电子医疗仪器11-第十一章 磁共振成像(MRI)总论课件.ppt

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1、第十一章磁共振成像（MRI）（核）磁共振成像（Nuclear）magneticresonanceimaging（N）MRI是一种利用人体内磁旋核现象，在静态强磁场内对人体辐射一定能量特定频率的射频信号，使体内氢原子核产生磁共振吸收，当射频消失后，共振吸收的能量又以微弱的无线电信号释放出来（驰豫现象），用两维坐标的方法检测每一点的信号强度，以灰阶表示信号强度来显示人体断面影像的方法。2MRI的优点：1、高对比度分辨力图像，类似真实解剖图；2、不使用放射线源；3、可任意三维重建图像；4、可显示血管影像；5、无创性检查。3第一节MRI的发

2、展概况1946年由美国斯坦福和哈佛的两位教授（Bloch、Purcell）共同发现核磁共振现象，并应用于物质化学结构的分析（核磁共振波谱仪），这一伟大的发现，他们在1952年获得诺贝尔物理奖。4核磁共振技术在物质结构磁研究中发现含液体的物质（氢核为主）可获强质子共振信号，而且不同的含液物质可获得不同的驰豫时间，许多研究者很快意识到将MR应用于人体的物质结构，直至1973年由Lanterbur研究利用梯度磁场修改主磁场获得空间定位（二维MR定位），并获得水模成像，1983年应用于人体断面成像的样机问世，经过十多年的研究改进，已能显示类

3、似人体解剖十分逼真的重建图像。5第二节MRI的基本原理一、原子核及其在磁场内的特征物质由分子组成（分子间有晶格结构），分子由原子组成，人体中有大量元素。6表1与诊断有关的元素MR特征7氢核只有一个质子和核外电子，可看成球体，表中可看出氢核的旋核比γ（特征参数）最高，自然界内相对含量高，相对敏感性最高，在人体内70％属水份，故研究氢核等于研究人体，每个氢核就是一个微观磁体偶极子。89许多磁偶极子在有无外加磁场的情况下排列不同：无磁场时杂乱无章排列；有磁场时，由于晶格的原因，有多数磁偶极子呈低能态，少数为高能态。1011氢核在外加磁场下

4、以进动即Larmaor进动方式排列ω0＝γB0ω0：MHz1Tesla=10000GessB0为外磁感强度所有氢核磁化量的总和为平衡磁化量ω0（Z方向），也就是纵向磁化矢量。12131415二、磁共振产生原理及驰豫时间合成磁化矢量的氢核其共振频率与外加磁场强度有关，当磁场强度为1Tesla时：根据Larmor方程，ω0＝γB0＝42.58MHz16（一）当对这些磁化失量的氢核施加42.58MHz射频脉冲（RF）时，即发生磁共振吸收（能量）纵向磁化共振吸收氢核由低能态（磁力线方向）射向高能态（反磁力线方向）1718纵向磁化共振吸收到一

5、定限度时，又合成一个新的共振吸收，横向磁化共振吸收即不同相位的氢核聚拢，合成横向磁化矢量（即抵消相互排斥力聚拢同步行进）。1920（二）当中断RF脉冲后，即发生驰豫现象（释放能量），以相同频率的无线电信号发射，通过接收线圈接收。211、纵向驰豫时间T1高能态氢核（反方向磁力线）逐渐倒回到低能态所需时间，也称自旋－晶格驰豫时间（克服晶格阻挡有热能损耗），T1时间长。22232、横向驰豫时间T2在纵向驰豫的同时，跟随着横向驰豫时间T2，即在Y平面方向聚拢同步行进的氢核要散开，失去同相所需时间，也称自旋－自旋驰豫时间（无损耗，信号强），T

6、2时间短。2425T1与T2合成曲线图长T1短T226控制RF脉冲的强度与时间，可得到90°或180°的脉冲，可使氢核磁化矢量偏转90°或180°。人体内不同物质有不同的T1、T2时间27偏转180°后要回复原位时，要克服晶格阻力，以热能量方式转化，无信号产生，只有偏转90°，才有信号产生。28纵向与横向磁化矢量的变化过程犹如一个螺旋方式总矢量变化过程。29这个总矢量变化大小，就是接收线圈上收到的信号大小，接收到的MR信号在90°RF突然消失后最强，这就是自由感应衰减回波信号（FID）；30三、自由感应衰减由于90°脉冲一次激发只能

7、产生一个很短的快速衰减信号，接收线圈在梯度场的时间内很难获取空间定位信号，要取得MR有用的信号，需使用几个连续180°的RF脉冲，即获得如下图的自由衰减回波信号（自旋回波信号）如同回音壁或山谷中听到的一样。3132四、影响T1、T2的物理因素1、温度（不重要）2、大分子水化层自由水惰性高信号过度活跃3、顺磁性物质（高信号）33由于人体是恒温动物，故对T1、T2的影响小，人体内存在许多大分子化合物，它们与水分子都有一定程度的络合，这些分子的水化层与共振频率相近，可得到不同的短T1（即加权像），有利于被区分。34含铁顺磁水物质的产生与病

8、变区的病理生理（生化）的改变有关，可使T1缩短得到高信号，如血红蛋白的Fe3+,而人为注入的顺磁性造影剂Gd（钆）容易使小血管或组织内的T1、T2缩短，得到T1增强或T2增强（即类似CT增强）。35第三节MRI成像技术一、空间编码与梯