MRI核磁共振課件

核磁共振基礎(chǔ)及成像姚紅英2016年9月23日核磁共振基礎(chǔ)及成像姚紅英1核磁共振基礎(chǔ)及成像姚紅英核磁共振基礎(chǔ)及成像姚紅英1核磁共振成像的發(fā)展過程核磁共振成像物理基礎(chǔ)核磁共振成像圖像重建實(shí)驗(yàn)儀器及方法介紹核磁共振成像的發(fā)展過程2核磁共振成像的發(fā)展過程核磁共振成像的發(fā)展過程2一核磁共振成像的發(fā)展過程一核磁共振成像的發(fā)展過程3一核磁共振成像的發(fā)展過程一核磁共振成像的發(fā)展過程3EdwardM.Purcell

FelixBloch

PaulC.Lauterbur

SirP.Mansfield

核磁共振波譜學(xué) 液體高分子的化學(xué)成分和分子結(jié)構(gòu) 固體高分辨率核磁共振波譜分析

900MHz20T

化學(xué)、生物大分子、材料和制藥

核磁共振成像學(xué) 生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域

10T

石油測井 尋找地下水源EdwardM.PurcellFelixBloch4EdwardM.PurcellFelixBloch磁共振成像的萌芽期1946年到1972年RaymondDamadianPaulLauterbur1971年Science“用NMR信號可診斷疾病”“惡性組織中氫的T1時(shí)間延長”1972年用NMR信號完全可以重建圖像1973年NMR成像突然出現(xiàn)在人們面前磁共振成像的萌芽期1946年到1972年Raymond5磁共振成像的萌芽期1946年到1972年Raymond磁共振成像的成熟期1973年到1978年達(dá)馬迪安、FONAR成像法和他的Indomitable

堅(jiān)定執(zhí)著無所畏懼磁共振成像的成熟期1973年到1978年達(dá)馬迪安、FON6磁共振成像的成熟期1973年到1978年達(dá)馬迪安、FON梯度場、勞特伯及其組合層析成像法1973年《自然》發(fā)表隨后有4mm的蛤蜊，活鼠成像冥思苦想幾個(gè)月1971年9月的一天數(shù)周的實(shí)驗(yàn)弄清三個(gè)問題磁共振成像的成熟期1973年到1978年勞特伯首先創(chuàng)立了用一組投影得到NMR圖像的方法梯度場、勞特伯及其組合層析成像法冥思苦想幾個(gè)月磁共振成像的成7梯度場、勞特伯及其組合層析成像法冥思苦想幾個(gè)月磁共振成像的成磁共振成像的成熟期1973年到1978年磁共振成像的成熟期1973年到1978年8磁共振成像的成熟期1973年到1978年磁共振成像的成熟磁共振成像的發(fā)展期1978年以后研究方向的轉(zhuǎn)折商品化過程傳統(tǒng)放射學(xué)的新工具磁共振成像的發(fā)展期1978年以后研究方向的轉(zhuǎn)折9磁共振成像的發(fā)展期1978年以后研究方向的轉(zhuǎn)折磁共振成像我國核磁共振成像的臨床應(yīng)用和開發(fā)研究萌芽探索期1986

~

1990年

1980年前后國際上已商品化放射學(xué)家、醫(yī)學(xué)物理學(xué)家和生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)家廣州醫(yī)學(xué)院醫(yī)學(xué)物理學(xué)教授謝楠柱1983年8月參加美國會議同年11月美國史東尼克博士來華講學(xué)

1984年中國醫(yī)學(xué)影像技術(shù)研究會在北京成立

1984年底中國科健有限公司成立

1987年1月安科公司成立運(yùn)作1990年初，首臺ASP-015在河北應(yīng)用我國核磁共振成像的臨床應(yīng)用和開發(fā)研究萌芽探索期19810我國核磁共振成像的臨床應(yīng)用和開發(fā)研究萌芽探索期198全面發(fā)展期1991年至今

陸續(xù)引進(jìn)一批1.0T、1.5T、2.0T超導(dǎo)成像設(shè)備一些大型教學(xué)醫(yī)院引進(jìn)3T臨床研究型系統(tǒng)磁共振成像產(chǎn)業(yè)的起步和發(fā)展

安科公司邁迪特公司西門子邁迪特公司寧波鑫高益磁材有限公司沈陽東軟數(shù)字醫(yī)療股份有限公司北京萬東醫(yī)療裝備股份有限公司西安藍(lán)港數(shù)網(wǎng)股份有限公司我國以低場永磁產(chǎn)品為主，水平達(dá)到世界先進(jìn)水平全面發(fā)展期1991年至今11全面發(fā)展期1991年至今全面發(fā)展期1991年至今二核磁共振成像物理基礎(chǔ)二核磁共振成像物理基礎(chǔ)12二核磁共振成像物理基礎(chǔ)二核磁共振成像物理基礎(chǔ)12核磁共振現(xiàn)象原子核在外磁場作用下發(fā)生能級分裂,在一定射頻場作用下吸收其能量發(fā)生能級躍遷的現(xiàn)象.E=h

塞曼能級分裂射頻脈沖radiofrequencypulse,RF核磁共振條件E=E2-E1h=E=gINB0核磁共振現(xiàn)象原子核在外磁場作用下發(fā)生能級分裂,在一定射頻13核磁共振現(xiàn)象原子核在外磁場作用下發(fā)生能級分裂,在一定射頻核自旋磁共振Larmor進(jìn)動(dòng)頻率MxyMz

-回磁比射頻脈沖B1,ω,t0=B0E核自旋磁共振Larmor進(jìn)動(dòng)頻率MxyMz-回磁比射14核自旋磁共振Larmor進(jìn)動(dòng)頻率MxyMz-回磁比射圖1質(zhì)點(diǎn)對固定軸的轉(zhuǎn)動(dòng)量原子核的磁矩1角動(dòng)量的概念2電子的軌道角動(dòng)量

和自旋角動(dòng)量3原子核的自旋圖2電子軌道角動(dòng)量和自旋角動(dòng)量圖3質(zhì)子的自旋角動(dòng)量圖4外場中質(zhì)子自旋的兩種取向圖1質(zhì)點(diǎn)對固定軸的轉(zhuǎn)動(dòng)量原子核的磁矩1角動(dòng)量的概念2電15圖1質(zhì)點(diǎn)對固定軸的轉(zhuǎn)動(dòng)量原子核的磁矩1角動(dòng)量的概念2電4原子核的磁矩原子核的磁矩圖5環(huán)形電流的磁矩圖6質(zhì)子的自旋與自旋磁矩共線且同向(a)磁矩與外磁場平行(b)磁矩與外磁場反平行圖7在外場中質(zhì)子自旋磁矩的取向4原子核的磁矩原子核的磁矩圖5環(huán)形電流的磁矩圖6質(zhì)子的164原子核的磁矩原子核的磁矩圖5環(huán)形電流的磁矩圖6質(zhì)子的Larmor進(jìn)動(dòng)（a）核受到的磁力矩（b）拉莫爾進(jìn)動(dòng)圖8核受到的磁力矩作用發(fā)生拉莫爾進(jìn)動(dòng)0=B0Larmor進(jìn)動(dòng)（a）核受到的磁力矩（b）拉莫爾17Larmor進(jìn)動(dòng)（a）核受到的磁力矩（b）拉莫爾圖9質(zhì)子在外磁場中的能級分裂圖9質(zhì)子在外磁場中的能級分裂18圖9質(zhì)子在外磁場中的能級分裂圖9質(zhì)子在外磁場中的能級分裂質(zhì)子系統(tǒng)的縱向磁化磁化強(qiáng)度矢量MM=∑質(zhì)子系統(tǒng)的縱向磁化磁化強(qiáng)度矢量MM=∑19質(zhì)子系統(tǒng)的縱向磁化磁化強(qiáng)度矢量MM=∑質(zhì)子系統(tǒng)的縱向磁

縱向磁化減小縱向磁化向xOy平面翻轉(zhuǎn)與產(chǎn)生橫向磁化

=B10=B0縱向磁化減小縱向磁化向xOy20縱向磁化減小縱向磁化向xOy90脈沖180脈沖

=B190脈沖180脈沖=B12190脈沖180脈沖=B190脈沖180由單個(gè)原子核的校直導(dǎo)致組織體素的磁化磁化強(qiáng)度矢量組織體素的濃度核素的磁化靈敏度磁場強(qiáng)度磁化過程由單個(gè)原子核的校直導(dǎo)致組織體素的磁化磁化強(qiáng)度矢量組織體22由單個(gè)原子核的校直導(dǎo)致組織體素的磁化磁化強(qiáng)度矢量組織體弛豫過程松弛、舒張、放松.自然界的固有屬性.非平衡態(tài)到平衡態(tài).

縱向磁化平衡態(tài)

Ｍ０橫向磁化非平衡狀態(tài)M弛豫過程松弛、舒張、放松.自然界的固有屬性.非平衡態(tài)到23弛豫過程松弛、舒張、放松.自然界的固有屬性.非平衡態(tài)到弛豫的分類自旋核周圍局部場的任何波動(dòng)，只要其頻率與自旋核的共振頻率相當(dāng)，均可引起核系統(tǒng)的弛豫。能量傳遞的過程。自旋-晶格弛豫，縱向弛豫

一個(gè)自旋核與環(huán)境交換能量的過程自旋-自旋弛豫，橫向弛豫

高能態(tài)的核將能量傳遞給低能態(tài)的核弛豫的分類自旋核周圍局部場的任何波動(dòng)，只要其頻率與自旋核的共24弛豫的分類自旋核周圍局部場的任何波動(dòng)，只要其頻率與自旋核的共弛豫過程中縱向磁化的生長縱向弛豫時(shí)間T1在每個(gè)成像周期開始時(shí)，縱向磁化被一個(gè)RF脈沖減小到零。然后在這周期內(nèi)讓它弛豫。在弛豫階段，測量其磁場強(qiáng)度并作為像素的強(qiáng)度或亮度，周期就終止了。弛豫過程中縱向磁化的生長縱向弛豫時(shí)間T1在每個(gè)成像周期開始25弛豫過程中縱向磁化的生長縱向弛豫時(shí)間T1在每個(gè)成像周期開始橫向磁化很快會衰減橫向弛豫時(shí)間T2，T2比T1短具有最短T2值的組織要比其他組織衰減快橫向弛豫時(shí)間T2橫向磁化很快會衰減具有最短T2值的組織要比其他組織衰減快橫向26橫向磁化很快會衰減具有最短T2值的組織要比其他組織衰減快橫向縱向分量要回家，橫向分量要散伙；

散伙得快，回家得慢。ＭＺ

Ｍ０ＭＸＹ０縱向分量要回家，橫向分量要散伙； 散伙得快，回家得27縱向分量要回家，橫向分量要散伙； 散伙得快，回家得90脈沖后磁化強(qiáng)度矢量的弛豫綜合弛豫軌跡90脈沖后磁化強(qiáng)度矢量的弛豫綜合弛豫軌跡2890脈沖后磁化強(qiáng)度矢量的弛豫綜合弛豫軌跡90脈沖后磁自由感應(yīng)衰減信號FID自由感應(yīng)衰減信號FID29自由感應(yīng)衰減信號FID自由感應(yīng)衰減信號FID29自旋回波信號SE讓磁矩180度反向自旋回波序列中，消除磁場不均勻的影響90度脈沖后相位聚集質(zhì)子失相180

度脈沖后相位反轉(zhuǎn)相位重聚自旋回波信號SE讓磁矩180度反向90度脈沖后相位聚集30自旋回波信號SE讓磁矩180度反向90度脈沖后相位聚集自旋回波信號SpinEcho自旋回波信號SpinEcho31自旋回波信號SpinEcho自旋回波信號SpinEcho用于成像的信號是采集線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢B=0

M=BS用于成像的信號是采集線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢B=0M32用于成像的信號是采集線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢B=0M用于三核磁共振成像的圖像重建三核磁共振成像的圖像重建33三核磁共振成像的圖像重建三核磁共振成像的圖像重建33點(diǎn)成像法線成像法面成像法體積成像法點(diǎn)成像法34點(diǎn)成像法點(diǎn)成像法34拉莫爾進(jìn)動(dòng)0

=B0A=cos(t+)相位=

t+梯度場Bx=GxXBy=GyYBz=GzZ拉莫爾進(jìn)動(dòng)0=B0A=cos(t+)相位35拉莫爾進(jìn)動(dòng)0=B0A=cos(t+)相位

運(yùn)用MR信號形成所需要的圖像運(yùn)用MR信號形成所需要的圖像36運(yùn)用MR信號形成所需要的圖像運(yùn)用MR信號形成所需要用梯度來選擇某一層面MRI圖像層面的選擇層面的選擇是采用選擇性激發(fā)的原理實(shí)現(xiàn)，如圖所示。當(dāng)磁場梯度方向是沿著患者體軸方向時(shí)．組織的每個(gè)層面對一個(gè)不同的共振頻率調(diào)諧。這是因?yàn)橘|(zhì)子的共振頻率與磁場的強(qiáng)度成正比的緣故。用梯度來選擇某一層面MRI圖像層面的選擇層面的選擇是采用選擇37用梯度來選擇某一層面MRI圖像層面的選擇層面的選擇是采用選擇層面的選擇0=B0層面的選擇0=B038層面的選擇0=B0層面的選擇0=B0380=B0

1.54～1.56T,=42.6MHz,射頻脈沖頻率范圍65.604~66.456MHz0=B01.54～1.56T,=42390=B01.54～1.56T,=42頻率編碼

x方向定位頻率編碼x方向定位40頻率編碼x方向定位頻率編碼x方向定位40MRI核磁共振課件41MRI核磁共振課件41相位編碼y軸定位相位編碼y軸定位42相位編碼y軸定位相位編碼y軸定位42MRI核磁共振課件43MRI核磁共振課件43X軸Y軸都定位后X軸Y軸都定位后44X軸Y軸都定位后X軸Y軸都定位后44MRI核磁共振課件45MRI核磁共振課件45一個(gè)典型成像周期中的各種情況的序列梯度周期梯度場的施加順序我們已經(jīng)了解到在每一成像周期中、不同的梯度在特定的時(shí)刻接通和關(guān)掉的情況。在一個(gè)成像周期，每一個(gè)梯度和其它情況的相互關(guān)系如圖所示。三種梯度的作用如下：層面選擇梯度在RF脈沖加于組織時(shí)接通。對于處在特定層面內(nèi)的組織來說，這就限制了磁場的激發(fā)和回波的形成。相位編碼(準(zhǔn)備)梯度在每個(gè)周期中接通一短的時(shí)間，用來產(chǎn)生在圖像一維上的相位差。

這個(gè)梯度的強(qiáng)度從一個(gè)周期到另一個(gè)周期略加改變，以產(chǎn)生成像所需的不同“視野”。頻率編碼(檢測)梯度是在信號由組織發(fā)射的時(shí)間內(nèi)接通。它可以使得不同的體素橫列發(fā)射不同頻率的信號。一個(gè)典型成像周期中的各種情況的序列梯度周期梯度場的施加順序46一個(gè)典型成像周期中的各種情況的序列梯度周期梯度場的施加順序信號采集采樣采樣間隔采樣時(shí)間采樣間隔Ts，采樣頻率s=1/Ts，采樣時(shí)間為Ts=NTs，若采樣點(diǎn)數(shù)為N，可以證明接收信號的回波帶寬為

SW=1/Ts信號采集采樣采樣間隔采樣時(shí)間采樣間隔Ts，采樣47信號采集采樣采樣間隔采樣時(shí)間采樣間隔Ts，采樣數(shù)據(jù)空間TRTRTR時(shí)間域的K空間信號采集TRTRTRTRTRTRK空間中心信號強(qiáng)，決定圖像對比度K空間周圍信號弱，決定圖像的細(xì)節(jié)數(shù)據(jù)空間TR時(shí)間域的K空間信號采集TRTRK空間中心信號強(qiáng)，48數(shù)據(jù)空間TR時(shí)間域的K空間信號采集TRTRK空間中心信號強(qiáng)，決定產(chǎn)生一幅圖像所需要的周期個(gè)數(shù)的因素

產(chǎn)生一幅圖像需要幾個(gè)步驟：加脈沖；產(chǎn)生梯度場；檢測信號獲得信號所需要的總時(shí)間：TR，NE，NS成像周期決定產(chǎn)生一幅圖像所需要的周期個(gè)數(shù)的因素產(chǎn)生一幅圖像需要幾個(gè)49決定產(chǎn)生一幅圖像所需要的周期個(gè)數(shù)的因素產(chǎn)生一幅圖像需要幾個(gè)傅里葉變換的基本概念如圖所示。它是—個(gè)能將合成信號分成單個(gè)頻率分量的數(shù)學(xué)過程。因?yàn)槊恳惑w素列發(fā)射一個(gè)不同頻率的信號，所以傅里葉變換能夠測定每個(gè)信號分量的位置，并把它引導(dǎo)至相應(yīng)的像素列上。

在一個(gè)比較復(fù)雜的過程中，也可用博里葉變換把信號在相位編碼方向上分類。

對于每個(gè)圖像像素，重建過程都計(jì)算出一個(gè)相對信號強(qiáng)度值。像素值和像素亮度間的關(guān)系由窗口控制器的設(shè)定來確定。圖像重建傅里葉變換的基本概念如圖所示。它是—個(gè)能將合成信號分成單個(gè)頻50傅里葉變換的基本概念如圖所示。它是—個(gè)能將合成信號分成單個(gè)頻影響圖像質(zhì)量和采集時(shí)間的MRI因素MRI圖像質(zhì)量分析對比度細(xì)節(jié)噪聲偽影畸變影響圖像質(zhì)量和采集時(shí)間的MRI因素MRI圖像質(zhì)量分析對比度51影響圖像質(zhì)量和采集時(shí)間的MRI因素MRI圖像質(zhì)量分析對比度四實(shí)驗(yàn)儀器及方法介紹四實(shí)驗(yàn)儀器及方法介紹52四實(shí)驗(yàn)儀器及方法介紹四實(shí)驗(yàn)儀器及方法介紹52實(shí)驗(yàn)儀器及方法主磁場0.52T，共振頻率約22.6MHz磁極直徑165mm，均勻度12.5ppm質(zhì)子γ

=42.5MHz/T實(shí)驗(yàn)儀器及方法主磁場0.52T，共振頻率約22.6MHz質(zhì)子53實(shí)驗(yàn)儀器及方法主磁場0.52T，共振頻率約22.6MHz質(zhì)子核磁共振成像K空間FFT后2D圖像實(shí)物圖采集過程中的信號FFT核磁共振成像K空間FFT后2D圖像實(shí)物圖采集過程中的信號FF54核磁共振成像K空間FFT后2D圖像實(shí)物圖采集過程中的信號FF自旋回波

TETR確定加權(quán)像信噪比分辨率圖像形狀自旋回波55自旋回波1、趙喜平.磁共振成像

北京:科學(xué)出版社,2004,112、PerrySprawls.Jr.醫(yī)學(xué)成像的物理原理

北京:高等教育出版社,1993,43、

熊國欣,李立本.核磁共振成像原理

北京:科學(xué)出版社,2007,84、

俎棟林

.核磁共振成像學(xué)

北京:高等教育出版社,2004,1參考書1、趙喜平.磁共振成像參考書561、趙喜平.磁共振成像參考書1、趙喜平.磁共振成像參MRI核磁共振課件57MRI核磁共振課件57Thankyou!Thankyou!58Thankyou!Thankyou!58核磁共振基礎(chǔ)及成像姚紅英2016年9月23日核磁共振基礎(chǔ)及成像姚紅英59核磁共振基礎(chǔ)及成像姚紅英核磁共振基礎(chǔ)及成像姚紅英59核磁共振成像的發(fā)展過程核磁共振成像物理基礎(chǔ)核磁共振成像圖像重建實(shí)驗(yàn)儀器及方法介紹核磁共振成像的發(fā)展過程60核磁共振成像的發(fā)展過程核磁共振成像的發(fā)展過程60一核磁共振成像的發(fā)展過程一核磁共振成像的發(fā)展過程61一核磁共振成像的發(fā)展過程一核磁共振成像的發(fā)展過程61EdwardM.Purcell

FelixBloch

PaulC.Lauterbur

SirP.Mansfield

核磁共振波譜學(xué) 液體高分子的化學(xué)成分和分子結(jié)構(gòu) 固體高分辨率核磁共振波譜分析

900MHz20T

化學(xué)、生物大分子、材料和制藥

核磁共振成像學(xué) 生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域

10T

石油測井 尋找地下水源EdwardM.PurcellFelixBloch62EdwardM.PurcellFelixBloch磁共振成像的萌芽期1946年到1972年RaymondDamadianPaulLauterbur1971年Science“用NMR信號可診斷疾病”“惡性組織中氫的T1時(shí)間延長”1972年用NMR信號完全可以重建圖像1973年NMR成像突然出現(xiàn)在人們面前磁共振成像的萌芽期1946年到1972年Raymond63磁共振成像的萌芽期1946年到1972年Raymond磁共振成像的成熟期1973年到1978年達(dá)馬迪安、FONAR成像法和他的Indomitable

堅(jiān)定執(zhí)著無所畏懼磁共振成像的成熟期1973年到1978年達(dá)馬迪安、FON64磁共振成像的成熟期1973年到1978年達(dá)馬迪安、FON梯度場、勞特伯及其組合層析成像法1973年《自然》發(fā)表隨后有4mm的蛤蜊，活鼠成像冥思苦想幾個(gè)月1971年9月的一天數(shù)周的實(shí)驗(yàn)弄清三個(gè)問題磁共振成像的成熟期1973年到1978年勞特伯首先創(chuàng)立了用一組投影得到NMR圖像的方法梯度場、勞特伯及其組合層析成像法冥思苦想幾個(gè)月磁共振成像的成65梯度場、勞特伯及其組合層析成像法冥思苦想幾個(gè)月磁共振成像的成磁共振成像的成熟期1973年到1978年磁共振成像的成熟期1973年到1978年66磁共振成像的成熟期1973年到1978年磁共振成像的成熟磁共振成像的發(fā)展期1978年以后研究方向的轉(zhuǎn)折商品化過程傳統(tǒng)放射學(xué)的新工具磁共振成像的發(fā)展期1978年以后研究方向的轉(zhuǎn)折67磁共振成像的發(fā)展期1978年以后研究方向的轉(zhuǎn)折磁共振成像我國核磁共振成像的臨床應(yīng)用和開發(fā)研究萌芽探索期1986

~

1990年

1980年前后國際上已商品化放射學(xué)家、醫(yī)學(xué)物理學(xué)家和生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)家廣州醫(yī)學(xué)院醫(yī)學(xué)物理學(xué)教授謝楠柱1983年8月參加美國會議同年11月美國史東尼克博士來華講學(xué)

1984年中國醫(yī)學(xué)影像技術(shù)研究會在北京成立

1984年底中國科健有限公司成立

1987年1月安科公司成立運(yùn)作1990年初，首臺ASP-015在河北應(yīng)用我國核磁共振成像的臨床應(yīng)用和開發(fā)研究萌芽探索期19868我國核磁共振成像的臨床應(yīng)用和開發(fā)研究萌芽探索期198全面發(fā)展期1991年至今

陸續(xù)引進(jìn)一批1.0T、1.5T、2.0T超導(dǎo)成像設(shè)備一些大型教學(xué)醫(yī)院引進(jìn)3T臨床研究型系統(tǒng)磁共振成像產(chǎn)業(yè)的起步和發(fā)展

安科公司邁迪特公司西門子邁迪特公司寧波鑫高益磁材有限公司沈陽東軟數(shù)字醫(yī)療股份有限公司北京萬東醫(yī)療裝備股份有限公司西安藍(lán)港數(shù)網(wǎng)股份有限公司我國以低場永磁產(chǎn)品為主，水平達(dá)到世界先進(jìn)水平全面發(fā)展期1991年至今69全面發(fā)展期1991年至今全面發(fā)展期1991年至今二核磁共振成像物理基礎(chǔ)二核磁共振成像物理基礎(chǔ)70二核磁共振成像物理基礎(chǔ)二核磁共振成像物理基礎(chǔ)70核磁共振現(xiàn)象原子核在外磁場作用下發(fā)生能級分裂,在一定射頻場作用下吸收其能量發(fā)生能級躍遷的現(xiàn)象.E=h

塞曼能級分裂射頻脈沖radiofrequencypulse,RF核磁共振條件E=E2-E1h=E=gINB0核磁共振現(xiàn)象原子核在外磁場作用下發(fā)生能級分裂,在一定射頻71核磁共振現(xiàn)象原子核在外磁場作用下發(fā)生能級分裂,在一定射頻核自旋磁共振Larmor進(jìn)動(dòng)頻率MxyMz

-回磁比射頻脈沖B1,ω,t0=B0E核自旋磁共振Larmor進(jìn)動(dòng)頻率MxyMz-回磁比射72核自旋磁共振Larmor進(jìn)動(dòng)頻率MxyMz-回磁比射圖1質(zhì)點(diǎn)對固定軸的轉(zhuǎn)動(dòng)量原子核的磁矩1角動(dòng)量的概念2電子的軌道角動(dòng)量

和自旋角動(dòng)量3原子核的自旋圖2電子軌道角動(dòng)量和自旋角動(dòng)量圖3質(zhì)子的自旋角動(dòng)量圖4外場中質(zhì)子自旋的兩種取向圖1質(zhì)點(diǎn)對固定軸的轉(zhuǎn)動(dòng)量原子核的磁矩1角動(dòng)量的概念2電73圖1質(zhì)點(diǎn)對固定軸的轉(zhuǎn)動(dòng)量原子核的磁矩1角動(dòng)量的概念2電4原子核的磁矩原子核的磁矩圖5環(huán)形電流的磁矩圖6質(zhì)子的自旋與自旋磁矩共線且同向(a)磁矩與外磁場平行(b)磁矩與外磁場反平行圖7在外場中質(zhì)子自旋磁矩的取向4原子核的磁矩原子核的磁矩圖5環(huán)形電流的磁矩圖6質(zhì)子的744原子核的磁矩原子核的磁矩圖5環(huán)形電流的磁矩圖6質(zhì)子的Larmor進(jìn)動(dòng)（a）核受到的磁力矩（b）拉莫爾進(jìn)動(dòng)圖8核受到的磁力矩作用發(fā)生拉莫爾進(jìn)動(dòng)0=B0Larmor進(jìn)動(dòng)（a）核受到的磁力矩（b）拉莫爾75Larmor進(jìn)動(dòng)（a）核受到的磁力矩（b）拉莫爾圖9質(zhì)子在外磁場中的能級分裂圖9質(zhì)子在外磁場中的能級分裂76圖9質(zhì)子在外磁場中的能級分裂圖9質(zhì)子在外磁場中的能級分裂質(zhì)子系統(tǒng)的縱向磁化磁化強(qiáng)度矢量MM=∑質(zhì)子系統(tǒng)的縱向磁化磁化強(qiáng)度矢量MM=∑77質(zhì)子系統(tǒng)的縱向磁化磁化強(qiáng)度矢量MM=∑質(zhì)子系統(tǒng)的縱向磁

縱向磁化減小縱向磁化向xOy平面翻轉(zhuǎn)與產(chǎn)生橫向磁化

=B10=B0縱向磁化減小縱向磁化向xOy78縱向磁化減小縱向磁化向xOy90脈沖180脈沖

=B190脈沖180脈沖=B17990脈沖180脈沖=B190脈沖180由單個(gè)原子核的校直導(dǎo)致組織體素的磁化磁化強(qiáng)度矢量組織體素的濃度核素的磁化靈敏度磁場強(qiáng)度磁化過程由單個(gè)原子核的校直導(dǎo)致組織體素的磁化磁化強(qiáng)度矢量組織體80由單個(gè)原子核的校直導(dǎo)致組織體素的磁化磁化強(qiáng)度矢量組織體弛豫過程松弛、舒張、放松.自然界的固有屬性.非平衡態(tài)到平衡態(tài).

縱向磁化平衡態(tài)

Ｍ０橫向磁化非平衡狀態(tài)M弛豫過程松弛、舒張、放松.自然界的固有屬性.非平衡態(tài)到81弛豫過程松弛、舒張、放松.自然界的固有屬性.非平衡態(tài)到弛豫的分類自旋核周圍局部場的任何波動(dòng)，只要其頻率與自旋核的共振頻率相當(dāng)，均可引起核系統(tǒng)的弛豫。能量傳遞的過程。自旋-晶格弛豫，縱向弛豫

一個(gè)自旋核與環(huán)境交換能量的過程自旋-自旋弛豫，橫向弛豫

高能態(tài)的核將能量傳遞給低能態(tài)的核弛豫的分類自旋核周圍局部場的任何波動(dòng)，只要其頻率與自旋核的共82弛豫的分類自旋核周圍局部場的任何波動(dòng)，只要其頻率與自旋核的共弛豫過程中縱向磁化的生長縱向弛豫時(shí)間T1在每個(gè)成像周期開始時(shí)，縱向磁化被一個(gè)RF脈沖減小到零。然后在這周期內(nèi)讓它弛豫。在弛豫階段，測量其磁場強(qiáng)度并作為像素的強(qiáng)度或亮度，周期就終止了。弛豫過程中縱向磁化的生長縱向弛豫時(shí)間T1在每個(gè)成像周期開始83弛豫過程中縱向磁化的生長縱向弛豫時(shí)間T1在每個(gè)成像周期開始橫向磁化很快會衰減橫向弛豫時(shí)間T2，T2比T1短具有最短T2值的組織要比其他組織衰減快橫向弛豫時(shí)間T2橫向磁化很快會衰減具有最短T2值的組織要比其他組織衰減快橫向84橫向磁化很快會衰減具有最短T2值的組織要比其他組織衰減快橫向縱向分量要回家，橫向分量要散伙；

散伙得快，回家得慢。ＭＺ

Ｍ０ＭＸＹ０縱向分量要回家，橫向分量要散伙； 散伙得快，回家得85縱向分量要回家，橫向分量要散伙； 散伙得快，回家得90脈沖后磁化強(qiáng)度矢量的弛豫綜合弛豫軌跡90脈沖后磁化強(qiáng)度矢量的弛豫綜合弛豫軌跡8690脈沖后磁化強(qiáng)度矢量的弛豫綜合弛豫軌跡90脈沖后磁自由感應(yīng)衰減信號FID自由感應(yīng)衰減信號FID87自由感應(yīng)衰減信號FID自由感應(yīng)衰減信號FID87自旋回波信號SE讓磁矩180度反向自旋回波序列中，消除磁場不均勻的影響90度脈沖后相位聚集質(zhì)子失相180

度脈沖后相位反轉(zhuǎn)相位重聚自旋回波信號SE讓磁矩180度反向90度脈沖后相位聚集88自旋回波信號SE讓磁矩180度反向90度脈沖后相位聚集自旋回波信號SpinEcho自旋回波信號SpinEcho89自旋回波信號SpinEcho自旋回波信號SpinEcho用于成像的信號是采集線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢B=0

M=BS用于成像的信號是采集線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢B=0M90用于成像的信號是采集線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢B=0M用于三核磁共振成像的圖像重建三核磁共振成像的圖像重建91三核磁共振成像的圖像重建三核磁共振成像的圖像重建91點(diǎn)成像法線成像法面成像法體積成像法點(diǎn)成像法92點(diǎn)成像法點(diǎn)成像法92拉莫爾進(jìn)動(dòng)0

=B0A=cos(t+)相位=

t+梯度場Bx=GxXBy=GyYBz=GzZ拉莫爾進(jìn)動(dòng)0=B0A=cos(t+)相位93拉莫爾進(jìn)動(dòng)0=B0A=cos(t+)相位

運(yùn)用MR信號形成所需要的圖像運(yùn)用MR信號形成所需要的圖像94運(yùn)用MR信號形成所需要的圖像運(yùn)用MR信號形成所需要用梯度來選擇某一層面MRI圖像層面的選擇層面的選擇是采用選擇性激發(fā)的原理實(shí)現(xiàn)，如圖所示。當(dāng)磁場梯度方向是沿著患者體軸方向時(shí)．組織的每個(gè)層面對一個(gè)不同的共振頻率調(diào)諧。這是因?yàn)橘|(zhì)子的共振頻率與磁場的強(qiáng)度成正比的緣故。用梯度來選擇某一層面MRI圖像層面的選擇層面的選擇是采用選擇95用梯度來選擇某一層面MRI圖像層面的選擇層面的選擇是采用選擇層面的選擇0=B0層面的選擇0=B096層面的選擇0=B0層面的選擇0=B0960=B0

1.54～1.56T,=42.6MHz,射頻脈沖頻率范圍65.604~66.456MHz0=B01.54～1.56T,=42970=B01.54～1.56T,=42頻率編碼

x方向定位頻率編碼x方向定位98頻率編碼x方向定位頻率編碼x方向定位98MRI核磁共振課件99MRI核磁共振課件99相位編碼y軸定位相位編碼y軸定位100相位編碼y軸定位相位編碼y軸定位100MRI核磁共振課件101MRI核磁共振課件101X軸Y軸都定位后X軸Y軸都定位后102X軸Y軸都定位后X軸Y軸都定位后102MRI核磁共振課件103MRI核磁共振課件103一個(gè)典型成像周期中的各種情況的序列梯度周期梯度場的施加順序我們已經(jīng)了解到在每一成像周期中、不同的梯度在特定的時(shí)刻接通和關(guān)掉的情況。在一個(gè)成像周期，每一個(gè)梯度和其它情況的相互關(guān)系如圖所示。三種梯度的作用如下：層面選擇梯度在RF脈沖加于組織時(shí)接通。對于處在特定層面內(nèi)的組織來說，這就限制了磁場的激發(fā)和回波的形成。相位編碼(準(zhǔn)備)梯度在每個(gè)周期中接通一短的時(shí)間，用來產(chǎn)生在圖像一維上的相位差。

這個(gè)梯度的強(qiáng)度從一個(gè)周期到另一個(gè)周期略加改變，以產(chǎn)生成像所需的不同“視野”。頻率編碼(檢測)梯度是在信號由組織發(fā)射的時(shí)間內(nèi)接通。它可以使得不同的體素橫列發(fā)射不同頻率的信號。一個(gè)典型成像周期中的各種情況的序列梯度周期梯度場的施加順序104一個(gè)典型成像周期中的各種情況的序列梯度周期梯度場的施加順序信號采集采樣采樣間隔采樣時(shí)間采樣間隔Ts，采樣頻率s=1/Ts，采樣時(shí)間為Ts=NTs，若采樣點(diǎn)數(shù)為N，可以證明接收信號的回波帶寬為

SW=1/Ts信號采集采樣采樣間隔采樣時(shí)間采樣間隔Ts，采樣105信號采集采樣采樣間隔采樣時(shí)間采樣間隔Ts，采樣數(shù)據(jù)空間TRTRTR時(shí)間域的K空間信號采集TRTRTRTRTRTRK空間中心信號強(qiáng)，決定圖像對比度K空間周圍信號弱，決定圖像的細(xì)節(jié)數(shù)據(jù)空間TR時(shí)間域的K空間信號采集TRTRK空間中心信號強(qiáng)，106數(shù)據(jù)空間TR時(shí)間域的K空間信號采集TRTRK空間中心信號強(qiáng)，決定產(chǎn)生一幅圖像所需要的周期個(gè)數(shù)的因素

產(chǎn)生一幅圖像需要幾個(gè)步驟：加脈沖；產(chǎn)生梯度場；檢測信號獲得信號所需要的總時(shí)間：TR，NE，NS成像周期決定產(chǎn)生一幅圖像所需要的周期個(gè)數(shù)的因素產(chǎn)生一幅圖像需要幾個(gè)107決定產(chǎn)生一幅圖像所需要的周期個(gè)數(shù)的因素產(chǎn)生一幅圖像需要幾個(gè)傅里葉變換的基本概念如圖所示。它是—個(gè)能將合成信號分成單個(gè)頻率分量的數(shù)學(xué)過程。因?yàn)槊恳惑w素列發(fā)射一個(gè)不同