最新磁共振成像原理课件.ppt

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1、磁共振成像Magneticresonanceimaging,MRI主要内容:1、核磁共振原理2、弛豫过程、特征量T1、T2的意义3、MRI空间位置编码4、磁共振信号5、脉冲序列6、图像的重建7、磁共振成像的质量控制GE1.5TMRIGE2.0TOPENMRI磁共振成像Magneticresonanceimaging,MRI磁共振成像Magneticresonanceimaging,MRIT1WeightedsliceT2Weightedslice磁共振成像Magneticresonanceimaging,MRI原子核及其磁特性原子核的一般特性同位素：质子数相同，中子数不

2、同的核构成的元素H有三种同位素：只有质子，没有中子临床MRI主要原子核自旋（spin)——MRI基础自旋角动量大小—原子核、质子、中子数方向—自旋轴自旋磁矩原子核自旋运动产生的微观磁场—磁旋比，磁矩与角动量之比—约化普朗克常数净自旋只有奇数质子或奇数中子数的原子核产生的自旋磁矩泡利不相容原理：原子核内成对质子或中子的自旋相互抵消第一节：磁共振现象一、旋进（precession)：角动量受到一个与之垂直的力矩的作用，角动量矢量沿一圆周转动的现象。Ω为进动角速度（反映旋转轴转动的快慢），T为力矩，L为角动量（反映旋转的快慢）。自旋在磁场中的运动1.进动1、核的自旋磁矩磁场对

3、磁体的作用磁矩可以理解为由于电荷转动形成的小磁体磁性的强弱，显然其与电荷转动的角动量有关，同时与电荷的大小有关。2、自旋质子在磁场中的旋进量子力学告诉我们，质子在磁场中形成定态时，有如图所示的两种状态。这两种状态的能量不同。这称为自旋核能级在外磁场中的劈裂。无外加磁场时自旋的运动磁化：磁场中样体在外磁场作用下，在磁场方向上产生磁性的过程。大小用磁化强度m表示磁化率：样体在磁场中被磁化产生磁化的能力。（磁敏感性）磁化强度来源：原子核自旋磁矩核外电子分布*自旋核磁矩在外加磁场中能量自旋核的能级自旋核的能级量子化自旋系统在外磁场作用下趋于磁场方向两种能态：上旋—平行于磁场方向

4、的核磁矩低能态E（+1/2）下旋—反向磁场方向的核磁矩高能态E（-1/2）磁场对自旋的量子化作用TheEffectofIrradiationtotheSpinSystemLowerHigherBasicQuantumMechanicsTheoryofMRSpinSystemAfterIrradiationBasicQuantumMechanicsTheoryofMR两种能态自旋粒子分布服从波尔兹曼分公式H:下旋态,上旋态k—波尔兹曼常数，1.38×10-23Jk-1T—绝对温度两种能态自旋粒子分布两种能态自旋粒子分布两种能态自旋粒子分布两种能态自旋粒子分布两种能态自旋粒

5、子分布两种能态自旋粒子分布两种能态自旋粒子分布原子核系的静磁学原子核系的静磁学原子核系的静磁学剩余自旋与净磁化剩余自旋：平衡磁场中上旋态核磁矩与下旋态核磁矩之差净磁化：平行于磁场方向由剩余自旋产生的磁化矢量（宏观磁化矢量）净磁化的产生影响净磁化矢量的因素净磁化矢量M：由于自旋的量子化分布，平衡态样体在磁力线方向上形成的稳定磁化矢量。M=·B0·N/T—常数B0—磁场强度N—单位体积样体质子数（组织质子密度）T—绝对温度核磁矩在净磁场0作用下产生力矩=0核磁矩对时间的变化率核磁矩在净磁场0中的运动磁矩分解为Z轴、X-Y平面矢量旋进过程中Z轴矢量方向不

6、变X-Y平面矢量绕Z轴方向不断变化X-Y平面矢量相位随机不形成宏观磁化矢量进动时核磁矩各分量的运动在静磁场中，核磁矩围绕0进动，运动轨迹为圆锥进动的特征频率——拉莫频率0(Larmorfrequency)0=0拉莫进动——核磁矩的进动0取决于：原子核种类外加磁场强度二、磁共振现象分子、原子或原子核能级在外磁场中劈裂后，当外界电磁场（电磁波）的频率适当（光子能量适当）时，处于低能态的分子、原子或原子核等吸收电磁波的能量跃迁至高能态，这种现象称为磁共振现象。核磁共振NMR的条件原子核在进动中吸收外界能量产生能级跃迁现象外界能量短射频脉冲激发源射频磁场RF自旋磁矩

7、在主磁场中进动.核磁共振NMR的条件射频脉冲频率必须与磁场中自旋磁矩的旋进频率相同，与宏观磁化M的固有频率相同，与质子的拉莫频率相同。射频对自旋系统做功，系统内能增加，在RF激发下，宏观磁化矢量产生共振—NMR。三、磁共振的宏观描述1、磁化现象：作为宏观物体，包含大量的自旋磁矩，即大量的微小磁体，但是，一般物体并不对外显磁性，是由于这些小磁体杂乱无章的排列，磁性相互抵消，对外不显磁性。在外磁场的作用下，这些磁矩有沿外磁场排列的趋势，从而对外显磁性，这就是我们熟知的磁化现象。B激发—射频磁场对自旋系统的作用过程核磁共振——原子核自旋系统吸收