磁共振成像设备教案.doc

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1、医学影像设备学第七章磁共振成像设备第一节概述引言1、磁共振成像的发展1946核磁共振现象的发现Bloch,Purcell1971肿瘤T1,T2时间的延长Damadian1973充水试管的NMR图像Lauterbur1974活鼠NMR图像Lauterbur等1976人体胸部NMR图像Damadian1977初期的NMR全身图像Mallard1980MRI装备的商品化 1989国产永磁MRI的商品化深圳安科2、磁共振成像的命名：自旋成像法自旋映像法组合层析摄影NMR断层NMR-CTFONAR(场聚焦磁共振)NMRI(核磁共振成像)MRI(磁共振成

2、像)一、基础知识回顾（一）基本概念1、原子与原子核物质由分子组成，分子由原子构成，原子又由原子核和电子构成。原子核内含质子和中子，质子带正电荷，中子不带电荷，电子带负电荷，荷外电子负电荷总量与核内正电荷总量相等。原子成中性。原子的化学特性取决于荷外电子的数目，物理特性由原子核所决定。2、原子核的磁矩、自旋、进动氢的质子带正电荷，核的自选就会产生环形电流，它会感应出磁场。将氢质子看作一个小磁棒，其磁力是一个矢量，称磁向量或磁矩，磁矩是随机分布的。自旋：氢原子时刻绕自身转轴旋转。氢原子绕自身轴线转动的同时，其转动轴线又绕重力方向回转，这种回转现象

3、称进动。进动是磁场与质子磁矩相互作用产生的。其频率取决于磁场强度和所研究原子核的特性。3、产生磁共振的原子核元素周期表表中凡具有自旋特性的原子核都有产生磁共振的可能，其质子数或中子数必有一个是奇数。目前用于临床MR成像的原子核仅为H-1（氢的同位素，质子数为1，为中子）。4、拉莫尔频率：要能使磁化的氢原子核激发，所用的射频脉冲频率必须符合氢的共振频率，原子核的共振频率又称拉莫尔频率或进动频率。（二）氢原子磁矩进动学说布洛赫描述的磁共振产生的过程：原子核磁矩偏转过程即为磁共振过程，其磁矩偏转及在新的状态下继续进动，可引起周围线圈产生感应电流信号

4、，及MR信号。1、氢原子核磁矩平时状态氢原子具有自旋特性，平时状态磁矩取向是任意的和无规律的，相互抵消，宏观磁矩为零。2、氢原子置于磁场的状态置于均匀强度的磁场中，磁矩按磁场的磁力线方向取向。大多数原子核的磁矩顺磁场排列，它们位能低，数量多，呈稳定态。较少一部分逆磁场排列，位能高，但数量少。全部磁矩重新定向所产生的磁化向量称之为宏观磁化向量。其表示单位体积中全部原子核的磁矩。磁场和磁化向量用三维坐标来描述（X,Y,Z轴）。3、施加设射频脉一定频率的无线电波或射频能量被称为“射频脉冲”。能使磁化向量以90°的倾斜角旋转的射频脉冲称为90°脉冲。

5、质子建立宏观磁化向量（M）后，按拉莫尔频率向其施加射频脉冲，它才能发生进动，同相进动被称为相干。此时M可分解为Mz和Mxy。4、射频脉冲停止后当射频脉冲停止作用后，磁化向量并不立即停止转动，而是逐渐向平衡态恢复，最后回到平衡位置。这一恢复过程为弛豫过程，所用时间为弛豫时间。这是一个释放能量和产生MR信号的过程。相干性和横向磁化分量的损失将导致辐射信号振幅下降，这个衰减信号称为自由感应衰减信号（FID），在体外可用接受线圈将其转换为电信号。横向弛豫：横向磁化分量Mxy很快衰减到零，并且呈指数规律衰减。纵向弛豫：纵向磁化分量Mz将缓慢增大到最初值

6、，亦呈指数规律增长。（三）梯度磁场与定位MR成像3个基本轴：Z,X,YZ：人体从头到足，沿着这个轴选择人体横断面。X：人体从左到右，沿着这个轴选择人体矢状面。Y：人体从前到后，沿着这个轴选择人体冠状面。在主磁体中加一个梯度磁场，则被检体各部位质子群的进动频率可因磁场强度不同而有所区别，这样可对被检体某一部位进行MR成像，MR的空间定位靠的是梯度磁场。通过梯度磁场达到选层的目的，此梯度也称为选层梯度（Cs）二、MRI的基本结构1、MRI分类根据成像范围：实验用MRI、局部MRI、全身MRI根据主磁场的产生方法：永磁型、常导（阻抗）型、混合型、超

7、导型根据用途：介入型、通用型2、磁共振系统：主磁体系统、梯度磁场系统、射频发射与接收系统、计算机系统、运行保障系统。3、主磁体分类磁体材料：常导磁体、超导磁体、永久磁体和混合磁体磁体规模大小：小型、中型、大型线圈供电方式：直流磁体、脉冲磁体、交流磁体线圈绕线方式：直螺线管线圈磁体、横向型磁体磁场强度：低场强（<0.3T），中场强（0.3-1.0T），高场强（>1.0T）三、小结1、简述MRI设备的组成2、简述弛豫过程第二节主磁体系统一、主磁场的性能指标（一）磁场强度：指MRI的静磁场强度确定磁场强度的大小：信噪比（S/N）、射频对生物的穿透力

8、、人体安全性。高磁场强度的特点：可以使信号强度增强，显示更多的解剖结构和病变；缩短扫描时间；可以进行频谱分析；共振频率变高，自旋加快，同样运动的相位漂移变大，使运动