磁共振成像(MRI)的基本原理
核磁共振成像技术原理
核磁共振成像(MRI,磁共振影像)是一种利用原子核在外磁场中的行为来生成高分辨率影像的医学成像技术。
以下是核磁共振成像技术的基本原理:
1. 核磁共振基础:
-原子核中的带电粒子,例如氢原子核(质子),具有自旋。
当这些原子核置于外部磁场中时,它们会产生磁矩,即一个磁场。
在医学成像中,常用的是质子的核磁共振。
2. 激发:
-当磁共振体(通常是人体组织中的水分子)置于强大的外部磁场中时,核磁矩会在外部磁场的作用下产生预cession运动,这是一种旋转运动。
通过应用额外的无线电频率(射频脉冲)来激发这些核磁共振体,使其离开平衡态。
3. 驰豫:
-一旦停止射频激发,核磁矩将重新恢复到平衡态。
这个过程称为核磁共振驰豫。
在这个过程中,核磁矩会释放出能量,产生一个旋转磁场。
4. 信号检测:
-放射出的能量产生的旋转磁场可以被检测。
在MRI中,探测器
会测量这个信号并传递给计算机。
5. 空间编码:
-为了获得空间信息,外加一组梯度磁场。
这些梯度场使得不同位置的核磁体经历不同的共振频率。
通过测量这些频率差异,可以获取关于空间位置的信息。
6. 图像重建:
-计算机将从探测器接收到的信号转换为二维或三维图像。
这涉及到使用数学算法对信号进行处理和图像重建。
总体而言,核磁共振成像技术利用核磁共振现象,通过对核磁体的激发、驰豫和信号检测,结合梯度磁场和计算机处理,实现对人体组织的高分辨率成像。
MRI对软组织有很好的分辨率,而且不涉及使用放射线。
磁共振成像(MRI)
这是第几肋?
右第一肋哪 去了?怎么 还有软组织
影?
MRI?
肺上沟瘤
分析病变
病变部位分布 大小、数目 形态 边缘 密度、信号 邻近器官、组织变化 器官功能改变 动态变化
结合临床
骨折
病理骨折? 原因?
问病史: 鼻塞鼻血涕数月
还有骨破坏
综合诊断
最后诊断: 鼻咽癌、股 骨大粗隆转 移致病理性
骨折
NMR现象: 1946年
Bloch(斯坦福大学) Purcell(哈佛大学) 1952年:诺贝尔物理学奖
Bloch(1905~1983)
Purcell(1912~)
1950‘s NMR已成为研究物质分子结构的一项重要的化 学分析技术
1960‘s 用于生物组织化学分析,检测生物体内H、P、 N的NMR信号
第三章 磁共振成像(MRI)
中山大学中山医学院医学影像学系 中大一院放射科 孟悛非
第一节 磁共振成像(MRI)的基本原理 The basic principle of MRI
磁共振成像显示的是物质的化学成分和分子的结 构及状态,而不是显示物质的密度
磁共振是利用电磁波成像,而不是利用电离辐射 (如X线、γ射线)或机械波(超声波)
铁流出,分布不均匀→ 均匀 3,血肿内的水 由于红细胞破裂、血红蛋白流
出血肿内渗压增高,水分增加
急性血肿(<3d)
T1WI 等信号 T2WI 低信号 亚急性(3~15d)慢性(>15d)
T1WI 高信号 T2WI 高信号
亚急性出血, RBC未破裂
亚急性出血, RBC基本上已完全破裂
脑出血的结局:脑软化灶+亚铁血黄素沉着
由于血流的流空效应,一般表现为无信 号或极低信号,但应用顺磁性对比剂或用
磁共振成像的基本原理
磁共振成像的基本原理随着科学技术的不断进步,医学成像技术也在不断发展。
其中,磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging,MRI)作为一种高清晰度、非侵入性的成像技术,被广泛应用于医学领域。
那么,磁共振成像的基本原理是什么呢?磁共振成像技术是利用核磁共振现象进行成像的一种技术。
核磁共振现象是指在外加磁场作用下,原子核会发生共振现象,产生特定的信号。
这种信号可以被接收器接收,并通过计算机处理后转化成图像。
首先,我们需要了解磁场对原子核的影响。
在一个强磁场中,原子核会分裂为两个能级,一个低能级和一个高能级。
这个能级差距被称为共振频率。
如果我们向这个原子核施加一个与共振频率相同的射频脉冲,这个原子核就会从低能级跃迁到高能级。
当射频脉冲停止时,原子核会重新回到低能级,释放出能量。
这个释放能量的过程就是核磁共振现象。
在磁共振成像中,我们需要产生一个强磁场,使得人体内的原子核能够产生核磁共振现象。
通常使用的是超导磁体,它能够产生极强的磁场,达到几特斯拉的强度。
这个强磁场可以使得人体内的原子核分裂为两个能级,产生共振频率。
接下来,我们需要向人体内的原子核施加一个射频脉冲,使得原子核跃迁到高能级。
这个射频脉冲需要精确控制,其频率应该与人体内的原子核的共振频率相同。
一旦原子核跃迁到高能级,它就会开始释放能量。
这个释放能量的过程会产生一个特定的信号,这个信号可以被接收器接收。
最后,我们需要将接收到的信号进行处理,将其转化成图像。
这个过程需要使用计算机进行处理。
计算机会根据接收到的信号的强度和位置,生成一个图像。
这个图像可以显示人体内部的结构,例如骨骼、肌肉、器官等。
总的来说,磁共振成像技术是一种利用核磁共振现象进行成像的技术。
它能够产生高清晰度、非侵入性的图像,被广泛应用于医学领域。
了解磁共振成像的基本原理,有助于我们更好地理解这种技术,为医学诊断提供更好的帮助。
磁共振成像(MRI)的基本原理
47
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磁共振成像原理
mri磁共振成像原理
MRI成像是利用核磁共振现象的原理,通过对人体组织内的
水分子进行扫描和观察,得到高清晰度的图像。
具体原理如下:
1. 磁性原子核存在自旋,即核具有旋转的特性。
2. 在外加磁场的作用下,核会以不同的方式排列。
正常情况下,核自旋会沿着磁场方向对齐。
3. 在MRI中,通过在病人身上施加一个强大的磁场,使得人
体内的大部分水分子的核自旋方向与磁场方向一致。
4. 随后,施加一系列的辅助磁场,这些磁场的方向会短暂扰乱水分子自旋的排列。
5. 辅助磁场停止后,水分子的自旋会重新按照其能量状态重新排列。
6. 在此过程中,水分子释放出的能量会被探测器捕捉并转换为电信号。
7. 根据这些电信号的不同,MRI系统可以重建出人体内不同
组织的图像。
此外,MRI还可以通过改变辅助磁场的频率和强度,来获取
不同组织的信号。
这样就可以得到不同的对比度,进一步分辨不同组织的结构和功能。
实用磁共振成像原理与技术解读
实用磁共振成像原理与技术解读随着医学技术的不断进步,磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging,MRI)作为一种无创、无辐射的医学影像学检查方法,已经在临床诊断中发挥着越来越重要的作用。
在本文中,我将从实用磁共振成像的原理和技术入手,深入探讨其在医学领域中的应用,帮助我们更加全面、深入地理解这一主题。
一、磁共振成像的基本原理1.1 核磁共振现象在磁共振成像中,利用的是核磁共振现象。
当人体组织置于较强的静磁场中时,原子核会发生共振吸收和发射电磁波的现象,这一现象被称为核磁共振。
1.2 磁共振成像的成像原理在静磁场的作用下,利用射频脉冲对人体组织进行激发,然后测量组织中核磁共振信号的强度和位置分布,从而获得人体组织的高清影像。
二、实用磁共振成像技术的发展2.1 高场磁共振成像技术随着超导技术的不断发展,高场磁共振成像技术已经成为当今磁共振成像领域的热点之一。
高场磁共振成像可以提高信噪比,提高成像分辨率,对于小病灶的检测有着更好的效果。
2.2 动态磁共振成像技术动态磁共振成像技术可以实时观察人体器官的生理活动和代谢过程,对于心脏、血管等的疾病诊断有着重要的临床意义。
在手术前后的评估中也发挥着重要作用。
三、磁共振成像在临床中的应用3.1 脑部疾病的诊断在脑部疾病的诊断中,磁共振成像能够清晰展现脑部结构和病变,对于脑梗死、脑肿瘤等的早期发现和定位有着重要作用。
3.2 心脏病的检测磁共振成像技术可以观察到心脏的运动情况、心脏壁运动的异常和心肌灌注情况,对于心脏病的诊断和治疗提供了重要的依据。
四、个人理解与观点磁共振成像作为一种无创、无辐射的医学影像学检查方法,其在临床诊断以及研究中的应用前景不可限量。
随着技术的不断发展和进步,磁共振成像技术将会变得更加精准、高效,为医学领域的发展带来更大的助力。
总结通过了解磁共振成像的原理和技术,我们可以更好地理解其在临床中的应用,意识到其对于医学领域的重要意义。
MRI
磁共振成像(MRI)知识讲座引言我们将磁共振成像(MRI)的基本知识向大家略做介绍,希望能有所帮助。
第一章磁共振成像(MRI)基础知识一、磁共振成像(MRI)基本原理1、人体组织的化学特性人体内最多的分子是水,约占人体重量的65%,其次为脂肪成份。
此外,还有大量有机分子,如蛋白质、酶、磷酯等。
这些物质中都含有大量的氢原子。
因此,氢原子是人体中含量最多的原子。
2、磁共振成像(MRI)原理目前的磁共振成像是氢原子的成像,实际上是脂肪和水为主的软组组成像,或者说磁共振成像(MRI)是利用身体细胞中的氢原子在磁场内共振产生信号,通过精密的电脑系统重建而获得高清晰的影像,以达到诊断目的的一种技术。
二、磁共振成像(MRI)技术的发展概况1、1977年:初期MRI全身图像产生;2、1980年:首台商品磁共振成像系统问世;3、1981年:首台超导全身磁共振成像系统建立;4、1983年:获准进入市场;5、1989年:我国0.15T永磁型磁共振成像系统(ASM-015P)问世;6、1992年:我国0.60T超导型磁共振成像系统(ASM-060S)问世;7、1999年:我国0.35T永磁型磁共振成像系统(NOVUS系列)开发成功;8、2000年:我国1.5T超导型磁共振成像系统(NOVUS系列)开发成功;9、目前: 3.0T超导磁共振应用于临床;10、目前:7.0T、10.0T磁共振进入临床前研究;三、磁共振成像(MRI)的一些基本概念1. 什么是Tesla?Tesla(T)是一个磁场强度单位,中文译为特斯拉,一单位T等于10000Gause,Gause中文译为高斯,地球的自然磁场强度为0.3~0.7Gs,南北极有所不同。
2. 什么是共振?共振是一种自然界普遍存在的物理现象,物质是永恒运动着的,物体的运动在重力作用下将会有自身的运动频率。
当某一外力作用在某一物体上时,而且有固定的频率,如果这个频率恰好与物体自身运动频率相同,物体将不断吸收外力,转变为自身运动的能量,随时间的积累,能量不断被吸收,最终导致物体的颠覆而失去共振状态。
磁共振基础知识
何为加权???
所 “重 谓的加权就是 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
质子密度加权成像(PD)-突出组织氢质子含 量差别
T1WI T2WI
T1WI T2WI
人体不同组织的
磁共振检查技术
平扫(T1WI,T2WI,PDWI) 增强(TIWI) 动态增强(Dynamic MR) 磁共振血管造影(MRA) 脂肪抑制成像(STIR) 水抑制成像(FLAIR) 水成像(MRCP、MRU) 灌注成像(Perfusion) 弥散成像(Diffusion) 功能成像(Function MR)
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 M
x
按照单一核子 进动原理,质子 群在静磁场中 y 形成的宏观磁 化矢量M
Z
B0
Z
MZ
X A
Y
X
在这一过程中,产生能量
Y MXY
B
A:施加90度RF脉冲前的磁化矢量Mz B:施加90度RF脉冲后的磁化矢量 Mxy.并以Larmor频率横向施进 C:90度脉冲对磁化矢量的作用。即M 以螺旋运动的形式倾倒到横向平面
X
X
体各类组织均有特定T1 、
(4)停止后一定时间 (5)恢复到平衡状态 T2值,这些值之间的差
异形成信号对比
弛豫:Relaxation;
自然界的一种固有属性;即任何系统都有在外
MR 信 号 特 点
MRI-成像基本原理
大脑中A高密度征
豆状核边缘模糊 岛带消失征
局部脑实质密度减低
尾状核头豆状核 岛带边界模糊、
局部脑肿胀
急性缺血性脑卒中
急性缺血性脑卒中进行早期溶栓治疗,尽快 开通闭塞血管,可抢救缺血半暗带,获得较 好疗效。 急性缺血性脑卒中CT早期征象阳性率低。 由于不同个体的循环和代谢储备能力不同, 相同时间窗内,患者缺血半暗带千差万别。 单纯依靠缺血时间窗来间接推测是否存在缺 血半暗带,有严重的局限性。
MRI与CT比较
1、无骨性伪影,后颅凹显示好, 2、可进行冠、矢及斜位扫描,充分显示病变; 3、利用血管流动效应,进行血管成像; 4、利用血红蛋白变化的规律,了解并判断出 血时相; 5、成像因素多,对病变的敏感性增加,有利 发现微小病变,并在定性诊断中发挥更好的作 用。
卒中的类型
与时间无关 –
磁共振图像的基本参数
– – – –
6、重建野 图像大小 7、矩阵 矩阵构成图 8、激励次数 像清晰度 9、扫描层数 NEX构成清晰 10、扫描时间
各系统MRI临床应用及图像展示
内容提要
颅脑图像; 五官图像; 胸部图像; 腹部图像; 盆腔图像; 脊柱图像; 骨关节和软组织图像; 水成像图像。
脓肿
表皮样囊肿等
22:00
正常 脑卒中首选影像检查方法 – 区别出血和缺血性卒中的最好方法
急性缺血性脑卒中CT早期征象
( <24小时,50~60%正常) – 脑动脉高密度征:CT值77~89Hu( 42~53Hu )
– 局部脑肿胀征 – 脑实质密度减低征
或反平行于外
磁场两个方向 上排列。
图 4: 在外磁场中质子 并不是静止地平行或
质子磁共振成像(MRI)
质子磁共振成像(MRI)在医学领域,质子磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging,MRI)是一种常用的无创诊断工具,其原理基于核磁共振现象。
通过使用强磁场和无害的无线电波,MRI技术可以生成人体内部详细的断层图像,提供医生对疾病和病变的准确诊断。
一、MRI的基本原理MRI技术基于核磁共振现象,通过测量原子核在磁场中的行为来获得图像信息。
在MRI过程中,人体置于强磁场中,常用的磁场强度通常为1.5或3.0特斯拉。
这个强大的磁场会将人体内的质子(氢原子核)的磁矩取向与磁场一致。
接下来,医生通过发送一系列的无线电波脉冲来扰动质子的磁矩,并接收返回的信号。
二、MRI的图像生成过程在MRI扫描中,患者被放置在医疗设备的磁共振机中。
首先,设备会利用强磁场对患者体内的质子进行定向,再向患者体内发送无线电波脉冲,以激发质子的共振。
患者体内的质子会发出特定频率的信号,这些信号通过接收线圈和放大器被检测到,并送入计算机进行处理。
三、MRI的应用领域MRI技术具有出色的解剖分辨率,在医学检查中广泛应用。
它可用于诊断各种器官和组织的病变,如脑部疾病、肿瘤、关节炎等。
与传统的X射线和CT扫描相比,MRI不使用任何放射线,并且对人体无害,因此成为了医学界的一大突破。
四、MRI的优势与局限MRI相较于其他医学成像技术具有明显的优势,首先是其无辐射特性,对于孕妇和儿童来说尤为重要。
其次,由于其高分辨率和对软组织成像的能力,MRI可以提供更详细、准确的图像,有助于医生做出准确的诊断。
但是,MRI成像时间较长,对于一些患者来说可能需要保持静止状态较长时间,这对于不适应这种环境的患者来说可能会造成不便。
五、MRI的发展前景随着技术的不断进步,MRI设备和扫描技术的质量也得到了显著提高。
磁场强度和分辨率的提升,使得MRI成像更加清晰和准确。
随着新的磁共振成像技术的出现,如功能性磁共振成像(fMRI)和磁共振波谱成像(MRSI),MRI在研究和诊断中的应用将进一步拓展。
磁共振成像技术PPT课件
三、病理组织的信号特点
• 出血:影像表现很复杂,与出血的部位、 时间有关
① 《24h仅见周围水肿征象; ② 1~3天急性期,脱氧血红蛋白可使T2缩短
且水肿更明显; ③ 3~14天亚急性期,红血球溶解破坏,脱
氧血红蛋白氧化成高铁血红蛋白,T1弛豫 明显缩短T2弛豫延长,周围水肿存在; ④ 》14天慢性期,高铁血红蛋白氧化为半 色素,含铁血红蛋白沉积血肿周边部。
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三、病理组织的信号特点
• 坏死:坏死组织的水分增多,肉芽组织形 成,慢性纤维结缔组织形成;
• 钙化:质子密度很少,不如CT敏感; • 囊变:囊内容物-纯水物质,蛋白质水分; • 肿瘤:病理组织成分复杂,影像特点与其
所含成分有关,一般来讲肿瘤组织的质子 密度较正常组织高,T1延长不明显,T2延 长明显。
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一、磁共振成像基本原理
• 值得注意的是,MRI的影像虽然也以不同的 灰度显示,但其反映的是MRI信号强度的不 同或弛豫时间T1与T2的长短,而不象CT图 像,灰度反映的是组织密度。
• 一般而言,组织信号强,图像所相应的部分 就亮,组织信号弱,图像所相应的部分就暗, 由组织反映出的不同的信号强度变化,就构 成组织器官之间、正常组织和病理组织之间 图像明暗的对比。
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目录
一、磁共振成像基本原理 二、磁共振常见物质的信号特点 三、病理组织的信号特点 四、中枢神经系统磁共振成像常用序列 五、磁共振图片展示
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四、中枢神经系统MRI常用序列
• 自旋回波(SE)序列 采用“90°-180°” 脉冲组合形式构成。 其特点为可消除由于磁场不均匀性所致 的去相位效应,磁敏感伪影小。但其采集 时间较长,尤其是T2加权成像,重T2加权 时信噪比较低。该序列为MRI的基础序列。
磁共振成像(MRI)的基本原理和基本临床应用
7、T1弛豫时间(T1值)
别名:纵向弛豫时间 自旋-晶格弛豫时间 热弛豫时间 第一弛豫时间
规定:自旋质子受90°RF脉冲激励后,横向磁矩 渐缩小,纵向磁矩呈指数增长,纵向磁矩 从零增长到其最大值的63%所需的时间
0.15T 时组织的 T1 值
组织 脂肪 肝 脑白质 脑灰质 脾 肾皮质
T1 值(ms) 170 250 350 500 450 340
脉冲重复时间(TR):两次90°脉冲之间的时间 回波时间(TE):90°脉冲至回波信号产生所需的时间
SE 序列加权参数与 TR 和 Tቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 的关系
加权 TR
T1WI
短
T2WI
长
PDWI 长
短 TR<800ms 长 TR>1500ms
TE 图像主要产生的因素
短
组织 T1 值
长
组织 T2 值
短
组织质子密度
5、射频脉冲(RF脉冲)
使在外磁场作用下重新取向排列的质子总核磁矩 (M0)偏转获得一个XY平面横向磁矩(MXY)的电磁波。
伴发质子吸收能量,从低能级跃迁到高能级。
RF(radio frequency)脉冲频率应与自旋质子的共 振频率相等。
RF脉冲依使总核磁矩M0偏转角大小命名。 常用的是90°和180°RF脉冲。
几种原子核的旋磁比常数
原子核 1H 19F 31P 23Na 13C
旋磁比常数(MHz/T) 42.58 40.05 17.23 11.26 10.71
不同外磁场下氢的共振频率
MR机净磁场强度(T) 0.15 0.3 0.5 0.6 1.0 1.5 2.0
共振频率(MHz) 6.4 12.8 21.3 25.5 42.6 63.9 85.3
MRI核磁共振成像
(3) MR信号强度与组织的T1弛豫时间成反比
(4) 短T1组织呈高信号,长T1组织呈低信号
二、MRI的基本原理
6.T2WI
(1) 横向磁化矢量衰减63%所需时间称T2驰豫时间
(2) 不同组织有不同的T2驰豫时间
(3) MR信号强度与组织的T2弛豫时间成正比
(4) 短T2组织呈低信号,长T2组织呈高信号
6.直接显示含水的管道系统 (1)利用重T2WI序列,不需要造影剂,
显示含液体的管道系统。 (2)主要:MR胆胰管成像、MR尿路成像
三、MRItic Resonance Imaging(MRI)
学习目标
1
知识目标
能够解释MRI图像的特点;
2
技能目标 能够独立进行MRI图像阅片;
3
素质目标 培养客观、求真务实的态度。
主要内容
1
MRI的基本原理
2
MRI图像的特点
一、概述
利用强外磁场内人体中的氢原 子核即氢质子(1H),在特定射频 (radiofrequency,RF)脉冲作用下 产生磁共振显像。
二、MRI的基本原理
7.磁共振成像与组织信号强度
三、MRI图像的特点
1 数字化模拟灰度图像 2 具有多个成像参数 3 直接获取的多方位断层图像 4 具有高的软组织分辨力
三、MRI图像的特点
T1WI
T2WI
三、MRI图像的特点
1 数字化模拟灰度图像 2 具有多个成像参数 3 直接获取的多方位断层图像 4 具有高的软组织分辨力 5 受流动效应影响 6 直接显示含水的管道系统
三、MRI图像的特点
5.受流动效应影响 (1)血液流动效应(MRA血管造影): 时间飞跃和相位对比, 多用于头颈部及较大血管病变。 (2) 血液流空效应:SE序列,信号丢失
医院核磁共振的成像原理
医院核磁共振的成像原理
核磁共振成像(MRI)是一种无创成像技术,利用人体内水分子中的氢原子,通过磁共振现象产生图像。
MRI的成像原理可以分为以下几个步骤:
1. 引入磁场:在MRI设备中,产生很强的磁场,使人体内的氢原子有方向性,呈现出一定的磁化。
2. 辅助磁场:在氢原子磁化的同时,辅以高频交变磁场,使氢原子磁化的方向发生改变。
3. 磁矢量产生变化:各种组织和器官内的氢原子受交变磁场影响,会发生磁化方向的变化。
随着交变磁场不断变化,磁矢量在空间内不断改变。
4. 接收信号:产生的变化信号将被经过一系列处理后转化为图像显示给医生。
由于不同的组织和器官含有不同数量和组合的水分子,磁化方向的变化也就不同,从而产生了不同的MRI信号,成为对比度。
综上,MRI利用氢原子的磁性质和变化信号实现成像,不同的组织和器官在MRI 图像上呈现出不同的亮度和对比度,从而提供了非常有价值的医疗信息。
《MRI基本原理》课件
MRI(磁共振成像)是一种非侵入性的医学成像技术,利用核磁共振原理来 观察人体内部组织结构和功能。
MRI的基本原理
1 磁共振现象
物质中的原子核在强磁场作用下发生共振现象。
2 核磁共振原理
核磁共振利用原子核的自旋和磁矩来获取图像信息。
3 MRI的物理基础
通过梯度磁场和脉冲序列对核磁共振信号进行探测和编码。
3 对患者的限制
部分人群如心脏起搏器患者不能接受MRI检查。
MRI的未来
MRI技术的发展趋势
MRI技术不断发展,未来可能 实现更高的分辨率和更短的扫 描时间。
MRI在医疗领域的前景
MRI将继续在临床诊断和治疗 中发挥重要作用,改善医疗水 平。
MRI在科学研究中的作用
MRI技术可用于研究大脑功能、 心脏病理和神经退化等科学领 域。
科学上的应用
MRI被用于研究人体生理和病理过程,以及大脑功能和结构的探索。
工业上的应用
MRI技术在材料科学和非破坏性测试中起着重要作用,如检测材料缺陷和分析材料结构。
MRI的局限性
1 对金属的敏感性
MRI无法应用于患有金属假体或金属植入物的患者。
2 对运动的敏感性
患者在拍摄过程中需保持静止,运动会导致图像模糊。
总结
1 MRI的优点
MRI提供非侵入性、高 分辨率的图像,适用于 检查不同器官和病理。
2 MRI的局限性
MRI在金属、运动和部 分人群方面存在限制, 需谨慎应用。
3 MRI的未来发展前景
MRI技术将不断发展, 有望提供更准确、便捷 的医学成像服务。
MRI的成像技术
1
MRI的成像过程
通过对人体施加磁场、射频脉冲和梯度磁场的控制,获取详细的图像信息。
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T1图像 T1 Image
• 每一个像素的亮度表示其所对应的构成体素的组织的T1值,这种 图像称为T1图像。
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人体正常组织的T1值
磁共振成像(MRI)的基本原理 Magnetic Resonance Imaging
同济医科大学附属协和医院MR室 刘定西
1
磁共振现象的发现及发展
1924年pauli在进行电在子波谱试验中发现了许多 原子核象带电的自旋粒子一样具有角动量和磁动量。
1946年美国物理学家Block和Purcell分别测出了在 均匀物质中磁共振的能量吸收,进一步证实了核自旋 的存在,并为此获得了1952年诺贝尔物理学奖。
数)。 • 纵向磁化:平行于磁场方向的磁化矢量 • 横向磁化:垂直于磁场方向的磁化矢量
30
31
磁共振成像中的坐标系统
Z X
Y
32
第四节 核磁共振现象
• 单摆共振 • 核磁共振
33
单摆共振的条件
• 系统与激发源的固有频率相同 • 系统吸收能量内能增加
F
34
核磁共振的条件
• 激发磁场的频率与自旋系统的进动频率相等。 • 自旋系统吸收激发磁场能量内能增加
• 纵向弛豫(自旋晶格弛豫、T1弛豫):纵向磁化逐渐恢复的过 程。
• 横向弛豫(自旋自旋弛豫、T2弛豫):横向磁化逐渐消失的过 程
43
44
纵向弛豫的机理
波动的晶格磁场是一个连续频率的波动磁场,Lamor 频 率的晶格磁场可以吸收激发态自旋所释放的量子化能量,恢 复其平衡态。晶格磁场的频率越接近 Lamor 频率,纵向弛豫 的速度越快。人体各种不同类型组织的晶格磁场频率有差异。 纵向弛豫速度不同。
• 磁化 :磁场对样体作用的过程。 • 磁化强度m:样体经过磁化而产生的磁矩的大小。 • 磁化率:单位磁场强度的磁化强度 X= m/B。顺磁性物质的磁化
率为正值,抗磁性物质的磁化率为负值。 • 影响磁化率的因素:
1、外层电子;2、原子核结构。
19
N
M:
S
20
磁场对磁矩的作用
垂直于磁场的磁矩,磁场对其以磁转矩形式产生 作用,即以磁场为轴垂直于磁场转动。
的磁共振靶核。
13
第二节:磁场
• 磁场的概念 • 均匀磁场 • 稳定磁场 • 交变磁场
14
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.
16
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
18
第三节:磁场对样体的作用
• 量子化遵循波兹定律E(1/2)/E(-1/2)=exp(rhI/kT) • 平衡态:在磁场和温度的作用下,样体达到稳定磁化的状态。是
一种动态平衡。
28
29
剩余自旋与净磁化
• 剩余自旋:平衡态时,上旋态与下态自旋差。 • 净磁化M(宏观磁化):自旋系统在磁场作用下产生的磁化总量。
是所有自旋磁矩的矢量和 。M=ΔB0·N/T • 影响M的因素:静磁场强度、温度、自旋密度(单位体积的自旋
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影响纵向弛豫的因素
• 组织特异性:中等大小分子快,小分子及大分子慢 • 晶格的物理状态:液态快、固态慢。 • 晶格的温度:低快,高慢。 • 周围大分子结构:加快。 • 磁场强度:低场快,高强慢
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纵向弛豫特征时间常数T1
• T1:射频激发停止后,纵向磁化弛豫至其平衡态值的63%时所经 历的时间。
MXY
射频激发使自旋的横向磁矩相位一致
(相位相干),产生一个大的横向磁
化矢量MXY。相位是矢量与参照轴间
的夹角
40
横向磁矩的相位
X
MXY
m1
a m2 m3
Y
41
M0
MXY Y
B1
X
横向磁化的检测
42
自旋弛豫
• 自旋弛豫:自旋系统由激发态恢复到其平衡态的过程。可分为 纵向弛豫和横向弛豫两个过程。
10
3
11
净自旋
• 原子核的运动:自旋 • 净自旋:具有自旋磁动量的自旋。 • 零自旋/非零自旋:净自旋为零/净自旋不为零 • 净自旋产生的条件:奇数质子和/或奇数中子 • 净自旋的意义:是磁共振信号来源的基础。 • 自旋系统:磁场中所有自旋的集合。
12
1H的原子核结构及特性
1H原子核仅有一个质子,无中子。 其磁化敏感度高,在人体的自然 丰富度很高,是很好
• MZ = M0(1-e-t/T1) • T1的物理学意义:弛豫周期。
47
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。
48
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。
2
N RF
S
3
T
射 频 强 度
:
射频频率 F
4
磁共振的应用
• 物理化学|:利用磁共振波谱测定物质的化学结构。 • 医学影象:磁共振成像及化学物质含量测定。
5
第一节:原子及其磁特性
• 原子的构成 • 自旋 • 自旋磁矩 • 净自旋
6
原子的构成
• 原子核
• 核外电子
• 质子(+) • 中子
• 核外电子(-)
35
射频
• 射频及磁特性 • 射频的空间效应 • 射频激发与核磁共振 • 章动与翻转角θ= rB1t • 90°、180°脉冲,α脉冲 • 射频对自旋磁矩的相位相干效应
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Y BX=Bsina
B(RF) a
X BY=Bcosa
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Z
M0
Y B1
X
射频磁场对磁矩的激发
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横向磁化的相位相干进动
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M1 M2
22ZM0 Fra bibliotek1 XY
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自旋在磁场中的运动
• 进动(旋进):自旋轴绕磁场方向的圆周运动。遵循 lamor 定理,w=rB0
• 影响进动频率的因素:磁场强度。 • 进动的方向:上旋态与下旋态。
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量子化与平衡态
• 量子化概念:在磁场的作用下,自旋只能处于两种能级状态,低 能态(上旋态)与高能态(下旋态)自旋只有吸收或释放一个特 定能量值( E)时才相互转化。
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原子核的运动特性
• 自旋:物体沿一定方向绕自身某一轴的转动 • 自旋角动量 I:由于自旋运动的矢量性,自旋具有一定的角动量,
自旋角动量I通常也称为自旋I。I为矢量。
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9
自旋磁矩
• 自旋粒子的磁性:带电粒子的自旋都可产生磁矩。 • 原子核运动的自旋磁矩:每一个自旋I对应于一个磁动μ, μ=гhI: