磁共振成像技术-基本原理课件.ppt

1、AcceleratorAcceleratorEXCITE Technology磁共振成像技术基本原理什么是磁共振成像（什么是磁共振成像（MRIMRI）？）？ 1. 1. 2. 2. 3. 3.磁磁共振共振成像成像MagneticResonanceImaging磁场人体图像人体富含人体富含H2OH+共振发生的地方共振发生的地方采集信号采集信号-形成图像形成图像磁磁 1. 1.磁场磁场北极北极南极南极NS1.51.5T T超导磁体超导磁体地球地球磁磁地磁、磁铁、核磁地磁、磁铁、核磁磁磁磁场强度磁场强度磁磁磁场强度磁场强度磁磁广东医附院广东医附院1.51.5T T超导磁体超导磁体临床磁场强度临床磁场

2、强度: : 0.05 0.053T3T低场低场: 0.3: 0.3T T中场中场: : 0.30.3T, 1.0TT, 1.0T高场高场: : 1 1.0.0T T磁磁GEGE公司公司3 3.0.0T T超导磁体超导磁体0.35T 0.2T 0.7T永磁体永磁体常见常见MRMR机机0.5T1.5T1.0T3.0T磁磁2. 2.共振的概念共振的概念G 共振：用一种频率与进动频率相同的射频脉冲激用一种频率与进动频率相同的射频脉冲激 发所检查的原子核将引起共振。发所检查的原子核将引起共振。GCDEFGABCDEFGAB共振共振 共振条件共振条件person in magnetic fieldmagn

3、et质子质子磁场磁场射频射频进动频率进动频率GG共振共振RFTransceiverperson in magnetic fieldmagnetbefore transmitting RF共振共振person in magnetic fieldRFTransceiverRF Pulsetransmitting RF共振共振person in magnetic fieldRFTransceiverMR Signalafter transmitting RF共振共振Proton质子质子Electron电子电子1H人体人体MRMR成像的物质基础成像的物质基础- -原子核（原子核（1 1HH）Billi

4、ons of Hydrogen Atoms in the body人体由大量氢原子构成共振共振什么是进动频率？什么是进动频率？原子核的磁性原子核的磁性 含有单数质子、单数中子或两者均为单数的原含有单数质子、单数中子或两者均为单数的原子核，其自旋可产生磁场，其方向的强度称为子核，其自旋可产生磁场，其方向的强度称为磁矩磁矩。 生物体内含生物体内含1 1H H、1313C C、1919F F、2323NaNa、3131P P等有磁性的元等有磁性的元素，其中以素，其中以1 1H H的研究和使用最多。的研究和使用最多。共振共振 在主磁场中，在主磁场中， 1 1H H 原子核在绕自身原子核在绕自身轴旋转时

5、，又沿主磁场方向做圆周运动，将质子轴旋转时，又沿主磁场方向做圆周运动，将质子磁矩的这种运动称为磁矩的这种运动称为进动或旋进进动或旋进。 宏观磁矩也做进动，其频率宏观磁矩也做进动，其频率 ，可用，可用LarmorLarmor公式表示：公式表示： B B0 0 为主磁场强度，为主磁场强度，r r 为为磁旋比磁旋比 42.542.5兆赫兆赫/T/T共振共振进动频率进动频率陀螺陀螺共振共振陀螺进动陀螺进动质子进动质子进动Z X Y 质子在磁场中：进动速度非常快，例如在场强质子在磁场中：进动速度非常快，例如在场强1.0T1.0T的的磁场中，质子的进动频率为磁场中，质子的进动频率为42.5MHz42.5M

6、Hz，即每秒围绕，即每秒围绕Z Z轴轴进动四千二百多万次。进动四千二百多万次。 共振共振质子磁矩质子磁矩NS质子带正电荷，具有自旋性（就像旋转中的地球），质子带正电荷，具有自旋性（就像旋转中的地球），并有自己的磁场，自然状态下，各个质子的磁场方向并有自己的磁场，自然状态下，各个质子的磁场方向（自旋轴方向）处于杂乱无章的排列状态，宏观磁矩（自旋轴方向）处于杂乱无章的排列状态，宏观磁矩M=0M=0。 共振共振宏观磁矩宏观磁矩NS当质子进入强磁场，质子将重新排列，大多数质子当质子进入强磁场，质子将重新排列，大多数质子（低能态）自旋轴方向平行于磁场方向，少数质子（低能态）自旋轴方向平行于磁场方向，少数

7、质子（高能态）反向，宏观磁矩为（高能态）反向，宏观磁矩为MzMz。 共振共振宏观磁矩宏观磁矩射频脉冲射频脉冲9090RFRF的特点：的特点：MxyMxy衰减快，信号难以采集衰减快，信号难以采集，自由感应衰减（，自由感应衰减（FIDFID）MxyMz共振共振180180RFRF的特点：的特点：1 1、MxyMxy重聚焦，信号得以采集，重聚焦，信号得以采集， 2 2、在、在TE/2TE/2激发激发 3 3、MxyMxy的衰减，是由于质子失相位的衰减，是由于质子失相位MxyMz去相位去相位复相位复相位共振共振 核核 磁磁 驰驰 豫豫 射频脉冲符合频率，被激励的质子群发射频脉冲符合频率，被激励的质子群

8、发生共振，宏观磁化矢量（生共振，宏观磁化矢量（M M）离开平衡状态，）离开平衡状态，当脉冲停止后，宏观磁化矢量又自发地回复当脉冲停止后，宏观磁化矢量又自发地回复平衡状态，平衡状态， 这个过程称为这个过程称为“核磁驰豫核磁驰豫”。 驰豫过程可用两个值描述：驰豫过程可用两个值描述： 纵向驰豫时间纵向驰豫时间（T1T1） 横向驰豫时间横向驰豫时间（T2T2）共振共振MzT1T1（纵向弛豫时间）：（纵向弛豫时间）：9090脉冲停止后，脉冲停止后，MzMz达到其最终平达到其最终平衡状态衡状态63%63%的时间。的时间。T2T2（横向弛豫时间）：（横向弛豫时间）： 9090脉冲停止后，脉冲停止后，MxyM

9、xy衰减到原来值衰减到原来值的的37%37%的时间。的时间。MxyMz T1 63 T2 37 核磁弛豫核磁弛豫Mz，MxyMXY 共振共振弛豫时间（弛豫时间（T1T1、T2T2）与）与MRIMRI成像成像 不同组织间的不同组织间的T1T1、T2T2值有差别，又相对值有差别，又相对固定，这是固定，这是MRMR的成像基础，用不同的灰的成像基础，用不同的灰度表示。度表示。 MRIMRI图像主要反映组织间的图像主要反映组织间的T1T1的差别，为的差别，为T1T1加权（加权（T1 weighted imaging, T1WI)T1 weighted imaging, T1WI)。 主要反映组织间的主要反映组织间的T2T2的差别，为的差别，为T2T2加权加权（T1 weighted imaging, T2WI)T1 weighted imaging, T2WI)。共振共振 3. 3.成像成像人体人体受到射频脉冲受到射频脉冲产生共振、产生共振、弛豫弛豫接收信号接收信号形成图像形成图像序列FSEIR3DTOF 4. 4.总结磁共振成像名词总结磁共振成像名词 磁场磁场 磁场强度磁场强度 共振共振 质子（质子（1H） 进动或旋进进动或旋进 进动频率进动频率 宏观磁矩宏观磁矩 射频脉冲：射频脉冲： 90脉冲，脉冲，180脉冲脉冲 T1时间时间 T2时间时间谢谢！谢谢！