磁共振成像原理ppt课件
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
• 进入静磁场，所有自旋的氢质子重新排列定向，磁矩 指向 N 或 S 极；
• 通过射频线圈与静磁场垂直方向施加射频脉冲，受检 部位氢质子吸收能量并向一个方向偏转和自旋；
• 射频脉冲停止，核磁弛豫开始，氢质子释放吸收的 能量重新回到原来自旋的方向；
• 释放的电磁能转化为磁共振信号； • 经梯度磁场做层面选择和相位编码及频率编码； • 经傅立叶转换和计算机处理形成图像。
Lauterbur Mansfield
• 1973年，纽约州立大学 Lauterbur 首先提出了利用磁共振成像技术。
• 1977年，Mansfield提出了快速成像方法。（Lauterbur和Mansfield因上 述贡献分享了 2003 年度Nobel 生理医学奖）
• 1992年，BELL实验室的Ogawa提出了BOLD fMRI技术，开启了功能磁共振研 究领域
缺点 • 运动敏感 • 对水的浓度要求高 • 有禁忌症
多参数成像
任意方位成像
高对比成像，详尽解剖信息
全身成像
多模态成像
Structure image
Cerebrovascular
DTI
BOLD fMRI
MRS
产业状态
• 三大跨国公司 GE, Siemens, Philipus
• 国内公司 上海“联影” 苏州“朗润” …
SUCCESS
THANK YOU
2019/6/13
翻转角FA
• 射频脉冲时间的长短、强度的大小决定了进动角度 的大小。
• FA=γB1t • 射频脉冲强度越大，翻转角度改变越快。 • 射频脉冲施加时间越长，翻转角度越大。
弛豫
• 射频脉冲一停止，组织磁化恢复原来的状态， 即发生弛豫（Relaxation）。
磁化矢量M
B0
Direction of nuclear magnetic moment
Direction of applied magnetic field
Larmor频率
氢原子核在不同场强中的共振频率
静磁场强度（T） 共振频率（MHz）
来自百度文库
0.15
6.4
0.2
8.5
0.3
12.8
0.5
21.3
0.6
What ？
定义：磁共振成像是利用射频（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，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。
磁共振成像过程
• 人体未进入静磁场，体内氢质子群磁矩自然无规律排 列；
• 磁场强度影响。磁场强度增大使共振频率增大， T1弛豫时间随之延长。
横向弛豫
横向弛豫
• 射频脉冲停止，横向磁化向量开始逐渐消失的过程。横 向弛豫不是能量变化的过程，是进动相位失去的过程。
• 横向磁化向量逐渐消失的过程称横向弛豫时间（T2）。 • 其衰减过程也表现为一个指数曲线，与 T1 不同的是递
目前的影像技术
• PET：使用对比剂，放射性同位素 • CT：对人体有辐射 • 脑电图EEG：高时间分辨率，低空间分辨率 • 脑磁图MEG：高时间分辨率，低空间分辨率，贵 • MRI：最流行成像方法
磁共振优缺点
优点 • 软组织对比度好 • 多参数成像 • 任意方位断层 • 时空分辨率较高 • 安全无辐射 • 不使用对比剂 • 全身成像 • 提供结构、代谢信息
• 人才需求 高校 公司 医院 国家医疗器械检测单位 出国
磁共振历史
• 1946年 ，美国加州斯坦福大学的 Bloch 和麻省哈佛大学的Purcell分别 发现了物质的核磁共振现象。应用于化学分析，共享1952年诺贝尔物理奖。
Felix Bloch
Edward Purcell
Paul C.
Peter.
减曲线。 • T2值被定义为横向磁化向量从最大到其原来 37% 的时
• 磁共振成像时受检脏器的每一个质子都要经过 反复的RF激发和弛豫过程。
• 弛豫有纵向弛豫和横向弛豫。
纵向弛豫
纵向弛豫
纵向弛豫
• 射频脉冲停止，纵向弛豫恢复到原来大小平衡的状态， 纵向弛豫是能量变化的过程。
• 纵向弛豫是一个从零状态恢复到最大值的过程。 • 纵向磁化向量恢复原来数值所经历的时间过程称纵向弛
磁共振成像原理
李焕杰 生物医学工程系 hj_li@dlut.edu.cn
目标
• 为什么讲磁共振成像(Why) • 什么是磁共振成像(What) • 磁共振成像的数据处理方法
Why
• 大脑是最重要的中枢神经系统 • 2%的体积，20%的能量消耗 • 21世界“脑科学”被提上了重要日程，世界各
国已启动多项脑研究计划，
25.5
1.0
42.6
1.5
63.9
2.0
85.3
3.0
127.8
磁共振
• 人体组织在强磁场内会产生净磁化，组织磁化的程度 取决于磁场强度，与磁场强度成正比。组织磁化的方 向与主磁场方向相同，是纵向磁化。
• 组织磁化是产生MR信号，形成图像的前提。
磁共振
共振条件
人体进入磁体，组织被磁化，氢质子磁矩有规律排 列时，在主磁场垂直方向施加射频脉冲，当 RF 脉 冲等于质子的进动频率时，质子能吸收 RF 脉冲， 发生质子能态跃迁，产生核磁共振，使组织磁化向 量位置移动，围绕主磁场方向的进动角度发生改变。
原子核自旋
自旋条件
• 质子数+中子数≠偶数 • 最常用原子为1H
无外加磁场B0
低能态，数目多 高能态，数目少
方向随机 无磁化矢量
有外加磁场B0
氢质子的磁矩是如何变化的
处于强磁场内的质子并非静止地向两个方向平行排列，进行陀螺式的摇摆 样运动，质子磁矩这种旋转运动称为进动（Precession），其旋转频率称 共振频率（larmor频率）。
豫时间（T1）。 • 纵向弛豫过程表现为一种指数递增曲线。 • T1值被定义为从零恢复到原来纵向磁化向量63%的时间。
4-5倍的T1值时间才能达到完全恢复。 • 人体各种组织因组成成份不同而具有不同的T1值。
影响T1的因素
• 不同组织分子结构T1弛豫时间不同，由它们本 身 进 动 频 率 不 同 所 决 定 。 大 部 分 组 织 T1 值 在 200-300msec之间，（如：脂肪质子的弛豫比水 分子要快，T1时间就短，脂肪T1为100-200ms。 纯水为3000ms，组织含水越多，T1时间越长。
• 通过射频线圈与静磁场垂直方向施加射频脉冲，受检 部位氢质子吸收能量并向一个方向偏转和自旋；
• 射频脉冲停止，核磁弛豫开始，氢质子释放吸收的 能量重新回到原来自旋的方向；
• 释放的电磁能转化为磁共振信号； • 经梯度磁场做层面选择和相位编码及频率编码； • 经傅立叶转换和计算机处理形成图像。
Lauterbur Mansfield
• 1973年，纽约州立大学 Lauterbur 首先提出了利用磁共振成像技术。
• 1977年，Mansfield提出了快速成像方法。（Lauterbur和Mansfield因上 述贡献分享了 2003 年度Nobel 生理医学奖）
• 1992年，BELL实验室的Ogawa提出了BOLD fMRI技术，开启了功能磁共振研 究领域
缺点 • 运动敏感 • 对水的浓度要求高 • 有禁忌症
多参数成像
任意方位成像
高对比成像，详尽解剖信息
全身成像
多模态成像
Structure image
Cerebrovascular
DTI
BOLD fMRI
MRS
产业状态
• 三大跨国公司 GE, Siemens, Philipus
• 国内公司 上海“联影” 苏州“朗润” …
SUCCESS
THANK YOU
2019/6/13
翻转角FA
• 射频脉冲时间的长短、强度的大小决定了进动角度 的大小。
• FA=γB1t • 射频脉冲强度越大，翻转角度改变越快。 • 射频脉冲施加时间越长，翻转角度越大。
弛豫
• 射频脉冲一停止，组织磁化恢复原来的状态， 即发生弛豫（Relaxation）。
磁化矢量M
B0
Direction of nuclear magnetic moment
Direction of applied magnetic field
Larmor频率
氢原子核在不同场强中的共振频率
静磁场强度（T） 共振频率（MHz）
来自百度文库
0.15
6.4
0.2
8.5
0.3
12.8
0.5
21.3
0.6
What ？
定义：磁共振成像是利用射频（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，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。
磁共振成像过程
• 人体未进入静磁场，体内氢质子群磁矩自然无规律排 列；
• 磁场强度影响。磁场强度增大使共振频率增大， T1弛豫时间随之延长。
横向弛豫
横向弛豫
• 射频脉冲停止，横向磁化向量开始逐渐消失的过程。横 向弛豫不是能量变化的过程，是进动相位失去的过程。
• 横向磁化向量逐渐消失的过程称横向弛豫时间（T2）。 • 其衰减过程也表现为一个指数曲线，与 T1 不同的是递
目前的影像技术
• PET：使用对比剂，放射性同位素 • CT：对人体有辐射 • 脑电图EEG：高时间分辨率，低空间分辨率 • 脑磁图MEG：高时间分辨率，低空间分辨率，贵 • MRI：最流行成像方法
磁共振优缺点
优点 • 软组织对比度好 • 多参数成像 • 任意方位断层 • 时空分辨率较高 • 安全无辐射 • 不使用对比剂 • 全身成像 • 提供结构、代谢信息
• 人才需求 高校 公司 医院 国家医疗器械检测单位 出国
磁共振历史
• 1946年 ，美国加州斯坦福大学的 Bloch 和麻省哈佛大学的Purcell分别 发现了物质的核磁共振现象。应用于化学分析，共享1952年诺贝尔物理奖。
Felix Bloch
Edward Purcell
Paul C.
Peter.
减曲线。 • T2值被定义为横向磁化向量从最大到其原来 37% 的时
• 磁共振成像时受检脏器的每一个质子都要经过 反复的RF激发和弛豫过程。
• 弛豫有纵向弛豫和横向弛豫。
纵向弛豫
纵向弛豫
纵向弛豫
• 射频脉冲停止，纵向弛豫恢复到原来大小平衡的状态， 纵向弛豫是能量变化的过程。
• 纵向弛豫是一个从零状态恢复到最大值的过程。 • 纵向磁化向量恢复原来数值所经历的时间过程称纵向弛
磁共振成像原理
李焕杰 生物医学工程系 hj_li@dlut.edu.cn
目标
• 为什么讲磁共振成像(Why) • 什么是磁共振成像(What) • 磁共振成像的数据处理方法
Why
• 大脑是最重要的中枢神经系统 • 2%的体积，20%的能量消耗 • 21世界“脑科学”被提上了重要日程，世界各
国已启动多项脑研究计划，
25.5
1.0
42.6
1.5
63.9
2.0
85.3
3.0
127.8
磁共振
• 人体组织在强磁场内会产生净磁化，组织磁化的程度 取决于磁场强度，与磁场强度成正比。组织磁化的方 向与主磁场方向相同，是纵向磁化。
• 组织磁化是产生MR信号，形成图像的前提。
磁共振
共振条件
人体进入磁体，组织被磁化，氢质子磁矩有规律排 列时，在主磁场垂直方向施加射频脉冲，当 RF 脉 冲等于质子的进动频率时，质子能吸收 RF 脉冲， 发生质子能态跃迁，产生核磁共振，使组织磁化向 量位置移动，围绕主磁场方向的进动角度发生改变。
原子核自旋
自旋条件
• 质子数+中子数≠偶数 • 最常用原子为1H
无外加磁场B0
低能态，数目多 高能态，数目少
方向随机 无磁化矢量
有外加磁场B0
氢质子的磁矩是如何变化的
处于强磁场内的质子并非静止地向两个方向平行排列，进行陀螺式的摇摆 样运动，质子磁矩这种旋转运动称为进动（Precession），其旋转频率称 共振频率（larmor频率）。
豫时间（T1）。 • 纵向弛豫过程表现为一种指数递增曲线。 • T1值被定义为从零恢复到原来纵向磁化向量63%的时间。
4-5倍的T1值时间才能达到完全恢复。 • 人体各种组织因组成成份不同而具有不同的T1值。
影响T1的因素
• 不同组织分子结构T1弛豫时间不同，由它们本 身 进 动 频 率 不 同 所 决 定 。 大 部 分 组 织 T1 值 在 200-300msec之间，（如：脂肪质子的弛豫比水 分子要快，T1时间就短，脂肪T1为100-200ms。 纯水为3000ms，组织含水越多，T1时间越长。