磁共振成像物理学基础

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纵向驰豫（自旋-晶格驰豫）
纵向驰豫时间也叫 T1时间
纵向磁距恢复到原 来的63%时所需的
时间为T1时间
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横向驰豫（自旋-自旋驰豫）
横向驰豫时间也叫T2 时间横向磁Biblioteka 减少到最大值 的37%时所需的时间为
T2时间
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通常生物组织的T1值大于T2值 T1大约为300-2000毫秒，T2大约为30-150毫秒
B． Bloch和Damadian A．T1、T2
γ为磁旋比 A．无外加磁场时，原子核的磁矩方向是随机
1，纵向驰豫（自旋-晶格驰豫）
2，横向驰豫（自旋-自旋驰豫） D．Bloch和Purcell
2、每次回波检测到的MR信号放入K空间的不同位置上， K空间中每一点的信号都来自整个激发层面。
纵向驰豫磁距分量设为MZ 横向驰豫磁距分量设为MXY
管的结构 任意层面成像 无电离辐射 可检查代谢物或功能成像等等
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磁共振成像的局限性：
成像速度相对较慢 禁忌症较多（起搏器，植入性支架，幽闭恐惧症
等)
对钙化灶和骨皮质不够敏感，对肺的检 查也较差
图像易受多种伪影影响 定量诊断难
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原子核共振特性
A．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
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例题： MRI信号的空间定位，必须 具有：
A．选层梯度 B．频率编码梯度 C．相位编码梯度 D．RF脉冲 E．以上所有选项
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例题：不能用于MRI成像的参数是：
A．T1、T2 B．质子密度 C．血流速度 D．线性衰减系数 E．弥散运动
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例题：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
质子的进动频率和静磁场B0有关 F=γ. B0 或 ω= γ. B0/2π γ为磁旋比
氢质子的γ为42.58MHz 1、0.5T 时为21.29MHz
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核磁共振物理现象
当外一个频率和进动频率相同的射频场B1时，
质子发生共振现象
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核磁驰豫过程
质子的进动频率Lamor(拉莫)频率
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例题：发现核磁共振物理现象，并 B．能将信号从时间域变换到频率域
用GX、GY、GZ C．自旋磁矩与磁场方向相同的质子处于低能
获得诺贝尔物理奖的是 E．相位编码梯度结束后，使垂直于相位编码
向的质子具有同样的进动频率 E．纵向弛豫过程中，能量向周围的环境转移 D．相位编码梯度结束后，使相位编码方向的 3、 K空间中每一点数据信号对图像的贡献不一样，中心主要决定图像的对比，边缘决定图像的分辨率 E．Damadian和Lauterbur C．Y梯度不一定用于频率编码
由衰件信号(FID)
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磁共振成像的空间定位
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
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选层梯度
相位编码 梯度
频率编 码梯度
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K空间的概念
1、“K空间”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 坐标组成
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例题：关于组织磁化的叙述，错误的
是：
A．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
3、 K空间中每一点数据信号对图像的贡献不一样，中心主要决定图像的对比，边缘决定图像的分辨率
A．横向磁化矢量完全衰减所需要的时间
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旋量子数不为零的原子核的物质进行激发,发生核磁
驰豫过程分： 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
MRI技术培训
王志康
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11月29日（上午）--- 11月30日（上午）
第一章 第二章 第三章 第四章
磁共振成像物理学基础 射频脉冲与脉冲序列 磁共振成像系统组成 磁共振成像质量及其控制
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磁共振成像的定义:
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 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
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通常情况,总 磁化矢量为
零
在静磁场中,能量低的 顺着外磁场方向,且总 磁化矢量和外磁场同
向
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质子的自旋和进动
类似地球的自转和围绕太阳的公转
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图中黄色箭头代表宏观磁化矢量（磁距） 10 2021/7/15
质子的进动频率Lamor(拉莫)频率
及频率编码梯度 C．Y梯度不一定用于频率编码 D．扫描冠状位时，Z梯度用于选层 E．梯度磁场沿着静磁场方向
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例题：不属于MR检查禁忌证的是：
A．安装心脏起搏器者 B．动脉瘤术后动脉夹存留者 C．妊娠3个月内 D．做钡灌肠检查后1小时内患者， E．体内弹片存留者
E．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
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例题： 3D傅立叶成像的最主要优 点是：
A．成像时间短 B．信噪比高 C．组织对比度好 D．层面内空间分辨率高 E．重建后能更好地显示微细结构
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例题：关于傅立叶变换的叙述，错误 的是：
E．Damadian和Lauterbur 例题：不能用于MRI成像的参数是：
2、磁共振检查中主要检测横向磁化分量MXY 纵向驰豫磁距分量设为MZ 2、每次回波检测到的MR信号放入K空间的不同位置上， K空间中每一点的信号都来自整个激发层面。 2、每次回波检测到的MR信号放入K空间的不同位置上， K空间中每一点的信号都来自整个激发层面。 向的质子具有同样的相位 E．旋转半径受旋转速度的影响
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例题：系统的静磁场强度为1T，梯 度场强为10mT/m，则不扫描时距 离等中心为20cm处的场强为：
A．1.2T B．1.02T C．1T D．0.998T E．0.98T
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A．能处理分析频率信号 B．能将信号从时间域变换到频率域 C．不能将信号从频率域变换到时间域 D．MR信号中包含有对应空间位置的频
率信息 E．能分解MR信号中每个体素的频率和
相位
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例题：关于梯度的叙述，错误的是：
A．按照空间方位可分为X、Y、Z B．根据功能可分为选层、相位编码以
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例题：关于纵向弛豫的叙述，错误 的是：
A．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
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例题： T2弛豫时间指：
C．自旋磁矩与磁场方向相同的质子处于低能 例题：相位编码的作用是：
D．Bloch和Purcell E．相位编码梯度结束后，使垂直于相位编码
纵向驰豫（自旋-晶格驰豫） 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
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核磁共振信号
1、由于纵向磁化分量MZ和 静磁场B0重合,无法检测
2、磁共振检查中主要检测 横向磁化分量MXY
3、驰豫过程根据法拉第定 律，交变磁场在线圈中感应
出电流，即为MR信号
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自由衰件信号(FID)
由于弛豫过程中MXY的幅 度按指数方式不断衰减， 因此在线圈中感应出的电 流为随时间周期性不断衰 减的振荡电流，称之为自
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例题：相位编码的作用是：
A．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
B．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
C．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进动频率
D．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
2、每次回波检测到的MR信号放入K空间 的不同位置上， K空间中每一点的信号 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 献不一样，中心主要决定图像的对比， 边缘决定图像的分辨率
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K空间填充技术
K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
A．Bloch和Lauterbur 用GX、GY、GZ
纵向驰豫磁距分量设为MZ D．自旋磁矩与磁场方向相反的质子处于稳态 类似地球的自转和围绕太阳的公转
B． Bloch和Damadian 2，横向驰豫（自旋-自旋驰豫）
通常情况,总磁化矢量为零 第二章 射频脉冲与脉冲序列
C．Mansfield和Purcell 对钙化灶和骨皮质不够敏感，对肺的检查也较差
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核磁共振现象的发现
1946年由 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
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磁共振成像的特点：
多参数成像（T1、T2、质子像，血流等） 高对比，不用对比剂也可观察心脏和血