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MRI总论.ppt

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磁共振成像总论magnetic resonance imaging,MRI汕头大学医学院一附院放射科 刘 源,MRI的基本原理--经典力学为主、量子力学为辅的解释 一、原子核 核磁 1. 原子核的构成 质子和中子---自旋→ 磁场--- 磁矩(大小,方向) 2. 原子核具备核磁的条件 所含的质子或中子为奇数,3. 净磁矩M。的产生 在外磁场B0作用下------净磁矩M0(“大磁针”) 顺方向的“小磁针” 逆方向的“小磁针”( 低能态1 H) ( 高能态1 H),1 H,1 H,1 H,1 H,1 H,4. MRI选用的原子核M0 的特性:ω=γB。 Larmor频率共振频率 氢原子核 1H 量多“纯” 检测敏感性,二、磁共振的发生 1、共振现象 2、在外磁场B0作用下净磁矩M0 ---- 共振频率ω=γB0,客体-共振频率,供体-外力频率,3、射频脉冲(RF)外加小磁场(RF=ω) M0吸收RF能量→ 横向磁矩MXY 同相位,MXY,4、磁共振信号(MRS) MXY垂直切割B0(ω)→感应电动势(接受线圈 MRS),吸收RF光子能量(共振)低能态1 H 高能态1 H放出能量(光子,MRS),,5. 量子力学解释MR,,三、弛豫(Relaxation) 回复“自由”的过程 1. 纵向弛豫(T1弛豫):M0(MZ)的恢复 ,“量变” 高能态1 H → 低能态1 H MRS、分子(H2O)热运动(Brown运动—磁波动)ω自旋—晶格弛豫、热弛豫,,吸收RF光子能量(共振)低能态1 H 高能态1 H放出能量(光子,MRS),,T1弛豫时间:MZ恢复到 M0的2/3所需的时间 T1愈小、M0恢复愈快H2O热运动(Brown运动) ω T1长,,,,,,2. 横向弛豫(T2弛豫): MXY 的去相位(dephasing),“质变”; 90oRF后瞬间,各1 H的横向磁矩相位一致(方向、频率),MXY最大-- 1 H周围环境使之旋进的方向、频率互变 ;自旋--自旋弛豫, BO影响小,,,,,T2弛豫时间: MXY 丧失2/3所需的时间; T2愈大、同相位时间长 MXY持续时间愈长 游离水MXY 的去相位慢(纯) T2长;,,,MXY与S,一般组织T1 T2值,MXY去相位明显快于M0回复,“先分散,后长高”,,,,,,3、T1和T2的弛豫过程,与信号的关系:有效的MXY减小, T2直接影响MXY,T1 --- M0 --- MXY,四、 影响T1和T2的物理因素 H2O热运动(Brown运动) ω ,T1长1、温度的影响 温度↓---H2O热运动↓--- 接近ω --- T1↓ 2、分子大小的影响自由H2O --- 小分子 --- Brown运动 ω 高1H -→ 低1H 慢、固态蛋白 --- 大分子 --- Brown运动 ω T1长、M0恢复慢。 水化层H2O,胆固醇,蛋白液体 --- 中分子 --- Brown运动 ≈ ω 高1H → 低1H 快、T1短、M0恢复快。,,3. 顺磁性物质-- Fe3+ Gd(釓) T1 驰豫快,T1 缩短在B0作用下带磁,晶格磁波动↑、≌ ω 高1H 低1H 快 在B0作用下带磁,形成无数同向小磁针促进M0恢复快,,,,,,,磁共振成像技术--图像空间分辨力,对比分辨力 一、如何确定MRI的来源 (一)层面的选择 1. MXY产生(1H共振)条件RF = ω=γB0 2. 梯度磁场Z(GZ)GZ→B0→ω不同频率的RF特定层面1H激励、共振3. 层厚的影响因素RF的带宽 ↓GZ的强度 ↑ 层厚↓,,,,,〈二〉体素信号的确定 1、频率编码 2、相位编码M0↑--GZ、RF→ 相应层面MXY ---------- GY→沿Y方向1H有不同ω各1H同相位 MXY旋进速度不同同频率 一定时间后→→ GX→ 沿X方向1H有不同ω 沿Y方向不同1H 的MXYMXY旋进频率不同 位置不同(相位不同),〈三〉空间定位及傅立叶转换 GZ----某一层面产生MXYGX----MXY旋进频率不同 GY----MXY旋进相位不同 (不影响MXY大小)↓某一层面不同的体素,有不同频率、相位MRS(FID),二、脉冲序列和扫描参数----组织信号对比,脉冲序列(pulse sequence): RF如何激励↑M0、产生MXY→,何时采集S,(一) 部分饱和脉
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