《磁共振一般原理》PPT课件

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1、磁共振的物理基础徐州医学院CT.MRI诊断学教研室徐州医学院附属医院CT.MRI室徐凯1924年Pauli发现原子核象带电自旋的球体具有角动量及磁矩,1945年Bloch和Purcell证实了原子核自旋的确实存在,他们为此共同获得了1952年诺贝尔物理学奖。五、六十年代磁共振主要为化学家及物理学家探测化学结构构型及反应过程的分析工具,1973年Lauterbur首次进行了两试管水的磁共振成像1976年PeterMansfield首次报导了人活体MR成像，1980年装备商品。电磁波谱图不同原子核的MRI特性1.核磁质子、中子或质子和中子数不成对的原子核，高速自旋时产生的磁矩，相当于一个微型磁

2、棒。2.磁化如将生物组织置于一个大的外加磁场中（又称主磁场，用矢量Ｂ０表示），则质子磁矩方向发生变化，结果是较多的质子磁矩指向与主磁场方向相同，而较少的质子与B0方向相反，与B０方向相反的质子具有较高的位能。常温下，顺主磁场排列的质子数目较逆主磁场排列的质子稍多，因此，出现与主磁场B０方向一致的净宏观磁矩Ｍ，如图所示。M3.拉莫尔进动处在外磁场中的核磁矩方向，并不完全朝向主磁场方向，而是象受到地球引力的旋转的陀螺一样，进行着以外磁场的方向为轴的旋进和高速自旋的复杂运动。方程ｆ＝ｒ·Ｂ０/２πｆ：进动的频率Ｂ０：主磁场强度ｒ：旋磁比（对于每一种原子核是恒定的常数）4.共振处于平衡状态的净磁矩

3、,并不能在接收线圈中产生信号,该磁矩在具有拉莫尔频率的90ºRF脉冲的激励下旋进到XOY平面,也即垂直于主磁场的方向。5.磁矩的分量被激励的质子群的宏观磁矩分别投影在Ｚ轴和XOY平面上形成两个分量：Ｍz、Ｍxy6.弛豫射频脉冲停止后,已吸收能量发生共振的质子群磁矩释放能量,回到原平衡状态的过程称弛豫过程.分Mz、Mxy的还原为纵向、横向弛豫，弛豫时间Ｔ１、Ｔ２的定义见图示7.人体部分组织Ｔ１、Ｔ２值8.磁共振信号90ºRF脉冲使质子净磁矩旋进到XY平面,脉冲停止后,RF线圈将探测到弛豫过程所产生的信号,该信号逐渐减小,称为自由感应衰减(FID)磁共振信号强度9.信号与频谱对于一个单一正弦信

4、号可用其幅度和频率描述,而对于一个复杂的信号可用其频谱来描述,即把信号进行分解为各种不同的频率成份和不同的幅度.也即把随时间变化的幅度函数变成随频率变化幅度函数(二维付立叶变换，2DFT)10.自旋回波由于磁场的不均匀使90º脉冲后的宏观净磁矩很快相位离散,在TE/2后,施加180ºRF脉冲使相位重聚,并出现可测量的MR信号.磁共振成像的基本原理当RF脉冲停止时，MR信号就可接收到了。问题是：接收线圈范围内的所有原子核会以相同的频率辐射信号，并且不会携带任何空间位置信息。为了重建图像，必须确定组织间的空间位置，涉及两个方面：１）层面选择２）层面上共振信号的空间编码１.层面选择由于共振频率是

5、磁场强度的函数，在人体长轴方向上附加一梯度磁场Ｇｚ，则每一横断面的共振频率均不一样，层面厚度取决于磁场梯度和射频带宽。2.相位离散与相位重聚由＝Ｂ，被选层面的自旋磁矩的旋进频率将有微小差异，并呈螺旋楼梯的台阶状散开，为了获得最大信号强度，采用一相反极性的梯度磁场，使该层自旋磁矩相位重聚。３.频率编码垂直于Ｇｚ梯度的Ｇｘ频率编码梯度使得信号共振频率沿Ｘ轴增加，经ＦＴ，各点的信号强度描点连线成沿Ｘ轴方向的一维轮廓线，Ｇｘ也称读出梯度。如果旋转Ｇｘ并不断重复这一过程，就可通过大家熟知的ＣＴ成像的方法，来投影重建图像。ＭＲ不用此法。４.相位编码施加垂直于Ｇｘ的相位编码梯度Ｇｙ，９０ºＲＦ停止时

6、，所有核磁处于同一相位及频率旋进，此时施加Ｇｙ，Ｙ轴上，不同位置的核磁旋进频率各异，关闭Ｇｙ，各核磁又以同频旋进，然而，位置却发生了变化，并记忆了此时的位置。５.２Ｄ付里叶变换９０º脉冲后，施加频率编码梯度和相位编码梯度，即可完成被选层面的空间编码，Ｇｘ和Ｇｙ是２Ｄ付里叶变换的基础。6.成像过程由A原始数据(正弦信号)经过2DFT后成为B--2D频谱，最终图像C是B的亮度灰阶描述。７.Ｋ空间伴随数据区域的空间编码，必须有一个解码方法来获得具有一定空间分辨率的ＭＲ图像。不同的编码方法，图像品质有很大差异。７.Ｋ空间（续１）Ｋ空间是在信号采集期间收集的原始数据所组成，此时并不重建解剖图像。每一

7、图像都有其自己的Ｋ空间。水平轴Ｋｘ代表频率编码方向，纵轴均匀刻度，每一刻度代表一Ｋｙ值，成比例对应于相位编码的梯度磁场。Ｋ空间实际是由各回波信号组成。７.Ｋ空间（续２）Ｋ空间可以模拟ＭＲ图像，另外，Ｋ空间可以对不同梯度的影响、弛豫现象及变换采集方案提供定量评价。不管如何采集，只要能确定Ｋ空间的映射图，就能准确构造用来进行２ＤＦＴ的数据。8.自旋回波（ＳＥ）图像自旋回波序列为最常用的脉冲序列。先发射90º脉冲，隔ＴＥ/2后