第二节 磁共振成像的物质基础
磁共振成像(MRI)的基本原理
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纵向磁化对比
由于各种组织的T1不同，在纵向弛豫过程中，不同时 刻各种组织在纵向磁化中的比例不同，因而产生了不 同组织间的纵向磁化对比。也称为T1对比。
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T1加权图像
T1 weighted image
图像的对比主要依赖T1对比称为T1加权（权重） 图像。
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傅立叶变换
• 将时间——强度的信号关系变换为频率——强度的信号关系。这 种数学变换模式称为傅立叶（Fourier transform)变换。
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1DFT重建
• 梯度与梯度磁场 • 层面选择及相关因素Δω=γGz·ΔD • 体素的频率编码及投影
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空间频率与K-空间
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磁共振各种特殊成像技术
• 磁共振血管造影技术(MRA) • 时间飞跃法 (Time of flight) • 相位对比法(Phase contrast) • 幅度对比法(Magnitude contrast) • 对比剂增强法(Contrast enhance)
的磁共振靶核。
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第二节：磁场
• 磁场的概念 • 均匀磁场 • 稳定磁场 • 交变磁场
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磁场
• 物质场 • 对磁性物质的力效应 • 磁场的强度
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均匀磁场
大小方向恒定不变的磁场.
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交变磁场
大小或方向呈规律性变化的磁场
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Y BX=Bsina
B(RF) a
X BY=Bcosa
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第三节：磁场对样体的作用
磁共振(MRI)成像原理
横向弛豫
七、横向弛豫
横向弛豫
七、横向弛豫 由于受磁场不均匀的影响，实际上90°射频脉冲关闭后，宏观横向磁化矢量将呈指数式
的快速衰减，我们把宏观横向磁化矢量的这种衰减称为自由感应衰减也称T2※弛豫。 利用180°聚焦脉冲可以剔除主磁场不均匀造成的宏观横向磁化矢量衰减，组织由于质
子群周围磁场微环境随机波动造成的宏观横向磁化矢量的衰减才是真正的横向弛豫，即T2弛 豫。T2弛豫的能量传递发生于质子群内部，即质子与质子之间，因此T2弛豫也称自旋一自 旋弛豫（spin-spin弛豫）。
横向弛豫
七、横向弛豫 90°脉冲关闭后，组织中的宏观横向磁化矢量将逐渐减小，最后将衰减到零。90°脉冲
使组织中原来相位不一致的质子群处于同相位进动，质子小磁场的横向磁化分矢量相互叠加， 从而产生旋转的宏观横向磁化矢量。
90°脉冲关闭后，宏观横向磁化矢量衰减的原因与之相反，同相位进动的质子群逐渐失 去了相位的一致，其横向磁化分矢量的叠加作用逐渐减弱，因此宏观横向磁化矢量逐渐减小 直至完全衰减。
子核中的质子数是相同的，所不同的是中子数，这种同一元素的不同原子 核被称为同位素，如元素氢的同位素就有H（氢核）、H（氘核）和H（氚 核），一般标为1H（氢核）、H（氘核）和3H（氚核）即可。
物质基础
一、物质基础：自旋和核磁共振 原子核具有一定大小和质量，可以视作一个球体，所有磁性原子核都有一个特性，就
弛豫
六、核磁弛豫
A.在激发前平衡状态下，组织中只有宏观纵向磁化矢量（向上空白 粗箭）； B.90°脉冲激发后即刻，组织中宏观纵向磁化矢量消失，产生一 个旋转（带箭头圆圈）的宏观横向磁化矢量（水平空白粗箭）； C.等待一段时间后，组织中的宏观横向磁化矢量有所缩小，宏观纵 向磁化矢量有所恢复； D.再等待一段时间后，组织中的宏观横向磁化矢量进一步缩小，宏 观纵向磁化矢量恢复更多； E.再过一段时间，组织中的宏观横向磁化矢量已经完全衰减，而宏 观纵向磁化矢量进一步恢复； F.到最后，组织中的宏观纵向磁化矢量已经完全恢复到平衡状态。
磁共振知识点总结
磁共振知识点总结一、磁共振成像（MRI）基本原理。
1. 原子核特性。
- 许多原子核都具有自旋特性，例如氢原子核（单个质子）。
当置于外磁场中时，这些自旋的原子核会发生能级分裂，产生两种不同的能量状态（平行和反平行于外磁场方向）。
- 两种状态的能量差与外磁场强度成正比，公式为Δ E = γℏ B_0，其中γ是旋磁比（不同原子核有不同的旋磁比），ℏ是约化普朗克常数，B_0是外磁场强度。
2. 射频脉冲（RF）的作用。
- 当施加一个频率与原子核进动频率相同（拉莫尔频率，ω_0=γ B_0）的射频脉冲时，原子核会吸收能量，从低能级跃迁到高能级，处于激发态。
- 射频脉冲停止后，原子核会释放能量回到低能级，这个过程产生磁共振信号。
3. 弛豫过程。
- 纵向弛豫（T1弛豫）- 也称为自旋 - 晶格弛豫。
是指处于激发态的原子核将能量传递给周围晶格（分子环境），恢复到纵向平衡状态的过程。
- T1值反映了组织纵向弛豫的快慢，不同组织的T1值不同。
例如，脂肪组织的T1值较短，水的T1值较长。
- 横向弛豫（T2弛豫）- 也称为自旋 - 自旋弛豫。
是指激发态的原子核之间相互作用，导致横向磁化矢量衰减的过程。
- T2值反映了组织横向弛豫的快慢，一般来说，纯水的T2值较长，固体组织的T2值较短。
二、MRI设备组成。
1. 磁体系统。
- 主磁体。
- 产生强大而均匀的外磁场B_0，是MRI设备的核心部件。
常见的磁体类型有永磁体、常导磁体和超导磁体。
- 永磁体：不需要电源，磁场强度相对较低（一般小于0.5T），维护成本低，但重量大。
- 常导磁体：通过电流产生磁场，磁场强度一般在0.2 - 0.5T，需要大量电力供应，产生热量多。
- 超导磁体：利用超导材料在超导状态下的零电阻特性，通过强大电流产生高磁场（1.5T、3.0T甚至更高），磁场均匀性好，但需要液氦冷却，设备成本和维护成本高。
- 梯度磁场系统。
- 由X、Y、Z三个方向的梯度线圈组成，用于在主磁场基础上产生线性变化的梯度磁场。
MRI基础常识复习
核磁共振原理：磁共振成像是利用电磁波（RF）对置于磁场中的含有自旋不为零的原子核的物质进行激发，发生磁共振，用感应线圈采集磁共振信号，经处理建立数字图像。
（核与磁相互作用产生共振，需具备原子核，外磁场，电磁波）原子核：中子和质子数均为奇数；中子为奇数，质子为偶数；中子为偶数，质子为奇数外磁场：电磁波（射频脉冲）：核磁弛豫：1.自旋-晶格弛豫时间（纵向弛豫时间）T1弛豫2.自旋-自旋弛豫时间（横向弛豫时间）T2弛豫一、磁共振成像的物理基础将物质中具有磁矩的自旋原子核置于静磁场（外磁场、主磁场，用B表示）中并受到特定频率的射频脉冲作用时，原子核将吸收射频脉冲的能量而在它们的能级之间发生共振跃迁，这就是磁共振现象。
磁共振信号的产生必须满足三个条件：①具有磁矩的自旋原子核；②稳定的静磁场；③特定频率的射频脉冲。
1.原子核的自旋与磁矩任何存在奇数质子、中子或者质子数与中子数之和为奇数的原子核均存在磁矩。
这种自旋运动能够产生核磁的原子核才能产生磁共振现象。
在临床工作中常选择氢原子核内只有质子没有中子，因此氢原子又称为氢质子，人体的磁共振成像又称为质子成像。
2.静磁场在Z轴上合成一个净磁化矢量：即纵向磁化矢量Mz。
Mz稳定的指向B方向。
质子在自旋的同时，也绕B的轴进行旋转，这样的运动状态称之为“进动”或称为“旋进”。
表示），它在3.射频脉冲射频脉冲(RF)是一种交变电磁波（磁场分量用B1MR中仅做短暂的发射，称为射频脉冲。
如果向人体发射一个90o射频脉冲，Mz被翻转到XY平面，形成M。
如果我XY们在XY平面内设置一个线圈，进动的M将在线圈内产生电流，这就是磁共振信XY号。
导致质子绕Z轴的快速进动，逐步的螺旋向下翻转到XY平面，这种运动方式为“章动”。
二、磁共振信号的产生弛豫就是指自旋质子的能级由激发态恢复到稳定态的过程。
它包括同步发生但彼此独立的两个过程，即纵向弛豫和横向弛豫。
1.纵向弛豫射频脉冲停止以后，纵向磁化矢量Mz由最小恢复到原来大小的过程称纵向弛豫。
磁共振成像原理
磁共振信号的探测，利用发电机的原 理，磁力线切割线圈，产生电流，把 动能转化为电能。
但是进入主磁场后人体组织产生的宏 观纵向磁化矢量保持稳定，其方向不 发生变化，不会切割接收线圈而产生 电信号，而如果组织中有一个旋转的 宏观横向磁化矢量，它切割线圈而产 生电信号，因此接收线圈能够探测到 的是旋转的宏观横向磁化矢量。
相位编码
经傅里叶变换后MR信号仅完成前后方向的空间信息编码，而左右方向 上并未实现。 和频率编码一样相位编码也使用梯度场，不同的是（1）梯度场施加方 向是在频率编码的垂直方向上，在临床上根据需要相位编码方向和频率 编码方向是可以互换的。（2）施加时刻不同，频率编码必须在信号采集 过程中同时施加，而相位编码必须在信号采集前施加，信号采集过程中 相位编码梯度场必须关闭。（3）一幅图像的每个MR信号的频率编码梯 度场方向和大小都是一样的，而各个MR信号的相位编码梯度场强度和 （或）方向是不同的。
偏转角度与射频脉冲能量有关，能
量越大偏转角度越大。如果射频脉
冲使宏观纵向磁化矢量偏转的角度 小于90°，称这种脉冲为小角度脉
冲。当射频脉冲的能量刚好可以使 宏观纵向磁化矢量偏转90°，即完 全偏转到X、Y平面并产生一个最大
的旋转宏观横向磁化矢量，我们称 该脉冲为90°脉冲。射频脉冲最大 可发射180°，将磁化矢量偏转至反 向。
人体组织进入主磁场后被磁化了，产 生了宏观的纵向磁化矢量，某一组织 （或体素）产生的宏观纵向矢量的大 小与其含有的质子数有关，质子含量 越高产生宏观纵向磁化矢量越大。但 是相对强度很大的主磁场来说组织产 生的宏观纵向磁化矢量是非常微小的， MR接收线圈不能检测到宏观纵向磁化 矢量，也就不能区分不同组织之间因 质子含量差别而产生的宏观纵向磁化 矢量的差别。
磁共振成像的原理年月日详解演示文稿
位能低，顺磁
场方向，稳定
B0
位能高，逆磁
场方向
进入静磁场后，氢核磁矩发生规律性排列（正负方向）,正负 方向的磁矢量相互抵消后，少数正向排列（低能态）的氢核 合成总磁化矢量M，即为MR信号基础.
处于低能状态的质子到底比处于高能 状态的质子多多少？
室温下
0.2T：1.3 PPM 0.5T：4.1 PPM 1.0T：7.0 PPM 1.5T：9.6 PPM
磁共振成像过程
人体→进入磁场→磁化→施加射频脉冲→ 氢核磁矩发生90。偏转，产 生能量→射频脉 冲停止、弛豫过程开始，释放所产生的能 量（形成MR信号） →信号接收系统→计算 机系统。
磁共振现象
90°射频脉冲
当射频脉冲的能量正好使宏观纵向磁化矢量偏转90°， 即完全偏转到X、 Y 平面，称这种脉冲为90°脉冲， 其产生的横向宏观磁化矢量在各种角度的射频脉冲中 是最大的。
条件
频率一致
实质
能量传递
磁共振现象
磁共振现象：给处于主磁场中的人体组织一个射频 脉冲，射频脉冲的频率与质子的进动频率相同，射 频脉冲的能量将传递给处于低能级的质子，处于低 能级的质子获得能量后将跃迁到高能级。
➢ 从微观角度来说，磁共振现象是低能级的质子获得能量跃迁 到高能级。
➢ 从宏观的角度来说，磁共振现象的结果是使宏观纵向磁化矢 量发生偏转。偏转的角度与射频脉冲的能量有关，能量越大 偏转角度越大；而射频脉冲能量的大小与脉冲强度及持续时 间有关
地磁、磁铁、核磁示意图
所有的原子核都可产生核磁吗？
质子为偶数，中子为偶数
不产生核磁
质子为奇数，中子为奇数 质子为奇数，中子为偶数 质子为偶数，中子为奇数
产生核磁
用于人体MRI的为1H（氢质子），原因有：
磁共振基础知识及.T磁共振
脑结构成像
• 更快的成像速度：有利于意识不清及不配 合的患者及儿童检查。
• 应用flip angle sweep and parallel imaging 的FSE T2WI：成像时间从2分7秒降到8秒
MR images in a 19-year-old male patient with multiple sclerosis
假肢、金属关节、铁磁性异物（弹片等）者；
• ④妊娠三个月内的早期妊娠者。
• 2.下列情况为相对禁忌症，经适当处置可进行磁共振检查：
• ①带有金属避孕环的患者如必须进行MR检查，应取环后 再行检查；
• ②危重病人需要使用生命支持系统者；
• ③癫痫患者（应在充分控制症状的前提下进行磁共振检 查）；
• ④幽闭恐怖症患者，如必须进行MR检查，应在给于适量 镇静剂后进行；
• MRI可直接显示脊髓的全貌，因而对脊髓肿 瘤或椎管内肿瘤、脊髓白质病变、脊髓空
洞、脊髓损伤等有重要的诊断价值。对椎 间盘病变，MRI可显示其变性、突出或膨出。 显示椎管狭窄也较好。对于颈、胸椎，CT 常显示不满意，而MRI显示清楚。另外， MRI对显示椎体转移性肿瘤也十分敏感。
（四）心血管系统的MRI检查
• 与X线和CT成像的原理不同，MRI没有X线辐 射，而主要利用质子密度与质子的弛豫时 间（T1与T2）的差异成像，尤其是弛豫时间 更为重要。
• 因为质子在人体中的差异仅10％，但弛豫 时间可相差百分之数百。
三、磁共振成像脉冲序列及临床应 用
• 磁共振成像是利用脉冲序列进行的，充分 理解各种脉冲序列的基本构建和特点是保 证MR图像技术质量和提高诊断准确率的前
3.0 T TR/TE/IR: 12 000/140/2850; turbo factor, 38; NEX 1; acquisition time, 4 minutes
CT-MRI医师大纲
全国医用设备资格考试磁共振诊断考试大纲第一章磁共振成像（MR D的基本原理和概念第一节磁共振成像仪的基本硬件1主磁体：主磁场强度（高斯和特斯拉）、主磁场均匀度及其意义2•梯度线圈：梯度线圈的作用、梯度磁场的产生、梯度线圈的主要性能指标3•脉冲线圈：分类及其作用、表面线圈、表面相控阵线圈4•谱仪、计算机系统及其它辅助设备第二节磁共振成像的物质基础1原子的结构2•自旋和核磁：核自旋现象、核磁现象3 .磁性原子核和非磁性原子核：磁丿—子核的条件4.用于人体磁共振成像的原子核第三节进入磁场前后的氢质子核磁状态1进入主磁场前的核磁状态2. 进入主磁场后的核磁状态3. 进动：进动的概念、进动频率（Larmor 频率）第四节磁共振现象1. 共振和磁共振：共振概念、共振的条件和实质、磁共振现象2. 90 脉冲的宏观和微观效应第五节核磁弛豫1. 弛豫的概念2. 自由感应衰减和横向弛豫：现象、机理、二者的关系、T2值3. 纵向弛豫：纵向弛豫的概念和机理、T1值及其影响因素第六节磁共振加权成像1. 加权的概念2. 质子密度加权像3. T2加权成像4. T1加权成像第七节磁共振信号的空间定位1. 层面和层厚：层面选择原理，层厚与射频脉冲及梯度场强度的关系2. 频率编码：频率与位置的关系，频率编码梯度场的施加3. 相位编码:相位与位置的关系，相位编码梯度场的施加4. 三维采集的空间编码第八节K空间的基本概念1. K空间的概念2. K空间的基本特性：相位编码线的概念、K空间的主要特性3. K空间的填充方式第九节自旋回波的产生1. 180 复相脉冲：作用和机理2. SE序列的基本结构：特点、TR、TE3. SE序列的加权成像：T1WI、T2WI、质子密度加权图第十节影响MR信号强度的因素「影响MR信号强度的因素：主要因素及其影响程度2. 常见影响因素与信号强度的关系第十一节血流的MR信号特点1. 常见的血流形式：层流和湍流，影响血流形式的主要因素2. 表现为低信号的血流：流空效应、其他因素3. 表现为高信号的血流：流入增强效应、梯度回波上血流呈高信号、其他因素第二章MRI 脉冲序列及其临床应用第一节脉冲序列的基本概念和分类1. 脉冲序列的概念2. 脉冲序列的基本结构3. 脉冲序列的分类：主要分类方法第二节脉冲序列相关的概念1. 时间相关的概念：重复时间、回波时间、有效回波时间、回波链长度、回波间隙、反转时间、激励次数、采集时间、影响采集时间的因素2. 空间分辨力相关的概念：层厚、层间距、矩阵、视野3-偏转角度第三节自由感应衰减类序列1饱和恢复序列2.采集FID信号的反转恢复序列第四节自旋回波和快速自旋回波序列1.自旋回波序列：优缺点、临床应用2．表现为低信号的血流：流空效应、其他因素3．表现为高信号的血流：流入增强效应、梯度回波上血流呈高信号、其他因素第二章MRI 脉冲序列及其临床应用第一节脉冲序列的基本概念和分类1．脉冲序列的概念2．脉冲序列的基本结构3．脉冲序列的分类：主要分类方法第二节脉冲序列相关的概念1．时间相关的概念：重复时间、回波时间、有效回波时间、回波链长度、回波间隙、反转时间、激励次数、采集时间、影响采集时间的因素2．空间分辨力相关的概念：层厚、层间距、矩阵、视野3．偏转角度第三节自由感应衰减类序列1．饱和恢复序列2．采集FID 信号的反转恢复序列第四节自旋回波和快速自旋回波序列1．自旋回波序列：优缺点、临床应用2．表现为低信号的血流：流空效应、其他因素3．表现为高信号的血流：流入增强效应、梯度回波上血流呈高信号、其他因素第二章MRI 脉冲序列及其临床应用第一节脉冲序列的基本概念和分类1．脉冲序列的概念2．脉冲序列的基本结构3．脉冲序列的分类：主要分类方法第二节脉冲序列相关的概念1．时间相关的概念：重复时间、回波时间、有效回波时间、回波链长度、回波间隙、反转时间、激励次数、采集时间、影响采集时间的因素2．空间分辨力相关的概念：层厚、层间距、矩阵、视野3．偏转角度第三节自由感应衰减类序列1．饱和恢复序列2．采集FID 信号的反转恢复序列第四节自旋回波和快速自旋回波序列1．自旋回波序列：优缺点、临床应用2．表现为低信号的血流：流空效应、其他因素3．表现为高信号的血流：流入增强效应、梯度回波上血流呈高信号、其他因素第二章MRI 脉冲序列及其临床应用第一节脉冲序列的基本概念和分类1．脉冲序列的概念2．脉冲序列的基本结构3．脉冲序列的分类：主要分类方法第二节脉冲序列相关的概念1．时间相关的概念：重复时间、回波时间、有效回波时间、回波链长度、回波间隙、反转时间、激励次数、采集时间、影响采集时间的因素2．空间分辨力相关的概念：层厚、层间距、矩阵、视野3．偏转角度第三节自由感应衰减类序列1．饱和恢复序列2．采集FID 信号的反转恢复序列第四节自旋回波和快速自旋回波序列1．自旋回波序列：优缺点、临床应用2．表现为低信号的血流：流空效应、其他因素3．表现为高信号的血流：流入增强效应、梯度回波上血流呈高信号、其他因素第二章MRI 脉冲序列及其临床应用第一节脉冲序列的基本概念和分类1．脉冲序列的概念2．脉冲序列的基本结构3．脉冲序列的分类：主要分类方法第二节脉冲序列相关的概念1．时间相关的概念：重复时间、回波时间、有效回波时间、回波链长度、回波间隙、反转时间、激励次数、采集时间、影响采集时间的因素2．空间分辨力相关的概念：层厚、层间距、矩阵、视野3．偏转角度第三节自由感应衰减类序列1．饱和恢复序列2．采集FID 信号的反转恢复序列第四节自旋回波和快速自旋回波序列1．自旋回波序列：优缺点、临床应用2．表现为低信号的血流：流空效应、其他因素3．表现为高信号的血流：流入增强效应、梯度回波上血流呈高信号、其他因素第二章MRI脉冲序列及其临床应用第一节脉冲序列的基本概念和分类1．脉冲序列的概念2．脉冲序列的基本结构3．脉冲序列的分类：主要分类方法第二节脉冲序列相关的概念1．时间相关的概念：重复时间、回波时间、有效回波时间、回波链长度、回波间隙、反转时间、激励次数、采集时间、影响采集时间的因素2．空间分辨力相关的概念：层厚、层间距、矩阵、视野3．偏转角度第三节自由感应衰减类序列1．饱和恢复序列2．采集FID 信号的反转恢复序列第四节自旋回波和快速自旋回波序列1．自旋回波序列：优缺点、临床应用2．表现为低信号的血流：流空效应、其他因素3．表现为高信号的血流：流入增强效应、梯度回波上血流呈高信号、其他因素第二章MRI 脉冲序列及其临床应用第一节脉冲序列的基本概念和分类1．脉冲序列的概念2．脉冲序列的基本结构3．脉冲序列的分类：主要分类方法第二节脉冲序列相关的概念1．时间相关的概念：重复时间、回波时间、有效回波时间、回波链长度、回波间隙、反转时间、激励次数、采集时间、影响采集时间的因素2．空间分辨力相关的概念：层厚、层间距、矩阵、视野3．偏转角度第三节自由感应衰减类序列1．饱和恢复序列2．采集FID 信号的反转恢复序列第四节自旋回波和快速自旋回波序列1．自旋回波序列：优缺点、临床应用2．表现为低信号的血流：流空效应、其他因素3．表现为高信号的血流：流入增强效应、梯度回波上血流呈高信号、其他因素第二章MRI 脉冲序列及其临床应用第一节脉冲序列的基本概念和分类1．脉冲序列的概念2．脉冲序列的基本结构3．脉冲序列的分类：主要分类方法第二节脉冲序列相关的概念1．时间相关的概念：重复时间、回波时间、有效回波时间、回波链长度、回波间隙、反转时间、激励次数、采集时间、影响采集时间的因素2．空间分辨力相关的概念：层厚、层间距、矩阵、视野3．偏转角度第三节自由感应衰减类序列1．饱和恢复序列2．采集FID 信号的反转恢复序列第四节自旋回波和快速自旋回波序列1．自旋回波序列：优缺点、临床应用2．表现为低信号的血流：流空效应、其他因素3．表现为高信号的血流：流入增强效应、梯度回波上血流呈高信号、其他因素第二章MRI 脉冲序列及其临床应用第一节脉冲序列的基本概念和分类1．脉冲序列的概念2．脉冲序列的基本结构3．脉冲序列的分类：主要分类方法第二节脉冲序列相关的概念1．时间相关的概念：重复时间、回波时间、有效回波时间、回波链长度、回波间隙、反转时间、激励次数、采集时间、影响采集时间的因素2．空间分辨力相关的概念：层厚、层间距、矩阵、视野3．偏转角度第三节自由感应衰减类序列1．饱和恢复序列2．采集FID 信号的反转恢复序列第四节自旋回波和快速自旋回波序列1．自旋回波序列：优缺点、临床应用2．表现为低信号的血流：流空效应、其他因素3．表现为高信号的血流：流入增强效应、梯度回波上血流呈高信号、其他因素第二章MRI 脉冲序列及其临床应用第一节脉冲序列的基本概念和分类1．脉冲序列的概念2．脉冲序列的基本结构3．脉冲序列的分类：主要分类方法第二节脉冲序列相关的概念1．时间相关的概念：重复时间、回波时间、有效回波时间、回波链长度、回波间隙、反转时间、激励次数、采集时间、影响采集时间的因素2．空间分辨力相关的概念：层厚、层间距、矩阵、视野3．偏转角度第三节自由感应衰减类序列1．饱和恢复序列2．采集FID 信号的反转恢复序列第四节自旋回波和快速自旋回波序列1．自旋回波序列：优缺点、临床应用2．表现为低信号的血流：流空效应、其他因素3．表现为高信号的血流：流入增强效应、梯度回波上血流呈高信号、其他因素第二章MRI 脉冲序列及其临床应用第一节脉冲序列的基本概念和分类1．脉冲序列的概念2．脉冲序列的基本结构3．脉冲序列的分类：主要分类方法第二节脉冲序列相关的概念1．时间相关的概念：重复时间、回波时间、有效回波时间、回波链长度、回波间隙、反转时间、激励次数、采集时间、影响采集时间的因素2．空间分辨力相关的概念：层厚、层间距、矩阵、视野3．偏转角度第三节自由感应衰减类序列1．饱和恢复序列2．采集FID 信号的反转恢复序列第四节自旋回波和快速自旋回波序列1．自旋回波序列：优缺点、临床应用2．表现为低信号的血流：流空效应、其他因素3．表现为高信号的血流：流入增强效应、梯度回波上血流呈高信号、其他因素第二章MRI 脉冲序列及其临床应用第一节脉冲序列的基本概念和分类1．脉冲序列的概念2．脉冲序列的基本结构3．脉冲序列的分类：主要分类方法第二节脉冲序列相关的概念1．时间相关的概念：重复时间、回波时间、有效回波时间、回波链长度、回波间隙、反转时间、激励次数、采集时间、影响采集时间的因素2．空间分辨力相关的概念：层厚、层间距、矩阵、视野3．偏转角度第三节自由感应衰减类序列1．饱和恢复序列2．采集FID 信号的反转恢复序列第四节自旋回波和快速自旋回波序列1．自旋回波序列：优缺点、临床应用2．表现为低信号的血流：流空效应、其他因素3．表现为高信号的血流：流入增强效应、梯度回波上血流呈高信号、其他因素第二章MRI 脉冲序列及其临床应用第一节脉冲序列的基本概念和分类1．脉冲序列的概念2．脉冲序列的基本结构3．脉冲序列的分类：主要分类方法第二节脉冲序列相关的概念1．时间相关的概念：重复时间、回波时间、有效回波时间、回波链长度、回波间隙、反转时间、激励次数、采集时间、影响采集时间的因素2．空间分辨力相关的概念：层厚、层间距、矩阵、视野3．偏转角度第三节自由感应衰减类序列1．饱和恢复序列2．采集FID 信号的反转恢复序列第四节自旋回波和快速自旋回波序列1．自旋回波序列：优缺点、临床应用2．表现为低信号的血流：流空效应、其他因素3．表现为高信号的血流：流入增强效应、梯度回波上血流呈高信号、其他因素第二章MRI 脉冲序列及其临床应用第一节脉冲序列的基本概念和分类1．脉冲序列的概念2．脉冲序列的基本结构3．脉冲序列的分类：主要分类方法第二节脉冲序列相关的概念1．时间相关的概念：重复时间、回波时间、有效回波时间、回波链长度、回波间隙、反转时间、激励次数、采集时间、影响采集时间的因素2．空间分辨力相关的概念：层厚、层间距、矩阵、视野3．偏转角度第三节自由感应衰减类序列1．饱和恢复序列2．采集FID 信号的反转恢复序列第四节自旋回波和快速自旋回波序列1．自旋回波序列：优缺点、临床应用2．表现为低信号的血流：流空效应、其他因素3．表现为高信号的血流：流入增强效应、梯度回波上血流呈高信号、其他因素第二章MRI 脉冲序列及其临床应用第一节脉冲序列的基本概念和分类1．脉冲序列的概念2．脉冲序列的基本结构3．脉冲序列的分类：主要分类方法第二节脉冲序列相关的概念1．时间相关的概念：重复时间、回波时间、有效回波时间、回波链长度、回波间隙、反转时间、激励次数、采集时间、影响采集时间的因素2．空间分辨力相关的概念：层厚、层间距、矩阵、视野3．偏转角度第三节自由感应衰减类序列1．饱和恢复序列2．采集FID 信号的反转恢复序列第四节自旋回波和快速自旋回波序列1．自旋回波序列：优缺点、临床应用2．表现为低信号的血流：流空效应、其他因素3．表现为高信号的血流：流入增强效应、梯度回波上血流呈高信号、其他因素第二章MRI 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脉冲序列及其临床应用第一节脉冲序列的基本概念和分类1．脉冲序列的概念2．脉冲序列的基本结构3．脉冲序列的分类：主要分类方法第二节脉冲序列相关的概念1．时间相关的概念：重复时间、回波时间、有效回波时间、回波链长度、回波间隙、反转时间、激励次数、采集时间、影响采集时间的因素2．空间分辨力相关的概念：层厚、层间距、矩阵、视野3．偏转角度第三节自由感应衰减类序列1．饱和恢复序列2．采集FID 信号的反转恢复序列第四节自旋回波和快速自旋回波序列1．自旋回波序列：优缺点、临床应用2．表现为低信号的血流：流空效应、其他因素3．表现为高信号的血流：流入增强效应、梯度回波上血流呈高信号、其他因素第二章MRI 脉冲序列及其临床应用第一节脉冲序列的基本概念和分类1．脉冲序列的概念2．脉冲序列的基本结构3．脉冲序列的分类：主要分类方法第二节脉冲序列相关的概念1．时间相关的概念：重复时间、回波时间、有效回波时间、回波链长度、回波间隙、反转时间、激励次数、采集时间、影响采集时间的因素2．空间分辨力相关的概念：层厚、层间距、矩阵、视野3．偏转角度第三节自由感应衰减类序列1．饱和恢复序列2．采集FID 信号的反转恢复序列第四节自旋回波和快速自旋回波序列1．自旋回波序列：优缺点、临床应用2．表现为低信号的血流：流空效应、其他因素3．表现为高信号的血流：流入增强效应、梯度回波上血流呈高信号、其他因素第二章MRI 脉冲序列及其临床应用第一节脉冲序列的基本概念和分类1．脉冲序列的概念2．脉冲序列的基本结构3．脉冲序列的分类：主要分类方法第二节脉冲序列相关的概念1．时间相关的概念：重复时间、回波时间、有效回波时间、回波链长度、回波间隙、反转时间、激励次数、采集时间、影响采集时间的因素2．空间分辨力相关的概念：层厚、层间距、矩阵、视野3．偏转角度第三节自由感应衰减类序列1．饱和恢复序列2．采集FID 信号的反转恢复序列第四节自旋回波和快速自旋回波序列1．自旋回波序列：优缺点、临床应用2．表现为低信号的血流：流空效应、其他因素3．表现为高信号的血流：流入增强效应、梯度回波上血流呈高信号、其他因素第二章MRI 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磁共振成像原理课件
磁共振成像可以无创地提供高 分辨率、高对照度的解剖结构 和功能信息。
磁共振成像的物理基础
原子核磁矩
磁场梯度
原子核具有磁矩，当它们被置于外加 磁场中时，磁矩会受到洛伦兹力的作 用而产生偏转。
磁场梯度用于空间定位，通过改变磁 场强度，可以控制共振信号的采集位 置。
射频脉冲
射频脉冲用于激发原子核产生共振， 当射频脉冲撤除后，原子核释放能量 回到平衡态，产生可测量的共振信号 。
便携式磁共振成像
总结词
便携式磁共振成像技术具有移动性强、操作简便等优 点，为临床诊断和急救等场景提供了更加便利的影像 检查手段。
详细描述
便携式磁共振成像技术是近年来发展迅速的一种医学影 像技术。与传统的磁共振成像技术相比，便携式磁共振 成像具有移动性强、操作简便等优点，能够快速地到达 患者身边，为临床诊断和急救等场景提供更加便利的影 像检查手段。未来，随着技术的不断进步和应用领域的 不断拓展，便携式磁共振成像技术有望在家庭医疗、野 外急救、灾害救援等多个领域发挥更大的作用，为人类 的健康事业做出更大的贡献。
磁敏锐加权成像（SWI）
利用不同组织间的磁敏锐差异，提高对出血和微出血灶的检测。
分子成像技术
波谱成像（Spectroscopy）
检测组织代谢产物，反应组织代谢状态，用于肿瘤诊断。
免疫成像
利用特异性抗体标记肿瘤细胞，实现肿瘤的靶向成像，有助于肿瘤的早期诊断和治疗评估 。
基因表达成像
通过检测特定基因的表达情况，反应基因调控和疾病进程，为个性化治疗提供根据。
05
磁共振成像的未来发展
高场强磁共振成像
总结词
高场强磁共振成像技术能够提供更高的分辨率和更准 确的定量分析，有助于疾病的早期诊断和治疗方案的 制定。
MRI常规技术和新技术
步很快，使磁场均匀度有了很大提高。 为保证主磁场均匀度，以往 MRI 仪多采用 2m 以上的长磁体，近几年伴随磁体技术的
进步，各厂家都推出磁体长度为 1.4m～1.7m 的高场强（1.5T）短磁体，使病人更为舒适， 尤其适用于幽闭恐惧症的患者。
随介入 MR 的发展，开放式 MRI 仪也取得很大进步，其场强已从原来的 0.2T 左右上升 到 0.5T 以上，目前开放式 MRI 仪的最高场强已达 1.0T。图像质量明显提高，扫描速度更快， 已经几乎可以做到实时成像，使 MR“透视”成为现实。开放式 MR 扫描仪与 DSA 的一体化 设备使介入放射学迈进一个崭新时代。
的摩尔浓度仅为 0.0066，仅为1H的 1/15 000。 1H是氢原子核，仅有一个质子而没有中子，由于人体MR图像一般采用1H作为成像对象，因 此除非特殊说明，一般所指的MR图像即为1H的共振图像。
五、其他辅助设备 除了上述重要硬件设备外，MRI 仪还需要一些辅助设施方能完成病人的 MRI 检查，例如： 检查床、液氦及水冷却系统、空调、胶片处理系统等。
第二节 磁共振成像的物质基础
要想理解 MRI 基本原理，首先必须知道 MRI 的物质基础是什么，也就是说我们看到的
MR 图像是由什么物质产生的。
二、梯度线圈 梯度线圈是 MRI 仪最重要的硬件之一，主要作用有：（1）进行 MRI 信号的空间定位编 码；（2）产生 MR 回波（梯度回波）；（3）施加扩散加权梯度场；（4）进行流动补偿；（5） 进行流动液体的流速相位编码。梯度线圈由 X、Y、Z 轴三个线圈构成（在 MR 成像技术中， 把主磁场方向定义为 Z 轴方向，与 Z 轴方向垂直的平面为 XY 平面）。梯度线圈是特殊绕制 的线圈，以 Z 轴线圈为例，通电后线圈头侧部分产生的磁场与主磁场方向一致，因此磁场 相互叠加，而线圈足侧部分产生的磁场与主磁场方向相反，因此磁场相减，从而形成沿着主 磁场长轴（或称人体长轴），头侧高足侧低的梯度场，梯度线圈的中心磁场强度保持不变。 X、Y 轴梯度场的产生机理与 Z 轴方向相同，只是方向不同而已。梯度线圈的主要性能指标 包括梯度场强和切换率（slew rate）。 梯度场强是指单位长度内磁场强度的差别，通常用每米长度内磁场强度差别的毫特斯拉 量（mT/M）来表示。图 1 为梯度场强示意图，条状虚线表示均匀的主磁场，斜线表示线性 梯度场；两条线相交处为梯度场中点，该点梯度场强为零，不引起主磁场强度发生变化；虚 线下方的斜线部分表示反向梯度场，造成主磁场强度呈线性降低；虚线上方的斜线部分为正 向梯度场，造成主磁场强度呈线性增高。有效梯度场两端的磁场强度差值除以梯度场施加方 向上有效梯度场的范围（长度）即表示梯度场强，即：
磁共振基础知识
• 水成像（MRCP、MRU） • 灌注成像（Perfusion) • 弥散成像（Diffusion） • 功能成像（Function MR）
H
17
何为加权？？？
• 所谓的加权就是“重点突出”的意
思
• T1加权成像（T1WI）----突出组织T1弛豫 （纵向弛豫）差别
• T2加权成像（T2WI）----突出组织T2弛豫 （横向弛豫）差别
是弛豫过程
弛豫快慢：用弛豫时间T来进行度量；
H
8
弛豫过程是激励过程的反过程,因此也包括2个 分过程：
1、放出能量，从高能级向低能级跃迁；纵向 磁化逐渐增加；纵向弛豫过程，T1弛豫过程
2、相位分散，横向磁化矢量逐渐减小；横向 弛豫过程，T2弛豫过程
H
9
纵 向 弛 豫 过 程
a、射频结束瞬间，纵向磁化为零，横向磁化最大
5、观察病变邻近器官或组织结构有无异常：受压、移位（占位
效应）；扩张、增大（失空间效应）；破坏或吸收；等等
6、增强扫描观察病变有无强化及强化程度；延迟扫描强化特点
7、综合MR所见，结合临床及其他影像学检查材料作出诊断
H
32
肝囊肿
T2
T1
增强扫描
H
33
肝囊肿
H
34
肝癌
H
35
平扫
左肾癌
H
36
增强
Z
将能 量 （ MR 信号 ） 释
放 出 来 。 整个弛豫过程
实际上是磁化矢量在横
轴上缩短（ 横 向 或 T2弛
Y
Y
豫），和纵轴上延长（ 纵向或 T1弛豫）。而人
第一章磁共振成像的物理学基础（二）
第一章磁共振成像的物理学基础（二）我是MT！在此呼吁大家一起学习MR，欢迎大家加入！每天学一点，每天进步一点！不要懒惰，不要任何理由的懒惰！本文未经允许，不得进行任何转载！第一章磁共振成像的物理学基础第一节磁共振现象一．共振二．地球运动与氢质子运动三．磁共振现象第二节射频脉冲一．常见射频脉冲及其作用二．90°脉冲的微观和宏观效应第三节核磁弛豫一．核磁弛豫的概念二．质子失相位原因三．180°聚焦脉冲四．T2*弛豫，T2弛豫及T1弛豫五．微积分推导纵向弛豫和横向弛豫接上次章节内容：二．磁共振现象磁共振现象比共振现象多了一个“磁”，这个“磁”就是氢质子自旋产生的磁场，称为核磁。
磁共振现象的共振主体就是氢质子，选择氢质子的原因是由于氢质子在人体内各组织中分布广泛，其含量明显高于其他原子成份。
另外人体组织常见的磁性原子核中，氢质子的磁化率是最高的，能够产生更强的信号。
一）．氢质子的运动状态氢质子的运动状态主要从氢质子在无外加磁场（自然）和施加外磁场（人为干预）时的状态分析。
1．氢质子在无外加磁场时的状态每个氢质子可以看成是一个小磁场，在自然状态下，质子排列处于无序状态，他们之间的磁力相互抵消，因此拥有无数个氢质子的人身体并没有磁性。
氢质子核磁矩杂乱无章，宏观磁化矢量表现为零。
2．人为施加外磁场B0氢质子自旋有的顺时针方向运动，有的则逆时针方向运动，进而产生的小磁场与外加磁场方向相同或者相反，能量高的一般与主磁场B0方向相反，能量低的与主磁场B0方向相同。
此外低能级与高能级的氢质子在数目及密度上具有相同的分布趋势，二者之间达到了一种动态平衡，该平衡状态下低能级的氢质子要比高能级的氢质子多一些，而MR信号完全由这部分多出的氢质子形成。
施加外磁场B0后人体内氢质子状态一）．磁共振现象：给处于主磁场中的人体组织一个射频脉冲，射频脉冲的频率与质子的进动频率相同，其能量将传递给低能级的质子，低能级的质子获得能量后将跃迁到高能级，这种现象就是磁共振现象，但是受到组织磁场环境等因素的影响，这些处于高能级的质子将释放出所吸收的能量，采集释放出的这部分能量就是磁共振的信号。
磁共振成像 MR的物理基础
•作用：如同无线电波的天线 ➢ 激发人体产生共振（广播电台的发射天线） ➢ 采集MR信号（收音机的天线）
• 脉冲线圈的分类
➢激发并采集MRI信号（体线圈） ➢仅采集MRI信号，激发采用体线圈进行（绝大多数表面线圈）
1．用于各种疾病的检查 ： 2．可以评价血液和脑脊液的流动： MRA（magnetic resonance angiography）技术显示头颈部血管狭窄、闭塞、畸 形以及颅内动脉。 3．可进行弥散成像、灌注成像以及脑皮层活动功能成像。 4．可进行MR波核（1H）的物质进行
激发，发生核磁共振，用感应线圈检测技术获得组织弛 豫信息和质子密度信息（采集共振信号），用梯度磁场 进行空间定位、通过图像重建，形成磁共振图像的方法 和技术。
1．具有较高的组织对比度和组织分辨力； 2．多方位成像； 3． 多参数成像； 4．能进行形态学、功能、组织化学和生物化学方面的研究； 5．多种特殊成像； 6．以射频脉冲作为的能量源，对人体安全、无创； 7． 流动测量。
一般的MRI仪由以下几部分组成 ➢ 主磁体 ➢ 梯度线圈 ➢ 脉冲线圈 ➢ 计算机系统 ➢ 其他辅助设备
磁共振最基本的构建 ➢ 产生磁场的装置 ➢ 最重要的指标为磁场强度和均匀度
磁共振最基本的构建 ➢ 产生磁场的装置 ➢ 最重要的指标为磁场强度和均匀度
MRI按磁场产生方式分类
主
永磁
磁
常导
体
电磁
超导
0.35T 永磁磁体
1.5T 超导磁体
MRI按磁场产生方式分类 MR按主磁场的场强分类
MRI图像信噪比与主磁场场强成正比
✓低场: 小于0.5T ✓中场：0.5T－1.0T ✓高场: 1.0T－2.0T（1.0T、1.5T、2.0T） ✓超高场强：大于2.0T（3.0T、4.7T、7T）
磁共振成像的物理基础
磁共振成像的物理基础
磁共振成像（MRI）的物理基础是核磁共振现象。
核磁共振是指原子核在外磁场作用下，发生能级跃迁，吸收能量后重新发射出电磁波的过程。
MRI利用了氢原子核（H）在外磁场中的自旋和轨道运动所产生的磁矩。
氢原子核的磁矩在外磁场中会发生取向和排列，当外磁场的强度和方向发生变化时，氢原子核的磁矩也会发生旋转，产生磁化强度。
当外磁场消失时，氢原子核的磁化强度会逐渐减弱，直到恢复到原来的状态。
MRI通过在人体内部放置强磁场和射频脉冲，激发人体内的氢原子核，使其吸收能量，然后再通过射频脉冲的反向信号检测氢原子核的位置和数量，进而生成人体内部的图像。
MRI成像的分辨率高，可以检测出人体内部的微小结构和异常情况，广泛应用于医学诊断和研究领域。
磁共振成像的物理学基础.
磁共振成像（MRI）的物理学基础1．概述1.1磁共振成像的定义磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）是利用射频（radio frequency，RF）电磁波对置于磁场中的含有自旋不为零的原子核的物质进行激发，发生核磁共振（nuclear magnetic resonance，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。
1946年美国加州斯坦福大学Bloch和哈佛大学的Purcell教授同时发现了核磁共振现象，由于这一发现在物理、化学、生物化学、医学上具有重大意义。
此两人于1952年获得诺贝尔物理奖。
1946~1972年NMR主要用于有机化合物的分子结构分析，即磁共振波谱分析（magnetic resonance spectroscopy，MRS）。
1971年美国纽约州立大学的达曼迪恩Damadian教授在《科学》杂志上发表了题为“NMR信号可检测疾病”和“癌组织中氢的T1、T2时间延长”等论文。
1973年美国人Lauterbur用反投影法完成了MRI 的实验室的模拟成像工作。
1978年英国第一台头部MRI设备投入临床使用，1980年全身的MRI研制成功。
1.2磁共振成像特点及其局限性1.2.1磁共振影像的特点·多参数成像，可提供丰富的诊断信息；·高对比成像，可得出祥尽的解剖图谱；·任意层面断层，可以从三维空间上观察人体成为现实；·人体能量代谢研究，有可能直接观察细胞活动的生化蓝图；·不使用对比剂，可观察心脏和血管结构；·无电离辐射，一定条件下可进行介入MRI治疗；·无气体和骨伪影的干扰，后颅凹病变等清晰可见。
1.2.2磁共振成像的局限性·呈像速度慢；·对钙化灶和骨皮质症不够敏感；·图像易受多种伪影影响；·禁忌证多；·定量诊断困难。
磁共振成像的基本原理课件
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1级：纤维性星形细胞瘤及原浆性星形细胞 瘤，为良性。病灶多较表浅，只侵犯 大脑皮层和皮质下脑白质很少累及大 脑深部，通常局限于半球一侧。
2级：成星形细胞瘤，系偏良性。在1级的 基础上向周围组织浸润，界限不清肿 瘤生长较快。
五、空间定位1ຫໍສະໝຸດ 梯度磁场：不改变主磁场的方向但可改变 局部磁场的强度和质子的旋进 频率。
（１）横轴位：自上至下场强不同的梯度磁场． （２）矢状位：自右至左场强不同的梯度磁场． （３）冠状位：自后至前场强不同的梯度磁场．
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2．层面层厚选择：梯度磁场选定后调节射频冲 的中心频率（带宽）。层厚 与带宽成正比。增加梯度磁 场强度可减薄断层的厚度．
短TR（500ms左右）和短TE（10 - 25ms） 2． T2加权像：
长TR(1500-2500ms) 和长TE(80-120ms) 3．质子密度加权像：长TR和短TE
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二. 反转恢复（IR）序列 三. 短时反转恢复（STIR）序列：
主要用于抑制脂肪信号。 四．自由水抑制反转恢复（FLAIR）序列 五．梯度回波序列
二 .颅脑肿瘤 (一 ). 颅脑肿瘤MRI诊断要点: . 肿瘤的部位,数目. . 肿瘤的信号特点. . 肿瘤的边缘. . 肿瘤的血供. . 肿瘤的水肿情况. . 肿瘤的增强情况
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一、胶质瘤 • 胶质瘤起源于脑神经胶质细胞，习惯上将其
分为星形细胞瘤、少突神经胶质瘤和室管膜 瘤。 • （一）、星形细胞瘤：是中枢神经最常见
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第二节磁共振成像的物质基础
要想理解MRI基本原理，首先必须知道MRI的物质基础是什么，也就是说我们看到的MR图像是由什么物质产生的。
一、原子的结构
原子是由原子核及位于其周围轨道中的电子构成的，电子带有负电荷。
原子核由中子和质子构成，中子不带电荷，质子带有正电荷。
二、自旋和核磁的概念
任何原子核都有一个特性，就是总以一定的频率绕着自己的轴进行高速旋转，我们把原子核的这一特性称为自旋（spin）。
由于原子核带有正电荷，原子核的自旋就形成电流环路，从而产生具有一定大小和方向的磁化矢量。
我们把这种由带有正电荷的原子核自旋产生的磁场称为核磁。
因此以前大家也把磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）称为核磁共振成像（neuclear magnetic resonance imaging，NMRI）。
三、磁性和非磁性原子核
并非所有原子核的自旋运动均能产生核磁，根据原子核内中子和质子的数目不同，不同的原子核产生不同的核磁效应。
如果原子核内的质子数和中子数均为偶数，则这种原子核的自旋并不产生核磁，我们称这种原子核为非磁性原子核。
反之，我们把自旋运动能够产生核磁的原子核称为磁性原子核。
磁性原子核需要符合以下条件：（1）中子和质子均为奇数；（2）中子为奇数，质子为偶数；（3）中子为偶数，质子为奇数。
四、用于人体磁共振成像的原子
实际上人体内有许多种磁性原子核，表1.所列的为人体内常见的磁性原子核。
用于人体磁共振成像的原子核为质子（1H），选择1H的理由有：（1）1H是人体中最多的原子核，约占人体中总原子核数的2/3以上；（2）1H的磁化率在人体磁性原子核中是最高的。
从附表1中可以看出，氢原子核（1H）在人体中的摩尔浓度最高，达到99，而处于第二位的是14N，摩尔浓度为1.6，约为1H的1/62，且14N的相对磁化率仅为0.083。
表1还显示1H的磁化率是最高的，以1H的相对磁化率为1，相对磁化率处于第二位的是19F，
为0.83，但19F的摩尔浓度仅为0.0066，仅为1H的1/15 000。
1H是氢原子核，仅有一个质子而没有中子，由于人体MR图像一般采用1H作为成像对象，因此除非特殊说明，一般所指的MR图像即为1H的共振图像。