MRI基本知识及技术进展.ppt

脉冲线圈
• 发射线圈和接收线圈可为同一个线圈；
• 阵列（相控阵）线圈由多个子线圈（单元）构成， 同时需要多个采集通道。
计算机系统及辅助设备
• 计算机系统 (MRI仪的大脑) • 脉冲激发 • 信号采集 • 数据运算 • 图像显示 等等
• 其他辅助设备 检查床、制冷系统、相机等
基本原理
MR成像基本过程
– 低能级：与主磁场平行且方向相同 – 高能级：与主磁场平行且方向相反
进入主磁场后 人体质子的磁化状态
• 低能级略多于高能级
• 形成与主磁场方向一 致的宏观磁化矢量
进动和进动频率
自旋运动＋旋转摆动（进动）
• 进动： 有序排列的质子 沿旋转轴呈锥形旋转。
• 进动频率 质子每秒钟进动的次数。
进动和进动频率
MRI的临床应用
磁共振成像
（Magnetic Resonance Imaging ,MRI）
是利用原子核在磁场内共振产生信号经重建成像的 一种影像技术。是继CT之后医学影像技术的又一重大 进展。
以前称为“核磁共振”，其实，“核”指的是原子 核，而不是放射性核素。为了避免人们产生恐惧心理 ，与核素成像混淆，现已将核磁共振成像改称为“磁 共振成像”。
MR成像基本过程
是将人体置于一定的磁场中 发射射频脉冲（激发人体内原子核，引起核磁共振）
梯度系统的主要作用
• 进行空间定位编码 • 产生MR回波（梯度回波） • 施加扩散加权梯度场 • 进行流体补偿 • 进行流动液体相位编码
梯度系统的主要性能指标
• 梯度场强
– 定义：单位长度内磁场强度的差别 – 目前1.5TMRI：>25mT/m（>120mT/m.s）
• 切换率
– 定义：单位时间及单位长度内梯度磁场强度的变化率 – 梯度线圈性能对MR超快速成像至关重要 – 梯度磁场的剧烈变化可引起周围神经刺激
< 90°称为小角度脉冲； 180°脉冲则使其方向相反。
Z
Bo
Z
Bo
Y
Y
X
X
90°射频脉冲的效应
• 纵向磁化矢量等于零 • 得到最大的横向磁化矢量
90°射频脉冲的效应
• 90 °脉冲产生的宏观磁化矢量大小与脉冲 激发前的宏观纵向磁化矢量大小呈正相关；
• 平衡状态下宏观纵向磁化矢量大小与组织中 质子的含量呈正相关。
MR成像基本过程
是将人体置于一定的磁场中 发射射频脉冲（激发人体内原子核，引起核磁共振） 终止射频脉冲（原子核释放能量，接受器收录能量）
经电子计算机处理获得图像
磁共振仪基本硬件
• 主磁体 • 梯度系统 • 射频系统 • 计算机系统及其它辅助设备
主磁体
• 类型 – 永磁型 – 电磁型 • 常导磁体 • 超导磁体
核磁共振：
在MR成像中，能量接收者为生物组织中的 氢原子团，供应者为外加的射频脉冲(电磁波） 。射频脉冲的频率（能量）只有与质子群的旋 进频率一致时，才能出现共振。
生物组织处在不同的磁场环境中，其质子 群发生共振所需要的射频脉冲是不一致的。比 如在主磁场为1.0T时，只有42.5MHz的射频脉 冲频率，方能使质子群出现核磁共振。
如果原子核内的质子数和中子数均为偶数，则这 种原子核的自旋并不产生核磁，我们称这种原子核为 非磁性原子核。
反之，我们把自旋运动能产生核磁的原子核称为 磁性原子核。
磁性和非磁性原子核
磁性原子核需要符合以下条件： （1）中子和质子均为奇数； （2）中子为奇数，质子为偶数； （3）中子为偶数，质子为奇数。
梯度场强及切换率示意图1－2
• 梯度场强（mT/m）=梯度场两端的磁场强度差值/梯度 场的长度
• 切换率（mT/m.s）＝梯度场预定强度/t
脉冲线圈
• 发射线圈
– 作用：发射射频脉冲—>质子发生共振 – 其能量与其强度和持续时间有关
• 接收线圈
– 接收人体内发出的MR信号； – 距离检查部位越近，信号越强 – 线圈内体积越小，噪声越低
用于人体磁共振成像的原子
• 通常选择1H作为人体磁共振成像的原子核
–人体中1H的含量最多，占原子核总数的2/3 –1H的磁化率最高
进入主磁场前 人体质子的磁化状态
• 每个质子产生一个小磁场 但排列杂乱无章
• 磁化矢量相互抵消 不产生宏观的磁化矢量
进入主磁场后 人体质子的磁化状态
• 排列不再杂乱无章 规律排列 • 两种状态：
主磁体
• 场强 主磁场的场强可采用高斯 （Gauss，G）或特斯拉 （Tesla，T）来表示； 1T＝10000G 地球磁场约为0.5G T是目前磁场强度的法定单位
–超低场机：<0.2T –低场机：0.2~0.5T –中场机：0.5T~1.0T –高场机：1.0T~2.0T –超高场机：>2.0T
• 进动频率：也称Larmor频率（ω） ω =γ.B0 其中γ为磁旋比，B0为主磁场强度
• 对于特定原子核 γ为常数， 质子的γ为42.5MHz/T
• 低能级>高能级产生宏观的纵向磁化矢量 • 不同质子相位不同不产生宏观的横向磁化矢量
坐标系统
Z轴代表磁力线方向 XY轴为与Z轴垂直的平面
MR成像基本过程
是将人体置于一定的磁场中
发射射频脉冲（激发人体内原子核，引起核磁共振）
终止射频脉冲（原子核释放能量，接受器收录能量） 经电子计算机处理获得图像
射频脉冲
射频脉冲
• 发射与质子进动频率相一致的射频脉冲，使质 子吸收能量而发生共振。
• 射频脉冲能量的大小取决于其脉冲强度和持续 时间。
射频脉冲
90°脉冲：使得宏观纵向磁化矢量偏转90°，即 完全偏转到X、Y平面；
Βιβλιοθήκη Baidu是将人体置于一定的磁场中
发射射频脉冲（激发人体内原子核，引起核磁共振） 终止射频脉冲（原子核释放能量，接受器收录能量）
经电子计算机处理获得图像
磁
场
共振现象：能量从一个客体或系统传送给另 外一个，而接受者以与供应者相同的频率振动。 这种能量传送，只有在供应者发送的频率与接受 者本身固有的振动频率一致时，才能发生。
原子的结构
原子
原子核
质子 中子
电子
2H
自旋和核磁的概念
• 自旋： – 任何原子核总以一定的频率绕着自己的轴进行高 速的旋转
• 核磁： – 自旋形成电流环路，从而产生有一定大小和方向 的磁化矢量（磁场）
磁性和非磁性原子核
并非所有原子核的自旋运动均能产生核磁，根据 原子核内中子和质子的数目不同，不同的原子核产生 不同的核磁效应。