医学影像学课件：第四节 磁共振成像

• 5．脉冲序列与信号加权 MRI是通过一定的脉冲序列实现的。 • (l)脉冲序列：施加RF脉冲后，纵向磁化减少、消失，横向磁化出现。
使纵向磁化倾斜90°的脉冲为90°脉冲，而倾斜180°的脉冲则为180° 脉冲。施加90°脉冲后，等待一定时间，施加第二个90°脉冲或180° 脉冲，这种连续施加脉冲即为脉冲序列。脉冲序列决定着将从组织获 得何种信号。 • (2)重复时间：指在脉冲序列中，两次RF激励脉冲之间的间隔时间。 TR的长短决定着能否显示出组织间T1的差别，使用短TR可获得T1信 号对比，而长TR则不能。 • (3)回波时间：指从RF激励脉冲开始至获得回波的时间。TE决定T2加 权，使用长TE可获得T2信号对比。 • (4) T1、T2和质子密度：自旋回波脉冲序列是临床最常用的脉冲序列 之一。在SE序列中，选用短TR(通常小于500ms)、短TE（通常小于 30ms）所获图像的影像对比主要由T1信号对比决定，此种图像称为 T1加权像；选用长TR(通常大于1500ms)、长TE(通常大于80ms)所获 图像的影像对比主要由T2信号对比决定，此种图像称为T2加权像；选 用长TR、短TE所获图像的影像对比，既不由T1也不由T2信号对比决 定，而主要由组织间质子密度差别所决定，此种图像称为质子密度加 权像。
纵向磁化。
2．进动 在静磁场中，有序排列的质子不是静止的，而是作快速的锥形旋 转，称为进动。进动速度用进动频率表示，即每秒进动的次数。 外磁场场强越强，进动频率越快。
3．磁共振现象与横向磁化 当向静磁场中的人体发射与质子进动频率相同的RF脉冲时，质 子才能吸收RF脉冲的能量，即受到激励，由低龟能级跃迁到高 能级，从而使纵向磁化减少，与此同时，RF脉冲还使质子处于 同步同速进动，即处于同相位，这样，质子在同一时间指向同 一方向，其磁矢量也在该方向叠加起来，产生横向磁化。
第四节 磁共振成像
• 一、磁共振成像基本原理 • 磁共振成像(MRI)检查技术是在发现核磁共振现象的基
础上，于20世纪70年代继CT之后，借助电子计算机技术 和图像重建数学的进展与成果而发展起来的一种新型医学 影像检查技术。 • MRI是通过对静磁场中的人体施加某种特ห้องสมุดไป่ตู้频率的射频 (RF)脉冲，使人体组织中的氢质子受到激励而发生磁共振 现象，当终止RF脉冲后，质子在弛豫过程中感应出MR信 号；经过对MR信号的接收、空间编码和图像重建等处理 过程，即产生MR图像。人体内氢核丰富，而且用它进行 磁共振成像的效果最好，因此目前MRI常规用氢核来成像。
• 4．弛豫与弛豫时间 终止RF脉冲后，宏观磁化矢量并不立即停止转 动，而是逐渐向平衡态恢复，此过程称为弛豫，所用的时间称为弛豫 时间。弛豫的过程即为释放能量和产生MR信号的过程，
• (l)纵向弛豫与横向弛豫：中断RF脉冲后，质子释放能量，逐一从高能 状态返回到低能状态，因此纵向磁化逐渐增大，直至缓慢恢复到原来 的状态，此过程呈指数规律增长，称为纵向弛豫；与此同时，质子不 再被强制处于同步状态（同相位），由于每个质子处于稍有差别的磁 场中，开始按稍有不同的频率进动，指向同一方向的质子散开，导致 横向磁化很快减少到零，此过程亦呈指数规律衰减，称为横向弛豫。
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二、基本概念
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1．质子的纵向磁化 氢原子核只有一个质子，没有中子。质子带
正电荷，并作自旋运动，因此产生磁场，每个质子均为一个小磁
体，其磁场强度和方向用磁矩或磁矢量来描述。在人体进入静磁
场以前，体内质子的磁矩取向是任意和无规律的，因此磁矩相互
抵消，质子总的净磁矢量为零。如果进入一个强度均匀的静磁场 （即外磁场），则质子的磁矩按外磁场的磁力线方向呈有序排列， 其中平行于外磁场磁力线的质子处于低能级状态，数目略多，而 反平行于外磁场磁力线的质子处于高能级状态，数目略少，相互 抵消的结果产生一个与静磁场磁力线方向一致的净磁矢量，称为
• 二、MRI图像特点
• （一）多参数成像
• MRI是多参数成像，其成像参数主要包括T1、T2和质子密度等，可分 别获得同一解剖部位或层面的T1WI、T2 WI和PD等多种图像：而包 括CT在内的X线成像，只有密度一个参数，仅能获得密度对比一种图 像。在MRI中，T1WI上的影像对比主要反映的是组织间T1的差别； T2WI上的影像对比主要反映的是组织间T2的差别；而PDWI上的影像 对比主要反映的是组织间质子密度的差别。
• （二）多方位成像
• MRI可获得人体轴位、冠状位、矢状位及任意倾斜层面的图像，有利 于解剖结构和病变的三维显示和定位。
• （三）流动效应 • 体内流动的液体中的质子与周围处于静止状态的质子相
比，在MR图像上表现出不同的信号特征，称为流动效应。 血管内快速流动的血液，在MR成像过程中虽然受到RF脉 冲激励，但在终止RF脉冲后采集MR信号时已经流出成像 层面，因此接收不到该部分血液的信号，呈现为无信号黑 影，这一现象称为流空现象。血液的流空现象使血管腔不 使用对比剂即可显影，是MRI成像中的一个特点。 • 流动血液的信号还与流动方向、流动速度以及层流和湍 流有关。在某些状态下，流动液体还可表现为明显的高信 号。 • （四）质子弛豫增强效应与对比增强 • 一些顺磁性和超顺磁性物质使局部产生磁场，可缩短周 围质子弛豫时间，此效应称为质子弛豫增强效应，这一效 应是MRI行对比剂增强检查的基础。
• （2）纵向弛豫时间与横向弛豫时间：纵向磁化由零恢复到原数值的 63%时所需时间，称为纵向弛豫时间，简称T1；横向磁化由最大衰减 到原来值的37%时所需的时间，称为横向弛豫时间，简称T2。
• (3) T1和T2反映物质特征，而不是绝对值。T1的长短同组织成分、结 构和磁环境有关，与外磁场场强也有关系；T2的长短与外磁场和组织 内磁场的均匀性有关。人体正常与病变组织的T1和T2值是相对恒定的， 而且相互之间有一定的差别，这种组织间弛豫时间上的差别，是MRI 的成像基础。
1946年Purcell和Bloch发现磁共振现象 1952年获诺贝尔物理学奖
Damadian
Paul C. Lauterbur
Peter Mansfield
1971年 Damadian发现癌组织中氢原子的T1/T2弛豫时间延长，提 出了利用MR诊断癌症、进入临床的可能性。 2003年 诺贝尔生理医学奖授予美国Paul C. Lauterbur和英国 Peter Mansfield，因为他们发明了磁共振成像技术(MRI)。“该项技术可 以使 人们能够无损伤地从微观到宏观系统地探测生物活体的结构和 功能，为医疗诊断和科学研究提供了非常便利的 手段。”