磁共振成像总论.ppt

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1、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，（nuclearmagneticresonance,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

2、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（magneticresonanceimaging,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NS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

3、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）NSZXYZ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ZXYZXY（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）AB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

4、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）ZXYZXY（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）

5、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（longitudinalrelaxationtime），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（transverserelaxationtime），简称T2T1、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T

6、1、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ZXYZXYZXYZXY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ZXYZXYZXY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ABCZXYZXYRF脉冲ZXYZXYZXY纵向弛豫与横向弛豫（四）弛豫时间与MR

7、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胰腺癌275－400肾脏300－340肾癌400－450正常颅脑的T1与T2值（ms）组织T1T2组织T1T2大脑600100脑脊液1155145胼胝体38080头皮23560脑桥44575脊髓32080小脑58590MRI为多参数成像，成像参数包括组织T1、T2值和自旋质子密度（Protondensity,P

8、d）等（五）脉冲序列与加权图像施加RF脉冲后，纵向磁化减小、消失，横向磁化出现。使纵向磁化倾斜900的脉冲为900脉冲，而倾斜1800的脉冲则为180