《基础医学MRI》PPT课件

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1、第五章磁共振成像与功能磁共振成像原理核磁共振成像技术发展简史核磁共振现象发现Purcell等,Bloch等（1945）;PhysicalReview,核磁共振现象引入医学界Damadian（1971）;Science,171:1151-1153核磁共振成像Lauterbur（1973）;Nature,242:190-191是利用原子核在磁场内所产生的信号经重建成像的一种影像技术1974—Mansfield,Gradientoptimization磁共振成像特点MRI的软组织对比分辨率最高MRI具有任意方向直接切层的能力MRI属无创伤、无射线

2、检查MRI成像参数多，成像潜力十分巨大。MRI具有较高的空间分辨率MRI和检查费较昂贵，MRI对钙化不敏感速度慢，运动伪影纲要MRI原理fMRI原理fMRI数据的基本处理MRI原理预备知识电磁波质子的运动磁体类型线圈波长10-1310-1210-1110-1010-910-810-710-610-510-410-310-210-1110(m)频率1022102110201019101810171016101510141013101210111010109108(hz)AutoradiographySPECTPETCT/X-RayMRIBio

3、luminescenceFluorescence电磁波--成像波段MRI原理预备知识电磁波质子的运动磁体类型线圈核磁共振成像（MRI）原理将人体置入一个强磁场中；对人体施加一个一定频率的交变射频场，使被探测的质子共振并向外辐射能量；在人体周围的接收线圈中就会有感应电势产生；接收信号经计算机处理后，得到人体的断层图像；图像灰度代表磁共振信号的强度及弛豫时间T1和T2进入主磁场后人体被磁化了不同的组织由于氢质子含量的不同，磁化程度也不同磁场物理基础具有自旋的原子核象地球一样会绕着某条轴线作自旋转动。如果某种原子核中的质子数或中子数两者之一为奇数

4、，或两者均为奇数，那么此原子核便具有自旋的特性。带正电荷的质子也绕同一轴线作转动。　　电荷的运动即是电流，即原子核在自旋时便产生环形电流。有电流便会产生磁场。常用磁矩来表示自旋特性－－包括磁场大小和旋转速度。SNMagnetization在常规条件下，宏观物质中的原子核磁矩是无规则排列的，从而相互抵消，所以一般的宏观物质并不表现有磁性。一般来说,宏观物质中均含有巨量的原子核数目,如在1立方厘米的水中约含有原子核的数目为个。质子的运动自旋产生磁场带电粒子自旋磁场磁偶极矩具有自旋的原子核的磁性与一个小磁棒的磁性相似。SN不同原子的核磁共振特

5、性含奇数质子的原子核均在自旋过程中产生自旋磁动量，即磁矩以矢量描述氢原子核只有单一质子具有最强的磁矩，旋磁比高，信号灵敏度高氢质子在人体内分布广，数量多，MRI均选用氢为靶原子核单个原子核自旋在磁场中的运动NS如果把一个小磁棒放入一个均匀的外磁场中，那么它们南北极相吸，保持不动。对于具有自旋的原子核，虽然它的磁性与小磁棒相似，但是由于它本身的自旋运动，所以它在磁场中的表现就与小磁棒不一样产生进动陀螺：如果陀螺没有自旋，那么它几乎无法立起来，但是如果陀螺在旋转，那么即使陀螺的重心偏离支点，它也不会倒下去而会绕重力线作进动。质子的运动外加磁场B

6、0外加B0产生净磁场在B0中质子进动B0为主磁场强度，单位Telsa1Telsa=10,000Gauss约为地球磁场20,000倍进动频率拉莫(Lamor)公式MagnetizationLarmor频率在外磁场作用下，自旋的质子产生进动进动频率称为Larmor频率ω=γ*B0γ为旋磁比,是质子的固有特性B0=1T,ω=42.58MHzLarmor频率在射频（RF）范围多个原子核自旋在磁场中的运动多个原子核自旋在磁场中呈现为两种状态，即量子力学说中的两种能级。（原子核的量子数不同，呈现的状态数也不同）顺主磁场方向的为低能态，逆主磁场方向的为高

7、能态。两种能态的原子核绕主磁场方向进动的角速度相同。SNB0顺逆进动（Spin）与极化（Polarization）无外界作用时，质子自旋，磁矢量朝向随机有外界磁场B0作用时，质子会绕着磁场方向进动（极化）。进动的相位存在两种情况：平行（与B0同向）:低能量,原子数目多反平行（与B0同向）:高能量,原子数目少对齐后产生净磁矩M两种状态为对应高、低能级常温下，低能量的粒子数多于处于高能量的粒子数。两个方向的净自旋产生的磁场称为净磁化，或磁化矢量，所以磁化矢量是十分微弱。M0为稳定状态的磁化矢量强度。正向多，反向少M0与B0方向一致。。由于检测的

8、是一定体积范围内所有质子在磁场中的表现，所以测量总的磁矩：磁化矢量强度M反向少正向多MagnetizationX’Y’Z’X’Y’M0再进一步作矢量相加,在X’Y’平面上由于大量