磁共振成像基础知识
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90度 脉冲
T1WI两种组织的信号差别——是这样获得的
平 衡 状 态
采 集 时
90
纵 向
脂
弛
豫
90
水
T1WI
T1弛豫：到达63%的时间，以 脂肪与脑脊液为例
脂肪T1弛豫短，又称短T1——高信号； 脑脊液T1弛豫长，又称长T1——低信号；
▲ MR只能采集旋转的横向磁化矢量 MR不能检测到纵向磁化矢量，但能检测到旋转的横向磁化矢量
• 有一个稳定的静磁场（磁体）：永磁型、超导型 0.15- 0.4T、0.5-1.0T、1.5T、3.0T-7.0T或以上。
• 梯度场和射频场：前者用于空间编码和选层，后者施加特 定频率的射频脉冲，使之形成磁共振现象。
• 信号接收装置：各种线圈。 • 计算机系统：完成信号采集、传输、图像重建、后处理等 。
核磁弛豫。
• 核磁弛豫又可分解为两个部分：
• 横向弛豫
• 纵向弛豫
T2弛豫
很容易发现：
不同组织的横、纵向 弛豫时间不同
（T2、 T1值不同）
T1弛豫
90度脉冲
横向弛豫
也称为T2弛豫， 简单地说，T2 弛豫就是横向 磁化矢量减少 的过程。
横向磁化矢量 的缩短即是相 位散失的过程
T2WI两种组织的信号差别——是这样获得的
x
对Mz施加90度的射频脉冲
z
B0
代
MZ
表
主
磁 场
y
的 方
x
向
z
Байду номын сангаас90度
y
MXY
x
A
B
在 A-B 这一过程中，产生能量
C
B0
射频脉冲激发使磁场偏转90度，关闭脉冲 后，磁场又慢慢回到平衡状态（纵向)
脉冲停止后，发生了一种物理学现象：弛豫
•弛豫
•Relaxation
•放松、休息
• 射频脉冲停止后，在主磁场的作用下，横向 宏观磁化矢量逐渐缩小到零，纵向宏观磁化 矢量从零逐渐回到平衡状态，这个过程称为
磁共振成像基础知识
内容
• 磁共振技术的发展及概况 • 简要介绍磁共振成像基本原理及概念 • 磁共振检查方法及临床应用 • 磁共振成像的主要优点及限度 • 如何阅读磁共振图像
时间
• 1946 • 1971 • 1973 • 1974 • 1976 • 1977 • 1980 • 2003
磁共振发展史
磁共振成像的过程：
• H核子自然状态：磁矩和角动量互相抵消，人体不显磁性。 • 外加磁场中H核子状态：人体处于轻度磁化状态，在顺／逆主磁场方向
的两种排列方式中，顺向者多，磁矢量经正负方向相互抵消后，保留7 ／百万的 H 核子用于 M R 信号接收，这些顺向排列（低能态）形成的磁 矢量联合形成总磁矩 M，并与静磁场（B0） 方向相同 。 • 施加射频（RF）脉冲后H核子状态：外加一个与主磁场成一定角度 （90度）的短暂射频脉冲。该脉冲的频率与质子的进动频率相同， 则 H 核子受到激励，由原来的低能态跃迁到高能态，形成了 H 核子 “ 共 振” 现象。 • 射频（RF）脉冲停止后H核子状态：射频脉冲停止，接受到能量后的 “高能态”质子以电磁波的形式将所吸收的能量散发出来。其横向磁 化消退，纵向磁化恢复。
▲在任何序列图像上，信号采集时刻旋转横向的磁化矢 量越大，MR信号越强
● 人体——进入磁场——磁化——施加射频脉冲、H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
● 在弛豫过程中，涉及到2个时间常数：纵向弛豫时间常数—T1；横向弛 豫时间常数—T2
磁共振设备
按照场强分为：低场强、 中场强、 高场强、 超高场强 0.4T以下 0.5-1.0T 1.5-3.0T 7.0T以上
磁体类型：永磁型、超导型 （也有将3.0T列为超高场强）
特斯拉（Tesla,T）
Nikola Tesla (18571943), 奥地利电器工程 师，物理学家，旋转磁 场原理及其应用的先驱 者之一。
MR成像技术的发展：四个阶段 20世纪70年代中—80年代初：初步认识、逐步完善成熟阶段。 80年代初—90年代初：广泛应用，但仅限于T1\T2层面成像。
注重于解剖结构及形态的变化。 90年代初—90年代末：快速发展阶段。检查时间缩短、随着
快速或超快速成像技术的应用，扩散加权、灌注加权、MRA、 水成像、功能成像等技术用于研究功能与活动机制。 90年代末—21世纪至今天：上述技术不断成熟的同时，有多 种成像方法进入临床应用，并进入磁共振分子影像学阶段。
1 T = 10000G（高斯）
Raymond Damadian与第一台MRI装置（1977）
MRI基本原理
普通CT成像示意图
螺旋CT原理示意图
磁共振没有射线
实现人体磁共振成像的条件:
• 利用人体内氢原子核作为磁共振中的靶子，它是人体内最 多的物质。 H 核只含一个质子不含中子，最不稳定，最易 受外加磁场的影响而发生磁共振现象。
人体内的H核子可看作是自旋状态下的小星球。
自然状态下， H核进动杂乱无章，磁性相互抵消。
进入静磁场后，H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H核合成总磁化矢量M，即为MR信号基础。
z
MZ
按照单一核子进动原理,质子群在静磁
y
场中形成的宏观磁化矢量M。
平
采
衡 状
集 时
态
90
度
激 发
脑
后
采
集
信 号
水
时
刻
T2WI
T2弛豫：减少到37%的时间， 以脑灰质与脑脊液为例。
脑灰质T2弛豫相对较短，又称短T2——较低信号； 脑脊液T2弛豫长，又称长T2——高信号；
纵向弛豫
也称为T1弛豫，是指90度脉冲关闭后，在 主磁场的作用下，纵向磁化矢量开始恢复， 直至恢复到平衡状态的过程。
● 加权（weighted ）的概念：MR成像过程中，T1、T2弛豫二者同时存在， 只是在某一时间内所占的比重不同。如果选择突出纵向（T1）弛豫特征的 扫描参数（脉冲重复时间和回波时间，以毫秒计）用来采集图像，即可得
到反映以T1弛豫为主的图像，当然其中仍有少量T2弛豫成分，因是以T1 弛豫为主，故称为T1加权像（weighted Imaging WI）。如果选择突出横 向（T2）弛豫特征的扫描参数采集图像……… 加权或称权重，有侧重、为主的意思
发生事件
作者或公司
发现磁共振现象
Bloch Purcell
发现肿瘤的T1、T2时间长 Damadian
做出两个充水试管MR图像 Lauterbur
活鼠的MR图像
Lauterbur等
人体胸部的MR图像
Damadian
初期的全身MR图像
Mallard
磁共振装置商品化
诺贝尔奖金
Lauterbur Mansfierd
T1WI两种组织的信号差别——是这样获得的
平 衡 状 态
采 集 时
90
纵 向
脂
弛
豫
90
水
T1WI
T1弛豫：到达63%的时间，以 脂肪与脑脊液为例
脂肪T1弛豫短，又称短T1——高信号； 脑脊液T1弛豫长，又称长T1——低信号；
▲ MR只能采集旋转的横向磁化矢量 MR不能检测到纵向磁化矢量，但能检测到旋转的横向磁化矢量
• 有一个稳定的静磁场（磁体）：永磁型、超导型 0.15- 0.4T、0.5-1.0T、1.5T、3.0T-7.0T或以上。
• 梯度场和射频场：前者用于空间编码和选层，后者施加特 定频率的射频脉冲，使之形成磁共振现象。
• 信号接收装置：各种线圈。 • 计算机系统：完成信号采集、传输、图像重建、后处理等 。
核磁弛豫。
• 核磁弛豫又可分解为两个部分：
• 横向弛豫
• 纵向弛豫
T2弛豫
很容易发现：
不同组织的横、纵向 弛豫时间不同
（T2、 T1值不同）
T1弛豫
90度脉冲
横向弛豫
也称为T2弛豫， 简单地说，T2 弛豫就是横向 磁化矢量减少 的过程。
横向磁化矢量 的缩短即是相 位散失的过程
T2WI两种组织的信号差别——是这样获得的
x
对Mz施加90度的射频脉冲
z
B0
代
MZ
表
主
磁 场
y
的 方
x
向
z
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y
MXY
x
A
B
在 A-B 这一过程中，产生能量
C
B0
射频脉冲激发使磁场偏转90度，关闭脉冲 后，磁场又慢慢回到平衡状态（纵向)
脉冲停止后，发生了一种物理学现象：弛豫
•弛豫
•Relaxation
•放松、休息
• 射频脉冲停止后，在主磁场的作用下，横向 宏观磁化矢量逐渐缩小到零，纵向宏观磁化 矢量从零逐渐回到平衡状态，这个过程称为
磁共振成像基础知识
内容
• 磁共振技术的发展及概况 • 简要介绍磁共振成像基本原理及概念 • 磁共振检查方法及临床应用 • 磁共振成像的主要优点及限度 • 如何阅读磁共振图像
时间
• 1946 • 1971 • 1973 • 1974 • 1976 • 1977 • 1980 • 2003
磁共振发展史
磁共振成像的过程：
• H核子自然状态：磁矩和角动量互相抵消，人体不显磁性。 • 外加磁场中H核子状态：人体处于轻度磁化状态，在顺／逆主磁场方向
的两种排列方式中，顺向者多，磁矢量经正负方向相互抵消后，保留7 ／百万的 H 核子用于 M R 信号接收，这些顺向排列（低能态）形成的磁 矢量联合形成总磁矩 M，并与静磁场（B0） 方向相同 。 • 施加射频（RF）脉冲后H核子状态：外加一个与主磁场成一定角度 （90度）的短暂射频脉冲。该脉冲的频率与质子的进动频率相同， 则 H 核子受到激励，由原来的低能态跃迁到高能态，形成了 H 核子 “ 共 振” 现象。 • 射频（RF）脉冲停止后H核子状态：射频脉冲停止，接受到能量后的 “高能态”质子以电磁波的形式将所吸收的能量散发出来。其横向磁 化消退，纵向磁化恢复。
▲在任何序列图像上，信号采集时刻旋转横向的磁化矢 量越大，MR信号越强
● 人体——进入磁场——磁化——施加射频脉冲、H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
● 在弛豫过程中，涉及到2个时间常数：纵向弛豫时间常数—T1；横向弛 豫时间常数—T2
磁共振设备
按照场强分为：低场强、 中场强、 高场强、 超高场强 0.4T以下 0.5-1.0T 1.5-3.0T 7.0T以上
磁体类型：永磁型、超导型 （也有将3.0T列为超高场强）
特斯拉（Tesla,T）
Nikola Tesla (18571943), 奥地利电器工程 师，物理学家，旋转磁 场原理及其应用的先驱 者之一。
MR成像技术的发展：四个阶段 20世纪70年代中—80年代初：初步认识、逐步完善成熟阶段。 80年代初—90年代初：广泛应用，但仅限于T1\T2层面成像。
注重于解剖结构及形态的变化。 90年代初—90年代末：快速发展阶段。检查时间缩短、随着
快速或超快速成像技术的应用，扩散加权、灌注加权、MRA、 水成像、功能成像等技术用于研究功能与活动机制。 90年代末—21世纪至今天：上述技术不断成熟的同时，有多 种成像方法进入临床应用，并进入磁共振分子影像学阶段。
1 T = 10000G（高斯）
Raymond Damadian与第一台MRI装置（1977）
MRI基本原理
普通CT成像示意图
螺旋CT原理示意图
磁共振没有射线
实现人体磁共振成像的条件:
• 利用人体内氢原子核作为磁共振中的靶子，它是人体内最 多的物质。 H 核只含一个质子不含中子，最不稳定，最易 受外加磁场的影响而发生磁共振现象。
人体内的H核子可看作是自旋状态下的小星球。
自然状态下， H核进动杂乱无章，磁性相互抵消。
进入静磁场后，H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H核合成总磁化矢量M，即为MR信号基础。
z
MZ
按照单一核子进动原理,质子群在静磁
y
场中形成的宏观磁化矢量M。
平
采
衡 状
集 时
态
90
度
激 发
脑
后
采
集
信 号
水
时
刻
T2WI
T2弛豫：减少到37%的时间， 以脑灰质与脑脊液为例。
脑灰质T2弛豫相对较短，又称短T2——较低信号； 脑脊液T2弛豫长，又称长T2——高信号；
纵向弛豫
也称为T1弛豫，是指90度脉冲关闭后，在 主磁场的作用下，纵向磁化矢量开始恢复， 直至恢复到平衡状态的过程。
● 加权（weighted ）的概念：MR成像过程中，T1、T2弛豫二者同时存在， 只是在某一时间内所占的比重不同。如果选择突出纵向（T1）弛豫特征的 扫描参数（脉冲重复时间和回波时间，以毫秒计）用来采集图像，即可得
到反映以T1弛豫为主的图像，当然其中仍有少量T2弛豫成分，因是以T1 弛豫为主，故称为T1加权像（weighted Imaging WI）。如果选择突出横 向（T2）弛豫特征的扫描参数采集图像……… 加权或称权重，有侧重、为主的意思
发生事件
作者或公司
发现磁共振现象
Bloch Purcell
发现肿瘤的T1、T2时间长 Damadian
做出两个充水试管MR图像 Lauterbur
活鼠的MR图像
Lauterbur等
人体胸部的MR图像
Damadian
初期的全身MR图像
Mallard
磁共振装置商品化
诺贝尔奖金
Lauterbur Mansfierd