發(fā)等應(yīng)用技術(shù)方面：血管造影技術(shù)、心臟電影、介入MRI治療、增強(qiáng)劑技術(shù)等第二十四頁，共80頁。發(fā)展熱點(diǎn)：fMRI:功能磁共振成像，主要指腦功能磁共振成像MRS:磁共振波譜分析，化學(xué)位移、核磁矩、元素確定、體內(nèi)化學(xué)成分分析新的成像核素的開發(fā)，如31P專用小型磁共振的開發(fā)，如關(guān)節(jié)磁共振站立式磁共振（STAND-UPMRI）第二十五頁，共80頁。主要MRI廠家國際:PHILIPSG.ESIEMENSHITACHIMARCONI(原PICHER)TOSHIBA國內(nèi):東大阿爾派(沈陽)安科(深圳)麥迪特(深圳)鑫高益(寧波)萬東(北京)威達(dá)（廣東）在磁共振方面，廣東威達(dá)公司可能不大為人所知，但據(jù)行業(yè)人士信息，上世紀(jì)九十年代國內(nèi)醫(yī)院共裝配了一百多臺(tái)威達(dá)公司的400高斯磁共振至今仍在使用，而且?guī)缀跛胁考际亲约貉兄粕a(chǎn)的。2002年南京的醫(yī)療器械展覽會(huì)上還有模型展出。因該說是在發(fā)展國內(nèi)磁共振事業(yè)還是做出了貢獻(xiàn)的。故特此提出第二十六頁，共80頁。3TMRI已經(jīng)廣泛用于臨床，7TMRI在全球陸續(xù)裝機(jī)，最高的由GE研發(fā)的9．4TMRI就安裝在RSNA舉辦地芝加哥。作為超高場(chǎng)MRI的主力軍，3Tt以迅猛的速度在世界各地廣泛安裝投入臨床使用。

第二十七頁，共80頁。2010年中國第一臺(tái)（亞洲第二臺(tái)）7T西門子中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院生物物理研究所第二十八頁，共80頁。中科院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院強(qiáng)磁場(chǎng)中心建成大型超導(dǎo)磁共振成像系統(tǒng)，該系統(tǒng)是亞太地區(qū)第一臺(tái)磁體強(qiáng)度為9.4T、磁體口徑為400mm的大型哺乳動(dòng)物高場(chǎng)磁共振成像系統(tǒng)第二十九頁，共80頁。核磁共振成像磁體可分為：超導(dǎo)磁體、永磁磁體和電磁體三種。從磁場(chǎng)強(qiáng)度來分，磁體可分為中低場(chǎng)(B<0.5T)、中高場(chǎng)(B≈0.5～1.5T)、高場(chǎng)(B>1.5T)和超高磁場(chǎng)(B>3T)。根據(jù)所用磁體的不同，核磁共振成像分為超導(dǎo)型、永磁型和電磁型MRI系統(tǒng)。第三十頁，共80頁。第一個(gè)醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)是1983年問世的，磁場(chǎng)為0.35到0.5T；到1980年代中期出現(xiàn)了1.0到1.5T的磁體系統(tǒng)。1990年代后期到2000年初期出現(xiàn)了3T成像系統(tǒng)。在2006年以前，世界有14000臺(tái)1.5T和400臺(tái)3T系統(tǒng)在運(yùn)行。3T呈現(xiàn)快速增長。到2012年，已經(jīng)安裝了大約20,000臺(tái)MRI磁體系統(tǒng)，核磁共振成像系統(tǒng)年市場(chǎng)超過20億美元，目前每年以15%的增長率在增加。MRI技術(shù)自從上世紀(jì)80年代進(jìn)入臨床應(yīng)用以來，其磁場(chǎng)強(qiáng)度不斷提高，使得成像水平越來越高，功能越來越多。第三十一頁，共80頁。場(chǎng)強(qiáng)為1.5T和3.0T水平溫孔MRI系統(tǒng)已經(jīng)成為標(biāo)準(zhǔn)成像診斷設(shè)備，并被醫(yī)院普遍使用，尤其是磁場(chǎng)達(dá)到3～4T的超短腔磁體系統(tǒng)。而7.0T、9.4T和11.75T的核磁共振系統(tǒng)也已在多個(gè)國家安裝或立項(xiàng)研發(fā)樣機(jī)。MRI系統(tǒng)的場(chǎng)強(qiáng)越高，其所成圖像的分辨率越清晰，可觀測(cè)到低場(chǎng)MRI系統(tǒng)無法發(fā)現(xiàn)的現(xiàn)象，高場(chǎng)MRI系統(tǒng)可對(duì)人類的大腦開展記憶、注意力、決定等認(rèn)知層次的研究，甚至能夠鑒別謊言這類復(fù)雜狀態(tài)，MRI對(duì)人類的健康和科技發(fā)展發(fā)揮著越來越重要的作用。未來，隨著醫(yī)學(xué)診斷需求的增加7T全身成像可能會(huì)同3T核磁共振系統(tǒng)一樣成為主流產(chǎn)品。第三十二頁，共80頁。隨著超導(dǎo)材料性能、超高磁場(chǎng)磁體科學(xué)技術(shù)及低溫技術(shù)的不斷發(fā)展，高場(chǎng)超導(dǎo)磁體作為核心部件已被廣泛應(yīng)用于能源、交通、信息、科學(xué)儀器、工業(yè)、航天航空、醫(yī)療器械、國防以及重大科學(xué)工程等領(lǐng)域。超高磁場(chǎng)核磁共振成像技術(shù)應(yīng)用給醫(yī)學(xué)影像設(shè)備帶來革命性的改善，具有傳統(tǒng)影像設(shè)備無可比擬的優(yōu)勢(shì)，而超高磁場(chǎng)核磁共振設(shè)備的核心部件是能夠產(chǎn)生高均勻度磁場(chǎng)的高場(chǎng)磁體系統(tǒng)。目前，超高核磁共振成像超導(dǎo)磁體的磁場(chǎng)對(duì)于人體而言，磁場(chǎng)在9.4～11.75T。對(duì)于動(dòng)物而言，最高磁場(chǎng)達(dá)到17T。第三十三頁，共80頁。我國核磁共振技術(shù)發(fā)展的早期主要集中在低磁場(chǎng)的永磁技術(shù)，由于中國是稀土大國，因此，發(fā)展和研究大規(guī)模永磁醫(yī)學(xué)應(yīng)用也符合我國的基本國策。近年來，國內(nèi)已經(jīng)開始進(jìn)行高磁場(chǎng)超導(dǎo)成像技術(shù)的研發(fā)，一些公司紛紛涉足這個(gè)領(lǐng)域以期在高磁場(chǎng)成像系統(tǒng)方面占有一席之地。在超高磁場(chǎng)方面，在國家重大儀器等項(xiàng)目的支持下已經(jīng)開展了9.4T系統(tǒng)的研制。第三十四頁，共80頁。一直以來，在磁共振成像領(lǐng)域，有兩個(gè)發(fā)展趨勢(shì)，一個(gè)是超導(dǎo)方向即高場(chǎng)，場(chǎng)強(qiáng)一般在1.5～3T之間，國際上主要的生產(chǎn)廠商包括GE、西門子、飛利浦等國際公司；一個(gè)是永磁方向即低場(chǎng)，場(chǎng)強(qiáng)在0.2～0.5T之間。與超導(dǎo)系統(tǒng)激烈的競爭相比，低場(chǎng)磁共振成像領(lǐng)域現(xiàn)在主要是中國和日本公司在主導(dǎo)市場(chǎng)，日本以日立公司的產(chǎn)品為主。中國由于是稀土大國，具有資源上的優(yōu)勢(shì)，在材料上已經(jīng)可以形成壟斷，在中國研發(fā)永磁具有優(yōu)勢(shì)，1997年中國科學(xué)院電工研究所研制出的國內(nèi)外第一臺(tái)0.35TC型開放式永磁MRI磁體，將永磁MRI的磁場(chǎng)推向了新的高度，到2000年以后，國內(nèi)的永磁MRI的技術(shù)水平逐漸與國外接近或相當(dāng)，產(chǎn)品的質(zhì)量得到很大的提高，可以滿足基本臨床診斷的需要，同時(shí)，也出現(xiàn)了數(shù)量可觀的永磁MRI設(shè)備的生產(chǎn)企業(yè)。第三十五頁，共80頁。國內(nèi)最早的磁共振成像設(shè)備研發(fā)起步于上世紀(jì)80年代，通過中國科學(xué)院電工研究所、聲學(xué)研究所等有關(guān)科研機(jī)構(gòu)的聯(lián)合攻關(guān)，突破了磁體技術(shù)和系統(tǒng)集成技術(shù)，并由此開發(fā)完成了國內(nèi)第一臺(tái)MRI設(shè)備，圖2為ASP015永磁磁共振成像掃描儀。第三十六頁，共80頁。MR現(xiàn)象的物理學(xué)基礎(chǔ)

產(chǎn)生核磁共振現(xiàn)象的基本條件

靜磁場(chǎng)中物質(zhì)的原子核受到一定頻率的電磁波作用，它們的能級(jí)之間發(fā)生共振躍遷，就是磁共振現(xiàn)象。物質(zhì)吸收電磁波能量而躍遷后，又會(huì)釋放電磁能量恢復(fù)到初始狀態(tài)，如果用特殊裝置接受這部分能量信號(hào)，就采集到MR信號(hào)。第三十七頁，共80頁。MR現(xiàn)象的物理學(xué)基礎(chǔ)產(chǎn)生MR信號(hào)三個(gè)基本條件：能夠產(chǎn)生共振躍遷的原子核；恒定的靜磁場(chǎng)（外磁場(chǎng)、主磁場(chǎng)）；產(chǎn)生一定頻率電磁波的交變磁場(chǎng)。因產(chǎn)生MR的電磁波在電磁波譜中位于長波的射頻無線電波波段，這個(gè)交變磁場(chǎng)稱為射頻磁場(chǎng)?！昂舜殴舱瘛钡摹昂恕笔侵腹舱褴S遷的原子核，“磁”是指主磁場(chǎng)和射頻磁場(chǎng)，“共振”是指當(dāng)射頻磁場(chǎng)的頻率與原子核進(jìn)動(dòng)的頻率一致時(shí)原子核吸收能量，發(fā)生能級(jí)間的共振躍遷。第三十八頁，共80頁。原子核的特性（一）原子核自旋和磁矩1.原子核和電子云物質(zhì)由分子組成的，分子由原子組成。原子由一個(gè)原子核及數(shù)目不同的電子組成。原子核又由帶有正電荷的質(zhì)子（proton）和不顯電性的中子組成，其中質(zhì)子與MRI有關(guān)。構(gòu)成水、脂肪、肌肉等生命物質(zhì)的原子(氫、鈉或磷等)，原子的外層為原子殼，由不停運(yùn)動(dòng)著的許多電子構(gòu)成(電子云)。中央是原子核，核上有電荷，圍繞原子核的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，稱為“自旋”（spin）。

第三十九頁，共80頁。原子核自旋第四十頁，共80頁。

原子核結(jié)構(gòu)和自旋質(zhì)子(氫質(zhì)子)

原子核是由不同數(shù)量的質(zhì)子和中子構(gòu)成，其大小與質(zhì)量都不相同，如氫的同位素氕(1H)、氘(2H)、氚(3H)。它們的核都有一個(gè)質(zhì)子，不同的是氘還有一個(gè)中子，氚有兩個(gè)中子。因?yàn)殡暮酥挥幸粋€(gè)質(zhì)子，將它稱為氫質(zhì)子或質(zhì)子，質(zhì)子帶正電，并不停的旋轉(zhuǎn)著，又稱自旋質(zhì)子，是目前MR成像應(yīng)用最廣泛的原子核。第四十一頁，共80頁。自旋動(dòng)畫第四十二頁，共80頁。

帶電的自旋質(zhì)子群

一群自旋著的質(zhì)子，顯示每個(gè)核內(nèi)周邊的電荷形成一個(gè)環(huán)形電流。這些環(huán)形電流的方向是雜亂無章的，這是自然狀態(tài)下的自旋核質(zhì)子群。每一個(gè)環(huán)形電流周圍將產(chǎn)生電磁效應(yīng)，就是磁場(chǎng)。一個(gè)環(huán)形電流就好似一個(gè)小磁棒。理論上任何原子核所含質(zhì)子或中子的為奇數(shù)時(shí)，具有磁性。第四十三頁，共80頁。自旋動(dòng)畫第四十四頁，共80頁。帶電的自旋質(zhì)子群通電的環(huán)形線圈周圍都有磁場(chǎng)存在，相當(dāng)于一塊磁鐵。所以轉(zhuǎn)動(dòng)的質(zhì)子也相當(dāng)于一個(gè)小磁體，具有自身的南、北極及磁力，質(zhì)子自身具有磁性，在其周圍產(chǎn)生磁場(chǎng)，并具有自身磁矩。磁矩是矢量，具有方向和大小，磁矩的方向可有環(huán)形電流的法拉第右手定則確定，與自旋軸一致。環(huán)形電流的磁矩μ：μ=IS第四十五頁，共80頁。自然狀態(tài)下，人體存在大量帶電、有磁性的自旋核，但它們的磁矩互相抵消，組織并未顯示出磁性。第四十六頁，共80頁。磁場(chǎng)強(qiáng)度及方向

磁場(chǎng)有力和能的性質(zhì)，力有強(qiáng)度和方向靜磁場(chǎng)強(qiáng)度以字母B表示，單位是特斯拉(Tesla)或高斯(Gauss)磁場(chǎng)的強(qiáng)弱在圖中用平行線的密疏來表示密度大，場(chǎng)強(qiáng)大，用箭頭的長短來表示，箭頭的方向就是磁場(chǎng)的方向。第四十七頁，共80頁。TeslaORGauseTesla是一個(gè)磁場(chǎng)強(qiáng)度單位,中文譯為特斯拉，一個(gè)單位Tesla＝10000GauseGause

中文譯為高斯,地球的自然磁場(chǎng)強(qiáng)度為0.3-0.7高斯,南北極有所不同.

NSB0第四十八頁，共80頁。接動(dòng)畫第四十九頁，共80頁。靜磁場(chǎng)的作用（一）外加靜磁場(chǎng)中的磁化

MRI中外加靜磁場(chǎng)的強(qiáng)度B0是恒定的。用X、Y、Z坐標(biāo)系來描述磁場(chǎng)的位置，Z代表B0方向，即磁力線方向，X-Y平面代表垂直于磁場(chǎng)方向的平面。第五十頁，共80頁。外加靜磁場(chǎng)中的磁化垂直座標(biāo)系

Z軸是B0方向，通常與體軸一致XY平面垂直于體軸，叫橫斷面X軸是水平軸，Y軸是垂直軸，三個(gè)軸互相垂直接動(dòng)畫第五十一頁，共80頁。

靜磁場(chǎng)的作用（一）外加靜磁場(chǎng)中的磁化將一個(gè)小磁矩放在外磁場(chǎng)B0中，兩磁場(chǎng)方向的夾角為θ，小磁矩發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，停在順B0方向(θ減小到零)。這時(shí)的小磁矩處于穩(wěn)定狀態(tài)，能級(jí)最低，是磁場(chǎng)B0的扭力效應(yīng)。若θ等于180°，即磁矩與B0方向相反，磁矩最不穩(wěn)定，勢(shì)能最大。磁矩在B0中有順B0或反B0兩個(gè)方向，一群磁矩動(dòng)態(tài)平衡的結(jié)果是順B0的磁矩多于逆B0的磁矩，剩余的是平行B0的低能態(tài)質(zhì)子，因此，凈磁向量M與B0同方向。第五十二頁，共80頁。接動(dòng)畫第五十三頁，共80頁。靜磁場(chǎng)的作用第五十四頁，共80頁。靜磁場(chǎng)中人體組織獲得磁化

人體進(jìn)入靜磁場(chǎng)后，經(jīng)過質(zhì)子有序化排列，組織宏觀上產(chǎn)生了一個(gè)縱向磁化矢量Mz

，組織有了磁性?？v向磁化矢量Mz不是振蕩磁場(chǎng)，無法測(cè)定。振蕩磁場(chǎng)是一種隨時(shí)間而變化的磁場(chǎng)，它的磁場(chǎng)變化可在天線內(nèi)感應(yīng)產(chǎn)生電壓，用電流表可以測(cè)定?？v向磁化Mz不移動(dòng)也不旋轉(zhuǎn)，因此無法記錄。

第五十五頁，共80頁。第五十六頁，共80頁。射頻磁場(chǎng)的作用MZ不是振蕩磁場(chǎng)，無法單獨(dú)檢測(cè)出來，不能直接用于成像。如果要檢測(cè)質(zhì)子的自旋、收集信號(hào)，只有在垂直于靜磁場(chǎng)B0方向的橫向平面有凈磁化矢量。為了設(shè)法檢測(cè)到特定質(zhì)子群的凈磁化矢量，并用于成像，需使凈磁化矢量偏離B0方向。為了達(dá)到這個(gè)目的，在MRI中采用了射頻（radiofrequency，RF）脈沖作為激發(fā)源。第五十七頁，共80頁。自旋(spin):

是原子核具有繞其特定軸旋轉(zhuǎn)的特性自旋角動(dòng)量：原子核自旋具有方向性磁矩：原子核自旋運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的微觀磁場(chǎng),隨機(jī)分布的基本概念第五十八頁，共80頁。進(jìn)動(dòng)（precession）：氫原子繞自身軸線轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí),其轉(zhuǎn)動(dòng)軸線又繞重力方向回轉(zhuǎn)核磁共振NMR的條件

原子核在進(jìn)動(dòng)中吸收外界能量產(chǎn)生能級(jí)躍遷現(xiàn)象外界能量：短射頻脈沖激發(fā)源射頻磁場(chǎng)RF自旋磁矩在主磁場(chǎng)中進(jìn)動(dòng)外磁場(chǎng)方向核磁矩方向基本概念第五十九頁，共80頁。沿著主磁場(chǎng)方向?yàn)閆軸（縱軸）；垂直于主磁場(chǎng)方向的平面為XY平面（水平面);左右方向?yàn)閅軸；前后方向?yàn)閄軸。宏觀磁化向量：全部磁矩重新定向所產(chǎn)生的磁化向量，單位體積中全部原子核的磁矩磁化向量（M）與磁場(chǎng)的三維坐標(biāo)XZB1MY基本概念第六十頁，共80頁。射頻脈沖（RadioFrequencypulse,RF)

：一定頻率的無線電波或射頻能量,使磁化向量以90°的傾斜角旋轉(zhuǎn)的射頻脈沖稱為90°脈沖.核磁共振(NuclearMagneticResonance,NMR):

利用射頻脈沖(RadioFrequencypulse)對(duì)平衡態(tài)的自旋系統(tǒng)做功,使其吸收能量,射頻停止,系統(tǒng)能量釋放能量.基本概念第六十一頁，共80頁。弛豫過程(relaxation):是指自旋系統(tǒng)吸收能量后由激發(fā)態(tài)恢復(fù)至其平衡態(tài)的過程.這一過程所用時(shí)間為弛豫時(shí)間(縱向磁化恢復(fù)和橫向磁化衰減的過程)

弛豫過程是一個(gè)能量轉(zhuǎn)變過程,磁距恢復(fù)狀態(tài)過程隨時(shí)間延長而改變,是磁共振成像的關(guān)鍵.基本概念第六十二頁，共80頁?？v向馳豫T1縱向馳豫(T1馳豫):是指90°射頻脈沖激發(fā)停止后縱向磁化分量(Mz)將緩慢增大到最初值,成指數(shù)規(guī)律增長.恢復(fù)至平衡態(tài)的過程.1*T15*T12*T13*T14*T1MZ

0Time100%63%基本概念第六十三頁，共80頁。T1Relaxation1*T15*T12*T13*T14*T1Mo0.5*Mo

063%ofM0MzTime脂肪白質(zhì)灰質(zhì)腦脊液MZ第六十四頁，共80頁。橫向馳豫橫向弛豫(T2馳豫)：射頻脈沖停止后,橫向磁化分量Mxy很快衰減到零,并且呈指數(shù)規(guī)律衰減到RF作用前的零狀態(tài).橫向弛豫是一個(gè)從最大值恢復(fù)至零狀態(tài)的過程.基本概念第六十五頁，共80頁。T2Relaxation

MXYt(ms)37%84921011400腦脊液灰質(zhì)白質(zhì)脂肪第六十六頁，共80頁。T1&T2Time63%37%100%T1T2MZ第六十七頁，共80頁。MR信號(hào)的形成

RFPulse停止后，縱向磁化矢量轉(zhuǎn)向橫向并在XY平面內(nèi)繞Z軸進(jìn)動(dòng)。XY平面內(nèi)的旋轉(zhuǎn)磁體可以在接收線圈內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電壓，這個(gè)隨時(shí)間波動(dòng)的電壓即為MR信號(hào)。ZM0M1YXMXYRF線圈信號(hào)檢測(cè)YZM(t)O橫向磁化的產(chǎn)生拉莫進(jìn)動(dòng)O第六十八頁，共80頁。(一)電磁感應(yīng)與FID信號(hào)(磁場(chǎng))Electromagnetism根據(jù)法拉第定率產(chǎn)生電流。Bo(電流)currentXY第六十九頁，共80頁。自由感應(yīng)衰減信號(hào)(freeinductiondecayFID):以頻率在XY平面內(nèi)自由旋進(jìn)的橫向磁化矢量在線圈感應(yīng)出頻率相同,幅度按指