磁共振成像原理ppt课件
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MR成像原理PPT课件
它不能被直接测得。
2021/3/9
8
把病人放入磁体后发生了什么呢？
我们给病人发射一个短促的电
磁波，称之为射频脉冲﹝RF脉冲﹞,
其目的是要扰乱沿外磁场方向宁静
进动的质子。并非任何一种RF 脉冲
都能扰乱质子的排列状态。对此，
我们需要一个特殊的、能够与质子
交换能量的RF 2021/3/9 脉冲。
9
当质子频率与射频脉冲频率相同时
2021/3/9
20
把T1 与T2 曲线连接起来，类似一座具 有斜坡的山，登山比滑下去或跳下去
所用的时间要长。这有助于记住正常情 况下T1 长于T2
2021/3/9
21
小结
--- 质子像小磁棒。
--- 在外磁场里，质子的排列方式是平行或反平
行于外磁场。
-- 低能状态（平行）的排列方式占优势，因此
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在RF 脉冲中止后，质子失去相位一致性、失去同 步化。当您从上面整体地来看这些失相位的质子 时（画在图的下部），就会看到质子如何呈扇形 散开。呈扇形散开时，指向同一方向越来越小， 因而横向磁化减少。
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在RF 脉冲中止后，以横向磁化对时间 画一曲线，就可以得到一条像图上所画 的曲线，称为T2 曲线
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11
当 施 加
RF 脉 冲 后， 质 子 会 发 生 什 么 变 化 呢？
﹝a﹞ 射频脉冲与质子交换能量， 一些质子被升到一个较高的 能级水平 如图﹝b﹞中指向下方的两个质子
﹝b﹞实际上Z 轴磁化减少，因为指向下方的质子“中和”等数 目的指向上方的质子。纵向磁化从6减到2
2021/3/9
12
MRI成像原理及序列概述PPT课件
MRI成像原理及序列概 述
放射科 王岩
1
MRI的来源与发展
Nuclear magnetic resonance， NMR(核磁共振)是一种核物理现象， 1946年Bloch与Purcell报道了这种 现象，并应用于波谱学。1973年 Lauterbur发表了MRI技术，应用 于医学领域。 广泛使用较晚，原因：太慢
2
磁共振：具有磁性的原子核处在外界静磁 场中，并用一个适当频率的射频电磁波 来激励这些原子核，从而使原子核产生 共振，向外界发出电磁信号的过程。
磁共振成像：利用磁共振原理探测人体内 不同部位的信号，并形成图像。
3
影像诊断方式对比
普通X线：主要以形态学变化来诊断疾病 CT：以形态学和密度差异来诊断疾病 MRI：以形态学、多种信号差异、密度 差异来诊断
32
个人观点供参考，欢迎讨论！
加权分类 T2WI（城里人花样繁多） T1WI（乡下人稳重可靠） PDWI（城乡结合部忽视）
11
化妆品
附加功能 Fsat、STIR、探针技术、水抑制 这些都是用来化妆的，不论如何，人还 是那个人 乱花渐欲迷人眼 提纲挈领，把握关键
12
我院使用的诊断序列：
常规序列
T2WI：SE序列T2加权成像 T1WI：SE序列T1加权成像 FLAIR序列：快速液体衰减反转恢复序列 MRA：血管成像 EPI-T2*WI:FE序列为基础的T2加权序列
13
选用序列
T1-FLAIR：质子密度加权为基础的水抑制 DWI：弥散加权成像 PWI：灌注成像（超急性脑梗塞专用） 重T2 水成像:显示第七八对颅神经及脑室水 成像 脂肪抑制序列（STIR、 FatSat）
14
没有购买及安装的序列
放射科 王岩
1
MRI的来源与发展
Nuclear magnetic resonance， NMR(核磁共振)是一种核物理现象， 1946年Bloch与Purcell报道了这种 现象，并应用于波谱学。1973年 Lauterbur发表了MRI技术，应用 于医学领域。 广泛使用较晚，原因：太慢
2
磁共振：具有磁性的原子核处在外界静磁 场中，并用一个适当频率的射频电磁波 来激励这些原子核，从而使原子核产生 共振，向外界发出电磁信号的过程。
磁共振成像：利用磁共振原理探测人体内 不同部位的信号，并形成图像。
3
影像诊断方式对比
普通X线：主要以形态学变化来诊断疾病 CT：以形态学和密度差异来诊断疾病 MRI：以形态学、多种信号差异、密度 差异来诊断
32
个人观点供参考，欢迎讨论！
加权分类 T2WI（城里人花样繁多） T1WI（乡下人稳重可靠） PDWI（城乡结合部忽视）
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化妆品
附加功能 Fsat、STIR、探针技术、水抑制 这些都是用来化妆的，不论如何，人还 是那个人 乱花渐欲迷人眼 提纲挈领，把握关键
12
我院使用的诊断序列：
常规序列
T2WI：SE序列T2加权成像 T1WI：SE序列T1加权成像 FLAIR序列：快速液体衰减反转恢复序列 MRA：血管成像 EPI-T2*WI:FE序列为基础的T2加权序列
13
选用序列
T1-FLAIR：质子密度加权为基础的水抑制 DWI：弥散加权成像 PWI：灌注成像（超急性脑梗塞专用） 重T2 水成像:显示第七八对颅神经及脑室水 成像 脂肪抑制序列（STIR、 FatSat）
14
没有购买及安装的序列
MRI成像原理ppt课件
46
典型病例介绍
• 脑膜瘤
47
典型病例介绍
• 脑膜瘤 同一病例 ＋C
48
典型病例介绍
• 脑膜瘤
Hale Waihona Puke 49典型病例介绍• 脑膜瘤 同一病例 ＋C
50
典型病例介绍
• 脑膜瘤
51
典型病例介绍
• 脑膜瘤 同一病例 ＋C
52
典型病例介绍
• 脑膜瘤
53
典型病例介绍
• 脑膜瘤
54
典型病例介绍
• 小结：脑膜瘤系脑外肿瘤，特点：（1）、 略呈长T1WI/T2WI较均匀性信号改变，有 钙化时可见斑点状无信号区。（2）、脑组 织有“扣压征”。（3）、可有或无水肿， 多数无水肿。（4）、强化后呈均匀性明显 强化。（5）、宽基底与脑膜相连。（6）、 可见脑膜“尾征”。
23
怎样看磁共振图像
• • • • • • • （2）、根据TR、TE长短区别： △短TR、短TE、 T1WI加权像。 （TR<500、TE<30），高场可变。 △、长TR、长TE、 T2WI加权像。 （TR>500、TE>30），高场可变。 △长TR，短TE质子密度加权像。 （TR>500、TE<30），高场可变。
63
典型病例介绍
• 垂体腺瘤
64
典型病例介绍
• 垂体腺瘤
65
典型病例介绍
• 垂体腺瘤 同一病例 ＋C
66
典型病例介绍
• 垂体腺瘤征象小结 • 1、瘤体直径大于1CM。 • 2、瘤体多呈等T1WI略长T2WI信号改变； 囊变时呈长T1WI、 T2WI信号改变；出血 时呈短T1WI、 T2WI信号改变。 • 3、瘤体多有“卡腰征”。 • 4、强化呈均匀性强化，囊变者呈环状强化 • 5、向上推压视神经，向下突入蝶窦。
最全的医学成像原理磁共振成像PPT课件
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• （三）横向驰豫 • 1．横向驰豫机制 • MXY 的形成是由于射频脉冲激发后，自旋质子处于激发态并在XY 平面继续绕Z
轴进动，其相位趋于一致而叠加形成宏观磁化矢量。在磁场中，每个自旋都受到 静磁场B0 和临近自旋磁矩产生的局部磁场的影响。 • （三）横向驰豫 • 1．横向驰豫机制 MXY 的形成是由于射频脉冲激发后，自旋质子处于激发态并在 XY 平面继续绕Z 轴进动，其相位趋于一致而叠加形成宏观磁化矢量。在磁场中， 每个自旋都受到静磁场B0 和临近自旋磁矩产生的局部磁场的影响。
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• 2．横向驰豫时间 90°RF 脉冲关闭后，在XY 平面内的MXY 以T2速率特征进行 驰豫，呈指数衰减曲线形式，如下图所示。
第30页/共81页
• T2驰豫过程符合： • 式中：MXY（t）为t 时刻的横向磁化矢量值，M0为平衡态的磁化矢量值，t 为
驰豫时间，T2 为驰豫时间常数。 • 上式中当t＝T2时，MXY＝M0e-1=37% M0，即MXY 衰减至最大值的37％时所
• 1．空间分辨力低 与X 线摄影、CT 等成像技术相比，MR 图像的空间分辨 力较低。
• 2．成像速度慢 不利于为危重病人及不合作病人的检查。 • 3．禁忌证多 装有心脏起搏器、动脉瘤夹、金属假肢等病人不宜进行MRI
检查。 • 4．不能进行定量分析 因MRI 不能对成像参数值进行有效测定，所以不能
第19页/共81页
第20页/共81页
二、自旋质子弛豫
• （一）驰豫的概念 • 驰豫（relaxation）：是指自旋质子
的能级由激发态恢复到它们稳定态 （平衡态）的过程。 • 驰豫过程包含着同步发生但彼此独立 的两个过程：①纵向驰豫 （longitudinal relaxation）；②横 向驰豫（transverse relaxation）
• （三）横向驰豫 • 1．横向驰豫机制 • MXY 的形成是由于射频脉冲激发后，自旋质子处于激发态并在XY 平面继续绕Z
轴进动，其相位趋于一致而叠加形成宏观磁化矢量。在磁场中，每个自旋都受到 静磁场B0 和临近自旋磁矩产生的局部磁场的影响。 • （三）横向驰豫 • 1．横向驰豫机制 MXY 的形成是由于射频脉冲激发后，自旋质子处于激发态并在 XY 平面继续绕Z 轴进动，其相位趋于一致而叠加形成宏观磁化矢量。在磁场中， 每个自旋都受到静磁场B0 和临近自旋磁矩产生的局部磁场的影响。
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• 2．横向驰豫时间 90°RF 脉冲关闭后，在XY 平面内的MXY 以T2速率特征进行 驰豫，呈指数衰减曲线形式，如下图所示。
第30页/共81页
• T2驰豫过程符合： • 式中：MXY（t）为t 时刻的横向磁化矢量值，M0为平衡态的磁化矢量值，t 为
驰豫时间，T2 为驰豫时间常数。 • 上式中当t＝T2时，MXY＝M0e-1=37% M0，即MXY 衰减至最大值的37％时所
• 1．空间分辨力低 与X 线摄影、CT 等成像技术相比，MR 图像的空间分辨 力较低。
• 2．成像速度慢 不利于为危重病人及不合作病人的检查。 • 3．禁忌证多 装有心脏起搏器、动脉瘤夹、金属假肢等病人不宜进行MRI
检查。 • 4．不能进行定量分析 因MRI 不能对成像参数值进行有效测定，所以不能
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第20页/共81页
二、自旋质子弛豫
• （一）驰豫的概念 • 驰豫（relaxation）：是指自旋质子
的能级由激发态恢复到它们稳定态 （平衡态）的过程。 • 驰豫过程包含着同步发生但彼此独立 的两个过程：①纵向驰豫 （longitudinal relaxation）；②横 向驰豫（transverse relaxation）
磁共振成像基本原理PPT课件
射频脉冲与磁化矢量
射频脉冲
向样品发射特定频率的射频脉冲，使磁化矢量发生旋 转。
磁化矢量旋转
射频脉冲使磁化矢量从一个静息态旋转到另一态，产 生能量变化。
信号的产生
磁化矢量回到静息态时释放能量，被探测器接收并转 换为可测信号。
信号的接收与处理
接收线圈
环绕在样品周围的接收线圈用于接收磁共振信号。
信号处理
超高场强磁共振成像
超高场强磁共振成像技术使用大于或等于7 特斯拉（T）的磁场进行成像。超高场强设 备在图像质量和分辨率方面具有显著优势， 能够提供更深入的生理和病理信息，有助于 疾病的早期诊断和精准治疗。
功能与分子影像学在技术利用磁场变化 来研究大脑和其他器官的功能活动。通过测 量血液氧合状态的变化，fMRI可以揭示大脑 在执行特定任务时的活动模式。此外，fMRI 还可以用于研究其他器官的功能和疾病进程。
射频电磁场安全
射频电磁场是磁共振成像过程中产生的另一种能量形式， 需要确保其强度符合国际和国家安全标准，避免对患者的 健康造成潜在影响。
热安全
在磁共振成像过程中，设备会向人体发射射频脉冲，这些 脉冲会产生热量。因此，需要监测和限制患者的体温升高， 确保热安全。
磁共振成像质量控制
01
图像分辨率
图像分辨率是磁共振成像质量的重要指标之一。为了获得高质量的图像，
参数优化
根据不同的扫描目标和需求，优化扫描序列中的参数，如磁场强度、射频脉冲的频率和持续时间等，以提高图像 质量和分辨率。
04
磁共振成像设备
磁体系统
01
02
03
磁体类型
超导磁体、永磁磁体和常 导磁体等。
磁场强度
磁场强度决定了成像质量， 通常在0.5-3.0特斯拉之间。
磁共振成像技术PPT课件
13
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。
14
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。
5
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。
15
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
16
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。
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。
5
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
16
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 ppt课件
化学交换饱和转移成像（Chemical Exchange Saturation Transfer，CEST）：通过测量化学交换过程中产生的磁共振 信号来反映组织内的特定代谢物浓度，常用于神经退行性疾 病和肿瘤的研究。
05 磁共振的优势与局限性
优势
无电离辐射
磁共振成像技术利用磁场和射频脉冲，而 不是X射线，因此没有电离辐射，对病人
磁场均匀度
为了保证检测结果的准确性，磁体 系统需要提供高均匀度的磁场环境 。
射频系统
发射器
射频系统中的发射器负责 产生高频电磁波，用于激 发人体内的氢原子核。
接收器
接收器负责接收氢原子核 返回的信号，并将其转换 为可供计算机系统处理的 电信号。
射频线圈
射频线圈是发射和接收电 磁波的重要部件，其设计 和性能对信号质量和成像 质量有重要影响。
研究和发展分子成像技术，实现从分子水平上对疾病进行早期诊断 和疗效评估。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
磁共振的发展历程
1946年，美国科学家Bloch和Purcell 共同获得了诺贝尔物理学奖，因为他 们发现了核磁共振现象。
1977年，美国科学家Mansfield和 Maudsley开发出了基于快速扫描的 磁共振成像技术，大大缩短了成像时 间。
1971年，美国科学家Damadian发明 了第一台核磁共振成像仪，并获得了 专利。
无害。
高软组织分辨率
磁共振成像能够清晰地显示软组织结构， 对于脑、关节、肌肉等部位的病变诊断具
有优势。
多参数成像
磁共振成像可以获取多种参数，如T1、T2 、质子密度等，从而提供丰富的诊断信息 。
功能成像
除了结构成像外，磁共振还可以进行功能 成像，如灌注成像和弥散成像，有助于疾 病的早期诊断和预后评估。
05 磁共振的优势与局限性
优势
无电离辐射
磁共振成像技术利用磁场和射频脉冲，而 不是X射线，因此没有电离辐射，对病人
磁场均匀度
为了保证检测结果的准确性，磁体 系统需要提供高均匀度的磁场环境 。
射频系统
发射器
射频系统中的发射器负责 产生高频电磁波，用于激 发人体内的氢原子核。
接收器
接收器负责接收氢原子核 返回的信号，并将其转换 为可供计算机系统处理的 电信号。
射频线圈
射频线圈是发射和接收电 磁波的重要部件，其设计 和性能对信号质量和成像 质量有重要影响。
研究和发展分子成像技术，实现从分子水平上对疾病进行早期诊断 和疗效评估。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
磁共振的发展历程
1946年，美国科学家Bloch和Purcell 共同获得了诺贝尔物理学奖，因为他 们发现了核磁共振现象。
1977年，美国科学家Mansfield和 Maudsley开发出了基于快速扫描的 磁共振成像技术，大大缩短了成像时 间。
1971年，美国科学家Damadian发明 了第一台核磁共振成像仪，并获得了 专利。
无害。
高软组织分辨率
磁共振成像能够清晰地显示软组织结构， 对于脑、关节、肌肉等部位的病变诊断具
有优势。
多参数成像
磁共振成像可以获取多种参数，如T1、T2 、质子密度等，从而提供丰富的诊断信息 。
功能成像
除了结构成像外，磁共振还可以进行功能 成像，如灌注成像和弥散成像，有助于疾 病的早期诊断和预后评估。
磁共振成像原理(经典)-ppt
饱和现象(Saturation) 自旋核系统对射频能量的吸收减少 或完全不能吸收，导致NMR信号减 小或消失的现象 化学位移（chemical shift) 由化学环境不同而引起的共振频率 偏移的现象
MRI中的弛豫 • 原子核系统从受激的不平衡态向 平衡态恢复的过程 • 包括两方面: 纵向磁化分量MZ的恢复 横向磁化分量 MXY的衰减
两种能态自旋粒子分布
两种能态自旋粒子分布
两种能态自旋粒子分布
两种能态自旋粒子分布
两种能态自旋粒子分布
原子核系的静磁学
原子核系的静磁学
原子核系的静磁学
剩余自旋与净磁化 • 剩余自旋：平衡磁场中上旋态核磁 矩与下旋态核磁矩之差 • 净磁化：平行于磁场方向由剩余自 旋产生的磁化矢量（宏观 磁化矢量）
• 核磁矩在净磁场0中的运动
• • • • • 磁矩分解为Z轴、X-Y平面矢量 旋进过程中Z轴矢量方向不变 X-Y平面矢量绕Z轴方向不断变化 X-Y平面矢量相位随机 不形成宏观磁化矢量
进动时核磁矩各分量的运动
在静磁场中，核磁矩围绕0进动， 运动轨迹为圆锥 进动的特征频率——拉莫频率0 (Larmor frequency)
净磁化的产生
影响净磁化矢量的因素
净磁化矢量M：由于自旋的量子化分布，平 衡态样体在磁力线方向上形 成的稳定磁化矢量。
M=· B0· N/T
—常数 B0—磁场强度 N—单位体积样体质子数（组织质子密度） T—绝对温度
核磁矩在净磁场0作用下 产生力矩
= 0
核磁矩对时间的变化率
d B dt
180度脉冲的作用：使去相位状态（dephase)变为 在相位状态(inphase)
I KB0 e
磁共振成像(MRI)解剖PPT课件
局限性
检查费用较高、检查时间长、对 金属植入物敏感、部分患者不适 宜进行检查等。
02 MRI解剖学基础
头部MRI解剖
脑干与小脑
脑室与脑池
展示脑干和小脑的MRI图像，解释其 结构与功能。
介绍脑室和脑池的MRI表现，阐述其 临床意义。
脑皮质与髓质
通过MRI图像展示脑皮质和髓质的解 剖特点，解释其在神经系统中的作用。
信号产生与接收
通过施加射频脉冲，使原子核发生 能级跃迁并释放出能量，被探测器 接收并转化为电信号，再经过计算 机处理形成图像。
成像原理
利用不同组织对射频脉冲的吸收和 散射程度不同，通过测量磁场中原 子核的共振频率和相位信息，重建 出人体内部结构的图像。
MRI技术发展历程
1971年
第一台医用核磁共振成像仪问 世。
腹部MRI解剖
腰椎与肾脏
展示腰椎和肾脏的MRI图像，解释其在腹部结构中的功能。
肝脏与脾脏
通过MRI图像展示肝脏和脾脏的解剖特点，阐述其在消化系统中的作用。
03 正常MRI解剖图像展示
正常头部MRI解剖图像
总结词
展示大脑、脑干、小脑等结构
详细描述
正常头部MRI解剖图像可以清晰地展示大脑、脑干和小脑等重要结构，以及它们 之间的相互关系。这些结构包括灰质、白质、脑室和脑池等，对于诊断神经系统 疾病具有重要意义。
疗效评估
手术后或放化疗后，MRI 可用于评估肿瘤缩小或消 退的情况，监测疗效。
血管疾病的诊断与评估
动脉粥样硬化
MRI能够检测动脉粥样硬化的早期病变，对预防 心血管事件具有重要意义。
血管狭窄与阻塞
MRI能够评估血管狭窄和阻塞程度，为治疗方案 的选择提供依据。
检查费用较高、检查时间长、对 金属植入物敏感、部分患者不适 宜进行检查等。
02 MRI解剖学基础
头部MRI解剖
脑干与小脑
脑室与脑池
展示脑干和小脑的MRI图像，解释其 结构与功能。
介绍脑室和脑池的MRI表现，阐述其 临床意义。
脑皮质与髓质
通过MRI图像展示脑皮质和髓质的解 剖特点，解释其在神经系统中的作用。
信号产生与接收
通过施加射频脉冲，使原子核发生 能级跃迁并释放出能量，被探测器 接收并转化为电信号，再经过计算 机处理形成图像。
成像原理
利用不同组织对射频脉冲的吸收和 散射程度不同，通过测量磁场中原 子核的共振频率和相位信息，重建 出人体内部结构的图像。
MRI技术发展历程
1971年
第一台医用核磁共振成像仪问 世。
腹部MRI解剖
腰椎与肾脏
展示腰椎和肾脏的MRI图像，解释其在腹部结构中的功能。
肝脏与脾脏
通过MRI图像展示肝脏和脾脏的解剖特点，阐述其在消化系统中的作用。
03 正常MRI解剖图像展示
正常头部MRI解剖图像
总结词
展示大脑、脑干、小脑等结构
详细描述
正常头部MRI解剖图像可以清晰地展示大脑、脑干和小脑等重要结构，以及它们 之间的相互关系。这些结构包括灰质、白质、脑室和脑池等，对于诊断神经系统 疾病具有重要意义。
疗效评估
手术后或放化疗后，MRI 可用于评估肿瘤缩小或消 退的情况，监测疗效。
血管疾病的诊断与评估
动脉粥样硬化
MRI能够检测动脉粥样硬化的早期病变，对预防 心血管事件具有重要意义。
血管狭窄与阻塞
MRI能够评估血管狭窄和阻塞程度，为治疗方案 的选择提供依据。
磁共振成像(MRI)的基本原理PPT演示课件
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。
• 影响M的因素：静磁场强度、温度、自 旋密度（单位体积的自旋数）。
• 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
Y X
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
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，是很好的磁共振靶核。
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M1
M2
22
Z
M0 B1 X
Y
23
24
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。
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。
• 影响M的因素：静磁场强度、温度、自 旋密度（单位体积的自旋数）。
• 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
Y X
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
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。
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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，是很好的磁共振靶核。
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M1
M2
22
Z
M0 B1 X
Y
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24
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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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。
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” …
• 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
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；
• 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。
• 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.
• 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
磁共振成像原理
李焕杰 生物医学工程系 hj_li@
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，
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）
0.15
6.4
0.2
8.5
0.3
12.80.52源自.30.6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）。
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）。
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
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
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
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。