磁共振原理优秀课件

• 90ºRF脉冲停止后,因Ｔ１、Ｔ２的作用引 起的信号衰减，称为自由感应衰减(FID)
FID代表在横向测到的的振荡信号的 演变，将自旋-自旋相互作用及磁场不均 匀所引起的信号衰减时间称作T2*。
9.信号与MR波谱
• 在一个窄频率带的范围内，FID信号代表叠加 到一起的正玄振荡，用数学方法（傅里叶变换） 可把振幅随时间而变化的函数变成振幅随频率 变化的函数，即MR波谱。钟形波的波峰高度 （信号强度）代表质子密度。
• 激励射频光子的频率为质子的larmor频 率，后者由主磁场的场强决定，因此高、 低能态的差别与场强成正比。
N
8.磁共振信号
• 90ºRF脉冲使质子群净磁矩 旋进到XY平面,脉冲停止后, 横向磁化矢量的变化使得 RF线圈产生感应电动势 ， 这个感应电流即 MR信号。 由于受到Ｔ１、Ｔ２的影响， 该信号以指数曲线形式衰 减,称为自由感应衰减(FID)
• 各种正常组织和病变组织的Ｔ１、Ｔ２是不同的。 正常组织和病变组织氢原子的Ｔ１、Ｔ２受周围 环境（化学环境或磁环境）的影响，而改变了 氢质子的行为，进而改变了组织所发出的射频 波。
６、人体部分组织Ｔ１、Ｔ２值
７、核磁共振的量子物理学简介
• 低能态的质子被激励跃迁为高能态，以 及高能态衰减为低能态均为量子过程。
•人体组织中含有1H、13C、19F、23Na等元素， 有磁性的元素约百余种。
• 现今MRI中研究和使用最多的为1H（氢质 子），原因有：
– 1、1H的磁化最高的原子核； – 2、1H占人体原子数量的2/3（大部分位于水
和脂肪中）。
• 通常所指的MRI为氢质子的MR图像（或称 质子像）。
不同原子核的MRI特性
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MRI发展重大事件
电磁波谱图
1.核磁
• 永磁体：所有物质具有不同程度的磁性 （如铁、镍、钴、钆等），在其周围产 生磁场。
• 电磁：电子流过环形线圈，产生类似磁 铁棒的磁场。
• 质子、中子或质子 和中子数不成对的 原子核，高速自旋 （相当于正电荷在 环形线圈流过）时 产生磁场，称为核 磁。
• Ｔ１加权像、Ｔ２加权像、质子密度加权像。
２、质子密度加权像—PDW
• 如何设置参数才能得到质子密度加权像？ 通过抑制组织的Ｔ１和Ｔ２加权特性，就可以 得到质子密度加权像。 ①ＴＲ﹥﹥Ｔ１ ②ＴＥ＜＜Ｔ２
Fo
FT
0
t
Time
Fo
FT
t
Fo Fo+1/ t
Frequency
Fo
DF= 1/ t
二、自旋回波序列－ＳＥ
Байду номын сангаас
180 90
回波
180
90
回波
TE TR
TE：回波时间 TR：重复时间
1、自旋回波序列成像理论
• 由于磁场的不均匀使 90º脉 冲 后 的 宏 观 净 磁矩很快相位离散, 即去相位；在TE/2后, 施加180ºRF脉冲使质 子群离散的相位又相 互趋向一致，称为相 位重聚,并出现可测 量的MR信号。
M
3.拉莫尔进动
• 氢质子自旋的同时， 又沿主磁场B0方向作 圆周运动，将质子磁 矩的这种运动称为进 动或旋进。
• 在主磁场中宏观磁矩 像单个质子磁矩那样 作旋进运动，其频率 用larmorg公式表示。
方程
• ｆ＝ｒ·Ｂ０/２π ｆ：进动的频率 Ｂ０：主磁场强度 ｒ：旋磁比（对于每一种原子核 是恒定的常数）
4.共振
• 共振现象为能量传递 过程，当驱动者能源 频率与被激励者固有 频率相一致时，就发 生共振现象。
• 在MR成像中，被激励 者是氢质子团，激励 者是射频脉冲。
• 在主磁场中顺主磁场 方向的质子处于低能 态，逆主磁场方向的 质子处于高能态。
M
• 在主磁场中，以larmor频率施加射频脉冲，被 激励的质子从低能态跃迁至高能态，出现核磁 共振(只有射频脉冲的频率与质子群的旋进频 率一致时，才能出现共振)。
①从微观角度来说，磁共振现象是低能级的质子获得 能量跃迁到高能级。
②从宏观的角度来说，磁共振现象的结果是使宏观纵 向磁化矢量发生偏转。偏转的角度与射频脉冲的能量 有关，能量越大偏转角度越大；而射频脉冲能量的大 小与脉冲强度及持续时间有关
• 在MRI技术中使用较多的是90°、180°射频脉 冲，在梯度回波脉冲序列时使用的是＜90°射 频脉冲。
９０°射频脉冲的作用
• 处于平衡状态的净磁 矩,并不能产生ＭＲ信 号，该磁矩Ｍ在具有 拉莫尔频率的90ºRF脉 冲的激励下旋进到XY 平面,也即垂直于主磁 场的方向，产生横向 的宏观磁化矢量。（） Ｍ的方向和大小的变 化取决于射频脉冲的 强度和时间。
180°射频脉冲的作用
• 施加180°射 频脉冲后，质 子群的宏观磁 化矢量与B0平 行，方向相反， 横向磁化矢量 MＸＹ为零。
５、核磁弛豫
• 射频脉冲停止后,已 吸收能量发生共振的 质子群磁矩释放能量, 回到原平衡状态的过 程称核磁弛豫（固 有）。弛豫过程用两 个时间来表示，即纵 向弛豫Ｔ１ 、横向弛 豫Ｔ２ 。弛豫过程表 现为一种指数曲线。
• Ｔ１弛豫是质子群通过释放已吸收的能量以恢 复到原来平衡状态的过程。
• ９０°射频脉冲的一个作用是激励质子群使之 在同一方位、同步旋进（相位一致），横向磁 化矢量最大；射频脉冲停止后，质子群同步旋 进变为异步，横向磁化矢量由最大减小到零， 称为去相位。
• ＭＲＩ与ＣＴ一样，是人体剖面的数字图像。
• ＭＲＩ是多参数成像，每个体素的亮度灰阶值 与Ｔ１、Ｔ２、质子密度以及流动液体参数有关， 而ＣＴ只与组织的Ｘ线衰减有关。
• 人体不同组织有其各自的Ｔ１、Ｔ２、质子密度， 这是ＭＲＩ区分正常与异常以及诊断疾病的基 础。
• 加权像：人们通过调节重复时间ＴＲ和 回波时间ＴＥ，以得到突出某个组织特 征参数的图像，这种图像被称为加权像 ＷＩ。
2.磁化（原子核在外加磁场中）
• 磁场用磁矩（m）来表示，磁场有其强度、 方向和方位。
• 主或静磁场：外加磁场，用矢量Ｂ０表示。
• 将生物组织置于主磁场中，则质子磁矩方 向发生变化，结果是较多的质子磁矩指向 与主磁场方向相同，而较少的质子与B0方 向相反，与B０方向相反的质子具有较高 的位能。常温下，顺主磁场排列的质子数 目较逆主磁场排列的质子稍多（约10-6） 因此，出现与主磁场B０方向一致的净宏 观磁矩Ｍ（宏观磁化矢量，MRI研究和讨 论的主要是其变化规律）