磁共振原理讲课与骨关节应用
核磁共振诊断膝骨关节炎的应用与影像学表现探讨
核磁共振诊断膝骨关节炎的应用与影像学表现探讨
膝骨关节炎是一种常见的慢性退行性骨病，它主要是由于关节软骨的退变以及滑膜的
炎症引起的。随着人们日常生活水平的提高和年龄的增长，越来越多的人患上了膝骨关节炎，对于膝骨关节炎的早期诊断和治疗，已成为当前医疗研究的重点之一。本文将探讨核
磁共振在膝骨关节炎的诊断和影像学表现。
核磁共振成像（MRI）是指利用磁共振的原理来成像的一种医学影像技术，核磁共振成像可以提供高清晰度、非侵入性和多平面的影像，而且没有放射线的辐射，被视作是一种
理想的诊断手段。在诊断膝骨关节炎时，MRI技术可以通过对膝部不同结构的成像，及时
发现并定位病变，可以对早期诊断和治疗提供重要的参考和帮助。
1.骨性改变：MRI可以清晰显示膝骨的细微结构和骨性改变的程度。在膝骨关节炎早
期阶段，MRI可以检测到软骨面上的微小裂缝和软骨薄层的损伤。在病变进一步恶化的情
况下，MRI还可以检测到软骨的破坏、骨小梁的退化、骨质增生和骨赘形成。
2.滑膜改变：膝关节滑膜的炎症是造成膝骨关节炎的主要原因之一，MRI可以监测滑
膜的厚度、炎症和水肿情况。在病变早期，MRI可以显示滑膜的轻微增厚和水肿现象，当
炎症进一步加重时，MRI可以显示滑膜明显增厚，出现高信号，反映了滑膜炎症的程度。
3.间隙变窄：在正常情况下，膝关节内有一定的间隙，膝关节的间隙代表了膝关节软
骨的健康程度。MRI可以定量地测量软骨的厚度和间隙的宽度，可以检测软骨变薄和膝关
节间隙变窄的程度，并定量分析病变的程度和范围。
4.骨髓水肿：在膝骨关节炎的早期阶段，MRI可以检测到骨髓腔内的水肿现象，这与
磁共振成像技术的原理与应用
磁共振成像技术的原理与应用随着科技的不断进步，医学成像技术也在不断创新，其中磁共振成像技术（MRI）备受瞩目。MRI可以产生身体内部的高清图像，让医生可以更清晰地观察身体内部的组织、器官及其活动，帮助他们进行诊断和治疗。那么，磁共振成像技术是如何工作的呢？它有哪些应用呢？下面我们就来一起探讨一下磁共振成像技术的原理和应用。
一、磁共振成像技术的原理
首先，我们需要知道MRI是利用核磁共振原理产生影像的一种技术。核磁共振原理是指：核磁共振出现在对具有自旋的原子核（如氢原子核）置于强磁场中时，因核磁矩的作用而产生的一系列现象。当核磁矩通过一个射频脉冲作用后，原子核会吸收掉一部分能量，随后再放出这部分能量，这过程中放出的能量被称为核磁共振信号。在图像显示过程中，信号的强度与每个像素的颜色和亮度成正比。
在MRI中，患者会被放置在一个强大的磁场中。磁场会使得被成像部位内的氢原子核（其实还有氧气、碳、磷、钙离子等离子入读）的磁矩指向同一个方向，也就是沿着磁场的方向。接着，
通过向患者发送一系列的射频信号，这些信号会使得部分氢原子
核的磁矩发生偏转，最终发射出核磁共振信号。
产生的核磁共振信号会被一个叫做“线圈”的设备接收。线圈中
包含了触发高频电磁场和接收核磁共振信号的装置。接收到的信
号会转化为电信号并通过计算机进行处理，处理后的数据可以产
生人体内部结构的图像。
二、磁共振成像技术的应用
1. 诊断中枢神经系统和良恶性肿瘤
MRI不同于X-射线，因为它不会使用有害辐射来拍摄图像。
这使得MRI成为一种追踪肿瘤、诊断脑部问题等方面的首选工具。MRI能够显示出神经系动态作用及其变化，同时也可以显示出脑
磁共振成像技术的原理和医学应用
磁共振成像技术的原理和医学应用磁共振成像技术（Magnetic Resonance Imaging, MRI）是一种基于原子核磁共振现象的成像技术，已经成为现代医学检查的重要手段之一。MRI以其非侵入性、高分辨率、多参数成像等特点，在身体不同部位疾病的早期诊断、治疗、研究及评估方面受到广泛关注。本文将从MRI的原理、分类和医学应用三个方面进行阐述。
一、MRI的原理
MRI是一种基于核磁共振现象的成像技术。在磁场中，原子核因为量子力学效应的作用，会产生自旋，这个自旋具有磁性。若对物质进行放射激发，则原子核将吸收能量并进入激发状态，待刺激结束后，会产生相移，但方向大小不会改变。在加磁场的作用下，不同位置的原子核产生不同的共振信号，通过测量这些共振信号，可以得出物质内部的信号强度和空间位置信息。
MRI的成像需要一个高强度静态磁场（通常是1.5T或3.0T）和弱变化的高频交变电场（通常是射频脉冲）。磁共振信号是由梯度磁场作用下，被激发的原子核沿着空间坐标方向释放的。梯度磁场的作用是制造空间上的微弱变化，使成像对象内部的原子
核可以感受到梯度磁场的方向和大小，从而产生不同位置、不同
方向的MRI信号。
二、MRI的分类
MRI按成像所需的时间长度可分为快速成像和慢速成像两类。
常用的快速成像技术有短时重复时间（Short Time Repetition，STIR）、体液抑制成像（Fluid Attenuation Inversion Recovery，FLAIR）和弥散加权成像（Diffusion Weighted Imaging，DWI）等。慢速成像技术有T1加权成像（T1 Weighted Imaging，T1WI）、
磁共振的原理和临床应用
磁共振的原理和临床应用
1. 磁共振的基本原理
磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging，MRI）是一种常用的医学成像技术，利用核磁共振现象，通过对人体组织的水分子进行成像和分析。其基本原理如下：
•磁共振现象：当原子核的自旋角动量与外加磁场共振时，能够吸收特定频率的辐射能量，产生共振现象。
•磁场：MRI使用强磁场，使得人体内部的水分子自旋与磁场共振。
•平静的磁场：待检查者需要置入平静的磁场中，通常需要躺在磁系统内的磁共振室中。
•RF信号：通过辐射频率（RF范围）的信号激发水分子，以在信号中收集并处理得到图像。
2. 磁共振的临床应用
磁共振技术在医学领域中有广泛的应用，包括但不限于以下几个方面。
2.1 诊断应用
•头部和神经系统：磁共振成像技术对于检测脑部疾病，如肿瘤、脑梗死、脑出血等，具有较高的分辨率和敏感性。
•胸部和肺部：磁共振技术可用于检测肺部疾病，如肺结节、肺癌、支气管炎等，尤其非常适用于对于无放射性辐射的儿童。
•心脏和血管：磁共振技术能够清晰显示心脏和血管结构，用于检测心脏病变，如心肌梗死、心肌炎等，并提供血流动力学信息。
•骨骼和关节：磁共振技术在骨骼和关节方面的应用主要用于检测骨骼肌肉、关节软骨、骨髓等病变，如骨折、关节炎、骨肿瘤等。
2.2 术前评估和手术导航
•肿瘤手术前评估：通过磁共振技术，医生可以更加准确地评估肿瘤的位置、形态和大小等信息，为手术提供重要的参考。
•脑手术导航：磁共振成像可以为脑外科手术提供细致、高分辨率的解剖图像，辅助医生进行手术操作。
影像学在骨关节炎中的应用
影像学在骨关节炎中的应用
骨关节炎作为一种常见的退行性疾病，发生在老年人的关节中。它
会导致疼痛、关节功能障碍和生活质量下降。影像学成为了诊断和评
估骨关节炎的重要手段。本文将介绍影像学在骨关节炎中的应用，包
括X射线检查、磁共振成像（MRI）和计算机断层扫描（CT）等。
一、X射线检查
X射线检查是目前最常用的骨关节炎影像学检查方法之一，它具有
价格相对便宜、操作简单等优势。通过X射线片的拍摄，医生可以观
察到关节的骨质变化和关节间隙的情况。在骨关节炎患者中，X射线
片上常可见到关节表面的骨质增生、关节边缘的骨赘以及关节间隙的
狭窄等特征。
二、磁共振成像（MRI）
磁共振成像是一种无辐射的高分辨率影像学检查方法。在骨关节炎
的诊断中，MRI可以展示软组织结构，包括骨骼、关节软骨、滑膜和
关节周围的肌肉等。通过MRI的检查，医生可以直接观察到关节软骨
的损伤情况、关节腔内炎症的发生以及关节囊和韧带的状态。相比于
X射线片，MRI有更高的分辨率，能够提供更丰富的信息，有助于骨
关节炎的早期诊断和治疗。
三、计算机断层扫描（CT）
计算机断层扫描是通过多个X射线影像的集合来构建关节的三维图像。它能够提供更详细的关节解剖信息，包括骨骼、软组织和血管等。
在骨关节炎的检查中，CT可以显示骨质的密度、形态和腔隙，对于关节骨质破坏的观察十分有帮助。此外，CT还可以辅助医生进行引导下的关节穿刺和治疗。
综上所述，影像学在骨关节炎中的应用具有重要意义。X射线检查以其简便和经济性被广泛应用于骨关节炎的初步筛查；MRI则能够提供更丰富的关节软组织信息，对于早期诊断和治疗十分重要；CT则能够提供更详细的关节解剖结构信息，对于评估骨质破坏和进行引导下的治疗起到关键作用。当然，不同影像学方法在特定疾病阶段和医生诊断经验等因素下，各有优劣。在骨关节炎的临床应用中，我们需要根据具体情况选择合适的影像学检查方法，以达到更准确和全面的诊断和治疗效果。
磁共振成像在踝关节检查中的应用技术
磁共振成像在踝关节检查中的应用技术
一、引言
踝关节是人体最复杂的关节之一，它具有丰富的神经、血管、软骨、韧带、肌腱等复杂结构，具有重要的生理功能，是人体平衡和运动的重要组成部分。传统的影像学检查如X光片只能提供骨骼轮廓影像信息，无法更清楚地显示关节结构和功能。此外，X光是一种有损伤害检查方式，它可能导致放射性对患者的身体健康造成不良影响。从而需要一种非侵入式、及时准确的踝关节影像检查技术。
磁共振成像（MRI）系统无损伤地检查踝关节组织。它通过采集组织磁共振信号，以及运用序列脉冲和对应的信号处理方式，可以为医生以不同的检查视图获得多种不同的影像和深度性的影像信息。MRI踝关节检查可以更准确地看到骨骼、软骨、肌腱、韧带、神经、血管等解剖结构的内部状况，以及附着物的位置、松弛程度和变化情况等。MRI可以更详细地研究踝关节撕裂、骨性关节面纤维化、软骨病变、肌腱损伤、韧带损伤、踝关节肿瘤、踝关节环节综合征等，有助于踝关节疾病的诊断和治疗，可以最大程度地发挥它在踝关节检查方面的优势。
三、磁共振成像在踝关节检查中的优势
（1）MRI系统无放射性和易于操作。可以更仔细地检查患者的踝关节组织，不会对其产生干扰或受损。
（2）MRI影像精确性高。MRI影像具有高精度，可以获得更准确的病变，更细致的细节观察，更科学的评估。
（3）MRI可以提供高分辨率三维重建，可以从不同角度显示踝关节组织，以更准确、更详细的状态提供应力和运动分析，准确定位踝关节内及其周围组织的病变。
（4）MRI可以获取质量强度（T2w）和准确性（T1w）的影像，可以清晰的检查踝关节内的不同组织，特别是骨骼、软组织、血管等，可以更清楚地显示踝关节内皮质和软组织病变。
磁共振在小儿常见骨关节疾病诊断中的应用医学课件
4
Salter-Harris (1963)
5
Salter-Harris-Rang
5＋1
Ogden (1981)
18
根据X线显示的骨软骨损伤
Salter-harris 骨折分类
I 型 骺离骨折（5%）：骨骺与干骺端距离加大 II型 骺板上骨折（75%）：最常见，骺板侧干骺 端骨折+骺板骨折 III型 骺板下骨折（10%）：骺板侧骨骺撕脱+骺 板骨折 IV型 混合型（10%）：骺板上下骨折+骺板骨折 V型 骺板早闭：较少见，垂直挤压暴力引起的骺 板软骨压缩性骨折
T2脂肪抑制，STIR-可表现为不同信号 梯度回波脂肪抑制T1WI显示效果最佳-可显示
未钙化的软骨板
梯度回波 脂肪抑制T1WI
正常软骨
剥脱性骨软骨炎 梯度回波T1脂肪抑制序列
骨骺板骨折
青春期常见；可导致骨骺早闭及肢体畸形
好发部位：腕关节（50%）踝关节（30%）
分类
Poland (1898)
新生儿 1岁
5岁
18岁
正常发育期儿 童骨髓信号
1 岁 – 手与足 骨骺: 6个月骨龄以内 骨干: 1-5 岁 5-10岁： 部分骨干+干骺端
15 – 25岁：干骺端
红髓分布规律
6个月婴儿
2岁
7岁
椎体<间盘 椎体=间盘
磁共振成像在医学中的应用
磁共振成像在医学中的应用
磁共振成像（MRI）是一种非侵入性的医学影像技术，广泛应用于
临床诊断和研究领域。它通过利用磁场和无害的无线电波生成详细的
身体内部结构图像，帮助医生准确定位病变并提供治疗方案。以下是
磁共振成像在医学中的应用。
一、神经学领域中的应用
磁共振成像在神经学领域的应用非常广泛。它可以帮助医生诊断和
治疗多种神经系统疾病，如脑卒中、脑炎、帕金森病等。通过MRI扫描，医生可以观察到患者的大脑结构、功能活动以及血流情况，进而
判断病变的类型和程度。
二、肿瘤检测和定位
磁共振成像对于肿瘤的检测和定位具有很高的准确性。通过MRI
扫描，医生可以清晰地观察到肿瘤的大小、位置和周围组织的受损情况。这对于制定治疗方案、评估疾病的进展以及术后随访都非常重要。
三、心血管疾病的评估
磁共振成像在心血管疾病的评估中也发挥着重要作用。它可以提供
详细的心脏解剖图像，帮助医生准确测量心脏的大小、形状和功能。
此外，MRI还可以检测心肌缺血、心肌炎症以及心肌纤维化等病变，
为临床治疗提供依据。
四、关节疾病的诊断
对于关节疾病的诊断，磁共振成像被广泛应用于骨关节和软组织的
检测。通过MRI扫描，医生可以观察到关节软骨、韧带和滑囊等结构
的损伤情况，帮助提供准确的诊断和治疗方案。
五、妇科和产科方面的应用
磁共振成像在妇科和产科领域也有重要的应用价值。它可以帮助医
生观察和评估女性生殖系统的结构，诊断子宫肌瘤、卵巢囊肿等疾病。对于孕妇而言，MRI扫描可以检测胎儿发育情况，评估子宫内胎儿的
健康状况。
总结起来，磁共振成像在医学中的应用非常广泛，覆盖了神经学、
骨科影像-磁共振成像原理课件
THANKS
感谢观看
MRI的发展历程
01
02
03
04
1940年代
核磁共振现象的发现。
1970年代
核磁共振成像技术的研究开始 。
1980年代
第一台商用全身磁共振成像系 统问世。
2000年代至今
高场强磁共振成像技术迅速发 展，广泛应用于临床诊断和科
研。
MRI在骨科影像中的应用
骨骼系统
MRI能够清晰显示骨皮质、骨髓 腔、关节软骨和软组织等结构， 对骨折、炎症、肿瘤等病变的诊
程度。
MRI诊断对于诊断软组织疾病， 如肿瘤、炎症、感染等具有重要
价值。
04
MRI的优缺点与未来展望
MRI的优点
高组织分辨率
磁共振成像可以提供高分辨率 的图像，有助于医生更准确地
诊断疾病。
无辐射
与X射线和CT等其他影像技术 相比，MRI没有辐射，对病人 和医护人员更安全。
多参数成像
MRI可以通过多种参数（如T1 、T2、PD等）进行成像，有助 于医生更全面地了解病变的性 质。
远程医疗和移动医疗
随着网络技术的发展，MRI可以更加 便捷地应用于远程诊断和移动医疗领 域。
05
病例分析
病例一：膝关节半月板损伤的MRI诊断
总结词
半月板损伤是常见的运动损伤之一，MRI是诊断半月板损伤 的重要手段。
磁共振在骨关节中的应用
专用支架，将受检查关节置于支架内，在被动状态下作有 规律性的屈伸运动(如每次屈伸角度为4度)，将各个角度所 获得图像用电影回放的形式显示在屏幕上。
优势--软组织分辨率高
MRI中软组织分辨率较高，能清析显示
关节周围的软组织，如关节囊、韧带、滑 膜等，尤其对液体极为敏感，能发现关节 腔内少量液体。外伤后软组织损伤如韧带 撕裂、滑膜损伤等均可在MRI中显示出来， 比X线和CT能早期和准确地发现病变。
关 节 肿 胀
T1WI
T2WI
滑膜增厚
层次模糊消失表面毛糙
髌骨关节软骨局部全层缺失 T1/SPIR/3D/FFE
关节退行性变
MRI显示膝关 节的的骨关节 炎表现：关节 间隙狭窄、骨 赘形成、滑膜 增生、关节积 液。
痛风
T1 sag
膝 PVS
T1 SPIR SAG
T2sag Sag c+
磁共振在骨关节中的应用
磁共振在骨关节中的应用优势 骨关节创伤MRI 骨坏死 骨关节炎(退行性/感染性/非特异性) 骨肿瘤MRI
优势
随着MRI技术的不断发展和完善，MRI 在骨关节病变诊断中逐渐显出特有作用， 有些方面是X线和CT无法达到的。
优势--骨关节MRI专用设备
研究四肢关节的专用设备(Extremity MRSystem)，低场强 (如0．2T)小体积，被检者位于线圈孔洞外，欲检查的肢 体和关节部分置于磁场孔洞内。
磁共振成像在关节疾病的应用培训课件
3/9/2021
磁共振成像在关节疾病的应用
24
半月板损伤的分度
2度半月板退行性变， 在MR上异常高信号 从关节囊周围向内 延伸，但未达半月 板尖端，沿水平方 向走行，为广泛粘 液变性。
3/9/2021
磁共振成像在关节疾病的应用
25
半月板损伤的分度
3度半月板退行性变， MR显示半月板内的 异常高信号至少延 伸至一端关节面上， 半月板基质内有游 离的纤维软骨样间 隔，5-8％可见明显 的撕裂。
目前，MRI为影像诊断半月板病变的首选检查 方法。
内侧半月板撕裂较外侧半月板常见，后角撕裂 比体部撕裂常见。单纯前角撕裂罕见。
3/9/2021
磁共振成像在关节疾病的应用
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半月板损伤的分度
1度半月板退行性变： 属非关节面损伤，退 行性变局限于半月板 实质内，在MR上呈 局灶性高信号。为早 期粘液变性，即透明 样变性，多见于无症 状的儿童与青年患者。
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磁共振成像在关节疾病的应用
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MRI能清晰显示正常半月板
内侧半月板撕裂 或半月板损伤程度和范围
3/9/2021
磁共振成像在关节疾病的应用
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膝关节韧带和半月板的诊断标准
创伤性撕裂常位于周边部分 退行性变性常位于中央部分
3/9/2021
磁共振成像在关节疾病的应用
磁共振成像技术在医学领域的应用
磁共振成像技术在医学领域的应用磁共振成像技术（Magnetic Resonance Imaging，MRI）是一种无创的医学成像技术，因其高分辨率、不使用放射性物质而被广泛应用于医学领域中，成为现代医学诊断的重要手段之一。本文将着重探讨MRI技术在医学领域的应用，并简单介绍其原理和特点。
一、MRI技术的原理和特点
MRI技术是利用人体内部原子核（例如氢、钠、钙、铁等）的自旋运动和围绕自旋产生的信号来成像的。在强磁场和梯度磁场的作用下，人体内部原子核的自旋会发生改变，产生一种特殊的信号。接着，利用射频场作用，通过探测原子核信号的幅度和相位信息，可以获取人体内部组织的三维图像。
MRI技术的主要特点是具有高分辨率、无创伤、可重复性高等优点。与传统的X线CT成像比较，MRI无放射性损伤，不会对身体产生任何有害作用，可以进行多次重复检查，适用于各种人群。同时，MRI还可以在不同的扫描平面（如横切面，冠状面和矢状面）下分别成像，使得医生可以从不同角度了解具体病情。
二、MRI技术在医学领域的应用
1. 检查脑部
MRI技术可以检查人体脑部组织及其疾病，例如脑出血、肿瘤、炎症等。这种成像技术在神经学、神经外科学和神经影像学等领
域的应用，可以帮助医生更广泛地了解人脑的结构和功能，精准
判断脑部疾病的位置、大小、形态等，有利于诊断和治疗。
2. 检查胸部
在肺癌、支气管扩张症和肝腹水等肺和胸腔疾病的检查中，
MRI技术也被广泛应用。这种成像技术可以在呼吸不停止的情况
下获取高清晰度的图像，检查结果可以同时提供病变形态和组织
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T1 弛豫
影响T1 驰豫的因素:
磁场强度
低磁场强度 = 驰豫快 高磁场强度 = 驰豫慢
组织晶格
紧密晶格 = 驰豫快 松散晶格 = 驰豫慢
2
T2 驰豫
T2 驰豫 横向驰豫 质子质子驰豫
3
核磁驰豫
横向驰豫：质子失去相位一 致造成
T2与什么因素有关？ 内外磁场不均匀性 有杂质 弛豫快 水/液体 弛豫慢
T1
PD
T2
2
怎样加权？
选择脉冲序列和 扫描参数
T1-Weighted T2-Weighted PD-Weighted
T1加权CSF暗 T2加权CSF亮
如何加权？ 如何获取MR信号？
自旋回波序（spin echo）
系列组成：由一系列有规律的90度及180度RF 脉冲组成
重复时间：2个90度RF脉冲之间的时间
参数
特点
TE=15-25 水暗
T2 加权像 TR=1500-2000
TE=90-120 水亮
质子加权像 TR=1500-2500
TE=15-25
K空间与MR成像
一幅黑白图像可以看成由若干黑白
条带图叠加而成,每幅黑白带图是一列波. 波是周期交替的强弱信号。MR图像是由 大量具有不同空间频率及相位的黑白带 波叠加而成
7T 8T 9.4T 12T人体 成像技术已基本解决 3T已占领高场MR的20%—30%
核磁共振与弛豫
原子核组成与核磁
什么样原子核能产 生核磁
质子——奇数 中子——奇数 质子和中子——都
是奇数 质子和中子都是偶
数不能产生核磁
原子核中质子数和中子数
质子数
中子数
1H
1
0
13C
6
匀+外部磁场不均 匀
180度RF脉冲使质子聚相
SE序列的MR信号
以两个质子为例 在180度脉冲作用下，分别偏转到与X 轴相对的镜影位置。 超前的变成滞后， 经过1/2TE时间后 再重聚。
180度RF脉冲的作用？
时间τ后，A点获得的相位
φA=f∫Gudt 180度作用后，A点相位 2∏－φA，再经时间τ后，A 点又获得的相位φA。经过2τ 时间，A点获得的累加相位 值为2∏。经过TE时间后， ABC三点相位完全重聚。
（列）
不同组织，病变与正 常组织怎样区别？
什麽是加权？
人体各种组织都有 自身的T1，T2及 质子密度值，根据 它们的不同来决定 图象上亮度的对比。
管乐队的指挥能左 右整个乐队的声音， 可选择某种乐器比 其他乐器声音大。
加权
• MR的优势是，当选择一个脉冲序列和 时间参数时，可选择性突出显示三种对比 权重中的一种。
θ=B1T
θ为MZ的翻转角，B1为RF强度，T为RF作 用时间
核 磁 共 振
90ºRF脉冲→纵向磁化矢量MZ由最大值到0
→横向磁化矢量Mxy由0到最大值
180 ºRF脉冲→纵向磁化矢量反方向
核磁驰豫
*RF脉冲停止后宏观磁化矢量自动恢复到平衡 状态的过程 纵向磁化矢量由0恢复到最大值 横向磁化矢量由最大值减少到0
K空间内每一点代表一个固定的 空间频率,越靠近中间区域空间频 率越低,与空间中心距离相同的 点,空间频率大小相同。 Kx代表頻率编码，Ky 代表相位编码。
数学虚拟K空间 -127——+127 HZ/FOV
K空间每一点实际上是一个空格,放入
对应该空间频率的数据,数据大小代表信 号强弱,MR每次采样产生的不同空间频 率的波,就放在K空间的每一个空格中。
TR取值应设定在两种组织T1值的平均处， TR 取值范围300到800毫秒 短TR：T1差别突出 短TE：T2差别不明显
TR=500ms
TE=15ms TE=60ms TE=90ms TE=120ms
T2加权像
TE为60至100毫秒时，不同组织间横向磁化矢量
的差异最大，为突出T2的作用应选较长TE。为减 少T1图像的影响，TR应尽量增大，使不同组织磁 化矢量已基本恢复完毕。
振幅衰减曲线时间常数为T2
静磁场 脉冲序列
<磁体 匀场线圈 梯度线圈
RF 线圈
磁体内孔
Bo
RF线圈
<梯度线圈
<匀场线圈
<磁体
before transmitting RF
人体磁化
RF Transceiver
person in magnetic field
magnet
transmitting RF
1.5T
860 780 920 3000
核磁驰豫
横向驰豫和T2时间
横向磁化矢量以指数曲线衰减， MXY衰减到 最大值37%所用时间为T2
MXY=M0e-t/T2
不同组织T2值
组织类别 脂肪 肌肉 白质 灰质 脑脊液
T2值 85 45 90 100 1400
核磁驰豫
纵向驰豫：质子群释放吸 收的能量恢复到原来高低 能态平衡的过程
7
19F
9
10
23Na
11
12
31P
15
16
氢原子核： 只有一个质子——容易产生组织磁化 人体组织中相对密度大
磁矩
质子自旋——产生磁场 磁场强弱用磁距衡量 磁距用m表示
自由空间磁化矢量为0
自由空间（无外加磁场）——磁距杂乱 无章
磁距总合称磁化矢量 磁化矢量MZ=0
静磁场Bo的作用？
波数据放在何处? K空间
K空间 是以空间频率为X、Y轴坐标单 位的虚拟坐标系
空间频率 空间一定方向上单位距离波 动的周期 单位是HZ/cm
空间频率与时间频率的区别
1、时间频率是标量，是单位时间周期 数 2、空间频率是矢量,在二维空间
KX、kY (KX2+Ky2)1/2=k θ=arctgKX/Ky
42.6 8.5
21.3
10.71 2.14 5.35
42.6 63.9 10.73 16.1
19F 31P
40.04 8.01 20.03
40.1
60.1
17.24 5.05 8.62
17.26 25.9
核磁共振
一般共振条件：
主振与被动振动物体固有频率相同 主振与被动振动物体之间有能量传递
ωo = γ Bo γ：磁旋比；Bo：静磁场；ωo：进动频率
MHZ/T
Tesla
║
MHZ
104高斯
不同元素质子磁旋比不同，
不同的元素质子在相同磁场强 度下Larmoy频率不同，同种元 素质子磁场强度不同Larmoy频 率也不同
进动频率表
g（磁旋比）
MHz
同位素
0.2 0.5 1.0 1.5
1H 13C
repection time（TR）
回波时间：90度RF脉冲到测量回波信号之间的
时间
Echo time（TE）TE=2τ
?去掉外磁场不均匀性的影响 ？实现加权
90度RF脉冲的作用： 产生磁共振，MZ——MXY
180度RF脉冲的作用？
T2与T2* T2：内部磁场不均
匀 T2*内部磁场不均
请记住
与液体/水相比较，脂肪/蛋白质具有短T1、 短T2
磁共振信号和自由感应信号
核磁驰豫 → 变化磁场 → 变化电场 → 感应电流 → 电信号
Free Induction Decay FID
核磁共振信号（MR） →横向磁化矢量 →T2驰豫发出的信号频率是Larmor频率
振幅以指数曲线衰减
磁共振成像
物理基础 与基本原理
磁共振发展简史
MRI
Magnetic Resonance Image
1946年美国Block,Purcell同时发现磁共振 物理现象 1972年Lauterbar指出核磁信号可建立图 像—磁共振成像 1978年MR图象质量已达到CT早期水平 20世纪80年代初完成磁共振商品化
延长TR 减小TE
质子加权像
长TR：T1差别不明显 短TE：T2差别不明显 TR=2500ms TE=15ms， TE=60ms TE=90ms， TE=120ms
请注意：
短TR和长TE无意义 TR=500ms TR=500ms TE=90ms TE=120ms
SE系列参数选择
T1 加权像 TR=500
长TR 较长TE
组织的T1依赖于主磁场强度的大小
0.35T
TR 2.0S
1.5T
TR 2.5-3.0S
3.0T
TR
T2加权像的参数
长TR：T1差别不明显 长TE：T2差别突出
TR=2500ms TE=15；60；90；120ms
质子加权像 人体软组织间质子密度的差别远 较组织的T1、T2的差异小,应最大 限度减小T1、T2对图像的影响。
核磁共振
person in magnetic field
RF Transceiver
RF Pulse
after transmitting RF
核磁弛豫
person in magnetic field
RF Transceiver
MR Signal
基础知识小结
能态
↑
核磁 → 静磁场 → 磁共振 →
↓
自旋回波系列设计与图像对比度
T1加权像
1、回波采集时间TE是各组织T1差异较大时 刻。几百毫秒时间差异大，弛豫开始和结束 差异小
2、有足够长TR，保证RF有足够大的纵向磁 化矢量作用
3 、T2不被突出， T2按衰减规律60-100毫秒 T2差异大
TR选几百毫秒 TE选30毫秒之内
T1加权像的参数
*质子重新排列 同向的质子数 ＞反向的质子数 （低能态） （高能态）
千万分之七
*质子产生进动
沿自身轴自旋，又以静磁场B0方向为轴做 大回旋，称进动或旋进（Precession）
B0
*产生纵向磁化矢量MZ、横向磁化矢量为 0
产生纵向磁化矢量
Larmoy公式
质子旋进频率的Larmoy公式
核磁共振:
主振 RF 从振
质子
RF是比X线频率低得多的电磁波
(Radio Frequence)
核磁共振发生需要两个条件：
1. RF的方向垂直于静
磁场 B0
((( ))
B0
2. RF的频率必须和质
)
子的旋进频率一致.
在静磁场中，以Larmoy频率施加垂直 于静磁场的RF脉冲，被激励质子从低 能态跃迁到高能态出现核磁共振。
↑
旋进
RF脉冲
T1
↑
纵向驰豫
横向驰豫 → MR信号 ↓
T2
图像由什么组成？
Voxel（体素）组成立体层的各小立方体 pixel（像素）组成图像的最小单元
怎样确定各像素点灰度 弛豫过程中磁化 矢量的强度 加权
怎样区分各像素点的MR信号 梯度磁场
怎样获取MR信号 SE序列
纵
横
向
向
怎样进行层面选择和定位
和MR相关的诺贝尔奖获得者
1944
1952
1952
1981
1989
1991
2002
2003
2003
Rabi Ramsey
Bloch
Purcell
Bloembergen
Ernst
Wüthrich
Lauterbar Mansfield
超高场MRI发展十分迅速
美国FDA批准全身3T系统用于临床 2002年4月止 3T 4T 4.7T
横向磁化矢量的变化
纵向磁化矢量由零恢复到最大值
横向磁化矢量 由最大值到零
核磁驰豫
纵向驰豫和T1时间
纵向磁化矢量以指数曲线增加， MZ达到平 衡状态63%所用时间为T1
MZ=M0（1－e-t/T1)
正常组织T1值
脂肪 肌肉 白质 灰质 脑脊液
0.2T
370 390 490 1400
1.0T 240 730 680 810 2500
如何选择层厚？
梯度相同，RF频带
65
越宽，层面越厚
RF频带相同，梯度 越大，层面越薄
信号来自层面何处？
施加RF脉冲后，启动频率编码磁场 GF或称Gx（从左至右列方向）
Frequency
RF脉冲结束后，Y方向（行方向）再施加 相位编码磁场，改变同一列质子相位
GP或称Gwk.baidu.com（从前到后）Phase
（行）
梯度磁场：随距离线性变化磁场 方向：Z，X，Y 数值：10mT/m; 20mT/m-40mT/m
如何选择一个受检层面？
Z方向加梯度磁场。不同位置Larmor频率
不同，激励磁共振的RF 频率不同。选择相应 的RF频率，就可激励 相应层面
ω=γB0
1.5T 1.6T 1.4T
63.9MZ 68.1MZ 59.6MZ
180度RF脉冲消除外部磁场不均 匀的影响
奇秒的龟兔赛跑
先天特性——外部磁 场不均匀——消除
速度不能始终如一— —内部磁场不均匀— —测试
自旋回波系列设计 与图像对比度
前一周期纵向磁 后一周期横向
化矢量恢复
磁化矢量弛豫
1、90度和180度脉冲重复出现 2、前一周期纵向磁化矢量大，后一周期横向磁化矢量也大 3、纵向和横向弛豫快慢都通过横向磁化矢量测量
旋加RF脉冲，质子发生什么变化？ 红萝卜 ＋ 大棒
红萝卜 ：能量传递→ 纵向磁化矢量减少
核 磁 共
振 红萝卜 ＋ 大棒
大棒:一鞭 子→质子 同步同相 运动→产 生横向磁 化矢量
核磁共振产生横向磁化矢量
在RF作用下MZ发生偏转运动，逐渐向 XY平面偏转，在XY平面形成分量MXY， M 切割感应线圈产生感生电流