磁共振成像原理及功能磁共振.ppt

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1、磁共振成像原理及临床应用湖南省肿瘤医院放诊科向往绝大多数原子核都具有围绕自身轴线做旋转运动的特性，称之为自旋特性。质子自旋就相当于正电荷在环形线路中流动→即环形电流→产生磁场，即核磁。若原子核含有的质子数为偶数，则其自旋产生的磁场相互抵消，为非磁性。反之，若为奇数，则具有磁性。MRI的物理基础生物组织中含有1H、13C、19F、23Na、31P等元素，有磁性的元素有百余种。在现今，研究和使用的最多的是1H。1H是磁化最高的原子核，可以得到较强的信号（即SNR高）；1H占活体组织中原子数的2/3，数量丰富。MRI时，均指的是1H原子核。MRI的物理基础无外加磁场时

2、，各个质子以任意方向自旋，因而单位体积内生物组织的宏观磁矩M=0，若将生物组织置于一个强大的外加磁场（B0）中，则质子磁矩发生变化，较多的质子磁矩与B0方向相同，较少与之相反。因此，出现与B0方向一致的净宏观磁矩M0。MRI涉及讨论的主要为宏观磁化矢量的变化规律原子核在外加磁场中自旋的同时，还以一定的角度围绕外加磁场方向进行旋转运动，这种运动称为进动。沿B0旋进着的质子类似于在重力作用下的陀螺。进动频率亦称角频率(ω0)，取决于外加磁场强度(B0)和原子核的旋磁比(γ)：0=0上述方程式称为拉莫尔方程，其角频率又称为拉莫尔频率。旋磁比(γ)是原子核的固有特

3、性，仅与原子核的种类有关。MRI的物理基础MRI的物理基础能量从一个客体或系统传送至另一个，而接受者以供应者相同的频率振动。这种能量传送只有在驱动者能量频率与被激励系统的振荡频率相一致时才能发生。在MR成像中，被激励者为组织中的1H团，激励者为射频脉冲。在B0中，以Larmor频率施加射频脉冲，被激励质子从低能态跃迁到高能态，出现核磁共振。从宏观上讲，受激励的质子群发生核磁共振时，质子宏观磁化矢量M不再与原来的主磁场平行，M的方向和值将离开原来的平衡状态而发生变化，其变化程度取决于所施加射频脉冲的强度和时间，二者越大，在射频脉冲停止时，M离开B0越远。90射频

4、脉冲MRI的物理基础核磁弛豫：脉冲停止后，宏观磁化矢量M又自发恢复到平衡状态。纵向弛豫：90°脉冲停止后，纵向弛化矢量要逐渐恢复放到平衡状态，测量时间距终止时间越长，所测到的磁化矢量信号幅度就越大，Mz达到其最终平衡状态的63%的时间为T1值。（通过释放已吸收的能量）MRI的物理基础横向弛豫：90°射频脉冲的的另一个作用是使质子群在同一方位、同步旋进（相位一致），这时横向磁化矢量Mxy最大。但射频脉冲停止后，质子群同步旋进很快变成异步，相位失聚合，磁化矢量相互抵消，Mxy很快由大变小至为0，称之为去相位。Mxy衰减到原来值37%的时间为T2值。（通过相位的改变导

5、致矢量抵消）只有Larmor频率的磁动波与B0作用垂直时，被激励的高能态质子方能放出能量，回到低能态，即T1弛豫；各种频率、任意方向的磁动波均可使质子群的旋进频率及方位发生改变，即T2弛豫。T1、T2弛豫过程同时进行MRI的物理基础弛豫与生物组织理化因素的关系人体体温环境下，纯水分子热运动覆盖的频率段最宽，多超出MRI质子共振频率的范围。如果水变成冰或者有物质（蛋白质）溶解在内使其粘度升高，则热运动减低，处于Larmor频率的磁动波较多，能更多地激发被激励的质子，使T1缩短。而脂肪、胆固醇等物质内1H，由于基本没有热运动的影响，所以均呈短T1信号。磁共振信号的产

6、生外来射频脉冲停止后，由M0产生的横向磁化矢量由XY平面逐渐回复到Z轴同时以射频信号的形式放出能量发出的射频信号被体外线圈接受经计算机处理后重建成图像磁共振检查技术平扫（T1WI、T2WI、PDWI）增强（T1WI）动态增强（DynamicMR）磁共振血管造影（MRA）脂肪抑制成像（STIR)水抑制成像（FLAIR）水成像（MRCP、MRU、MRM）灌注成像（Perfusion）弥散成像（Diffusion）功能成像（functionMR）PDWIT2WIT1WISE序列FSTIR序列后交通支动脉瘤3D-MRA3D-CEMRA的时间分辨率（胸腹部）FLAIR抑水

7、序列磁共振胰胆管造影（MRCP）3D-重T2WI（水成像）磁共振弥散加权成像DWI磁共振弥散加权成像DWIMR图像：组织T1、T2驰豫时间、H1的密度、分子弥散运动DWI图像：利用扩散敏感梯度脉冲将水分子弥散效应扩大，来研究不同组织中水分子扩散运动的差异其方法就是在常规的任意MRI序列上施加对弥散敏感的梯度脉冲来获得正常组织间隙随机运动的水分子---低信号细胞毒性水肿的组织运动受限的水分子---高信号AB组织内影响水分子弥散的因素细胞内外的体积变化水分子通过细胞膜的渗透作用细胞外间隙形态的改变肿瘤组织细胞比例增高—高信号通过两个以上不同弥散敏感梯度值（b值）的弥

8、散加权象，可计算出弥散敏