磁共振成像物理学基础课件.ppt

1、MRI技术培训 王志康2022-11-21l第一章 磁共振成像物理学基础l第二章 射频脉冲与脉冲序列 l第三章 磁共振成像系统组成 l第四章 磁共振成像质量及其控制 2022-11-21 磁共振成像(MRI)是利用射频(radio frequency,RF)电磁波对置于磁场中的含有自自旋量子数不为零旋量子数不为零的原子核的物质进行激发,发生核磁共振(NMR),用感应线圈采集磁共振信号,按一定数学方法进行处理而建立的一种数字图像2022-11-211946年由美国加州斯坦福大学的布洛赫 （Bloch)和哈佛大学的珀塞尔（Purcell)两位教授同时发现。此二位于1952年获得诺贝尔物理奖2022

2、-11-21l多参数成像（T1、T2、质子像，血流等）l高对比，不用对比剂也可观察心脏和血管的结构l任意层面成像l无电离辐射l可检查代谢物或功能成像等等2022-11-21l成像速度相对较慢l禁忌症较多（起搏器，植入性支架，幽闭恐惧症等)l对钙化灶和骨皮质不够敏感，对肺的检查也较差l图像易受多种伪影影响l定量诊断难2022-11-212022-11-21通常情况通常情况,总总磁化矢量为磁化矢量为零零在静磁场中在静磁场中,能量低的能量低的顺着外磁场方向顺着外磁场方向,且总且总磁化矢量和外磁场同磁化矢量和外磁场同向向2022-11-21类似地球的自转和围绕太阳的公转2022-11-21图中黄色箭头

3、代表宏观磁化矢量（磁距）图中黄色箭头代表宏观磁化矢量（磁距）2022-11-21质子的进动频率和静磁场B0有关 F=.B0 或 =.B0/2 为磁旋比氢质子的为42.58MHz1、0.5T 时为21.29MHz2、1.0T时为42.58 MHz3、1.5T时为63.87 MHz2022-11-21当外一个频率和射频场B1时，质子发生共振现象2022-11-21驰豫过程分：驰豫过程分：1，纵向驰豫（自旋，纵向驰豫（自旋-晶格驰豫）晶格驰豫）2，横向驰豫（自旋，横向驰豫（自旋-自旋驰豫）自旋驰豫）纵向驰豫磁距分量设为纵向驰豫磁距分量设为MZ横向驰豫磁距分量设为横向驰豫磁距分量设为MXY2022-1

4、1-21纵向驰豫时间也叫纵向驰豫时间也叫T1时间时间纵向磁距恢复到原纵向磁距恢复到原来的来的63%时所需的时所需的时间为时间为T1时间时间2022-11-21横向驰豫时间也叫横向驰豫时间也叫T2时间时间横向磁距减少到最大值横向磁距减少到最大值的的37%时所需的时间为时所需的时间为T2时间时间2022-11-21通常生物组织的通常生物组织的T1值大于值大于T2值值T1大约为大约为300-2000毫秒，毫秒，T2大约为大约为30-150毫秒毫秒11/21/20221、由于纵向磁化分量由于纵向磁化分量MZ和和静磁场静磁场B0重合重合,无法检测无法检测2、磁共振检查中主要检测磁共振检查中主要检测横向磁

5、化分量横向磁化分量MXY3、驰豫过程根据法拉第定驰豫过程根据法拉第定律，交变磁场在线圈中感应律，交变磁场在线圈中感应出电流，即为出电流，即为MR信号信号2022-11-21由于弛豫过程中由于弛豫过程中MXY的幅的幅度按指数方式不断衰减，度按指数方式不断衰减，因此在线圈中感应出的电因此在线圈中感应出的电流为随时间周期性不断衰流为随时间周期性不断衰减的振荡电流，称之为减的振荡电流，称之为自由自由衰件信号衰件信号(FID)2022-11-21三个梯度磁场来定位，相当于空间三维坐标用GX、GY、GZ 选层梯度、相位编码梯度、频率编码梯度选层梯度、相位编码梯度、频率编码梯度2022-11-21选层梯度选

6、层梯度相位编码相位编码梯度梯度频率编频率编码梯度码梯度2022-11-21201、“K空间空间”即傅里叶频率空间，是一个即傅里叶频率空间，是一个抽象的频域空间，由相位和频率两个坐抽象的频域空间，由相位和频率两个坐标组成标组成2、每次回波检测到的、每次回波检测到的MR信号放入信号放入K空间空间的不同位置上，的不同位置上，K空间中每一点的信号空间中每一点的信号都来自整个激发层面。都来自整个激发层面。3、K空间中每一点数据信号对图像的贡献空间中每一点数据信号对图像的贡献不一样，不一样，中心主要决定图像的对比，边中心主要决定图像的对比，边缘决定图像的分辨率缘决定图像的分辨率2022-11-21K空间排

7、列的原始数据包含了相位、频率和强度的信息，通过傅里叶变换可重建空间排列的原始数据包含了相位、频率和强度的信息，通过傅里叶变换可重建MR图像图像2022-11-21例题：发现核磁共振物理现象，并例题：发现核磁共振物理现象，并获得诺贝尔物理奖的是获得诺贝尔物理奖的是 ABloch和Lauterbur B Bloch和Damadian CMansfield和Purcell DBloch和Purcell EDamadian和Lauterbur2022-11-21例题：例题：不能用于不能用于MRIMRI成像的参数是：成像的参数是：AT1、T2 B质子密度 C血流速度 D线性衰减系数 E弥散运动 2022

8、-11-21例题：例题：关于进动的叙述，错误的是关于进动的叙述，错误的是 A没有外界的作用力，也可以发生进动过程 B是一种复合运动 C自身的转轴围绕静磁场方向做回旋运动 D旋转半径受外力的影响 E旋转半径受旋转速度的影响2022-11-21A无外加磁场时，原子核的磁矩方向是随机 分布的B处于磁场中的质子，磁矩较多地处于磁场 方向C自旋磁矩与磁场方向相同的质子处于低能 态D自旋磁矩与磁场方向相反的质子处于稳态E通常情况下，低能态和高能态的质子群的 比例处于热平衡状态 2022-11-21A纵向弛豫即T1弛豫B纵向弛豫又称自旋-晶格弛豫C外界静磁场的不均匀性会引起纵向弛豫D纵向弛豫过程是由于原子核

9、系与其周围的 晶格相互作用交换能量所致E纵向弛豫过程中，能量向周围的环境转移 2022-11-21A横向磁化矢量完全衰减所需要的时间B横向磁化矢量从最大值达到63%所需要 的时间C横向磁化矢量从最大值达到50%所需要 的时间D横向磁化矢量从最大值达到37%所需要 的时间E横向磁化矢量完全散相所需要的时间 2022-11-21lA选层梯度lB频率编码梯度lC相位编码梯度lDRF脉冲lE以上所有选项2022-11-21lA相位编码作用期间，使相位编码方向的质 子具有同样的相位lB相位编码作用期间，使垂直于相位编码方 向的质子具有同样的相位lC相位编码作用期间，使垂直于相位编码方 向的质子具有同样的

10、进动频率lD相位编码梯度结束后，使相位编码方向的 质子具有同样的相位lE相位编码梯度结束后，使垂直于相位编码 方向的质子具有不同的相位2022-11-21lA成像时间短lB信噪比高lC组织对比度好lD层面内空间分辨率高lE重建后能更好地显示微细结构2022-11-21lA能处理分析频率信号lB能将信号从时间域变换到频率域lC不能将信号从频率域变换到时间域lDMR信号中包含有对应空间位置的频 率信息lE能分解MR信号中每个体素的频率和 相位2022-11-21lA按照空间方位可分为X、Y、ZlB根据功能可分为选层、相位编码以及频率编码梯度lCY梯度不一定用于频率编码lD扫描冠状位时，Z梯度用于选层lE梯度磁场沿着静磁场方向2022-11-21lA安装心脏起搏器者lB动脉瘤术后动脉夹存留者lC妊娠3个月内lD做钡灌肠检查后1小时内患者，lE体内弹片存留者2022-11-21lA1.2TlB1.02TlC1TlD0.998TlE0.98T2022-11-21