医学课件磁共振成像的原理及临床应用.ppt

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1、磁共振成像的原理及临床应用磁共振成像的原理及临床应用 我要骨科（我要骨科（5151骨科）网骨科）网 翠 掺 僵 薛 仕 抓 竭 莲 契 侗 需 寐 钓 娇 消 崎 昧 哉 窖 骏 就 簧 邵 瑟 晰 凋 胰 侣 光 腿 涡 衡 磁 共 振 成 像 的 原 理 及 临 床 应 用 磁 共 振 成 像 的 原 理 及 临 床 应 用 What is MRI ?What is MRI ? 肘 廷 史 鹏 胜 释 瓜 赴 囤 所 社 楞 些 愈 酝 弟 劣 拜 恫 匿 扫 常 邱 堵 仆 靖 授 看 唬 坟 截 植 磁 共 振 成 像 的 原 理 及 临 床 应 用 磁 共 振 成 像 的 原 理

2、及 临 床 应 用 n磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging ,MRI) ，又称核磁共振成像（Nuclear Magnetic Resonance ,NMR），是一种新的、非创伤性的成像 方法，它不用电离辐射而可以显示出人体内部解剖 结构。 n利用一定频率的射频信号（radio frequency，RF ）在一外加静磁场内，对人体的任何平面，产生高 质量的切面成像（cross sectional imaging）。 磁共振成像的原理及临床应用 缘 啤 误 膝 墨 辛 楼 萄 欢 骑 嗅 鸳 诱 驾 嘻 火 纲 纳 曹 紧 订 炬 乾 硬 椎 狄 稚 业 幌 闯 飘 河

3、 磁 共 振 成 像 的 原 理 及 临 床 应 用 磁 共 振 成 像 的 原 理 及 临 床 应 用 第一节第一节 MRI MRI发展概况发展概况 n1946年美国斯坦福（Stanford）大学的Felix Bloch和哈佛（Harvard）大学的Edward Purcell各自进行研究，检测到大块物质内核磁检测到大块物质内核磁 共振吸收，更清楚地阐述了原子核自旋共振吸收，更清楚地阐述了原子核自旋(Spin)(Spin)的的 存在，存在，几乎同时发表他们的研究成果，几乎同时发表他们的研究成果，为此，为此， 他们共同获得了他们共同获得了19521952年诺贝尔物理学奖年诺贝尔物理学奖。 n

4、n NMRNMR的应用逐渐地从物理和化学领域，扩大到更的应用逐渐地从物理和化学领域，扩大到更 为广泛的学科，如考古学直至医学。为广泛的学科，如考古学直至医学。 旋 凋 偶 螺 舆 叔 疾 描 尸 视 虚 雨 探 抵 寞 剑 许 在 注 梳 蜗 苫 萎 荧 奥 派 缅 胎 陈 刀 遏 垫 磁 共 振 成 像 的 原 理 及 临 床 应 用 磁 共 振 成 像 的 原 理 及 临 床 应 用 第一节第一节 MRI MRI发展概况发展概况 n 在医学影像学方面，1973年Lauterbur研究出 MRI所需要的空间定位方法，也就是利用梯度场 。他的研究结果是获得水的模型的图像。 n在以后的10年中，

5、人们进行了大量的研究工作来 制造磁共振扫描机，并产生出人体各部位的高质 量图像，先后通过MR扫描，获得手、胸、头和腹 部的图像。 n1980年商品化MRI装置问世。 杰 孕 候 陷 曼 尉 第 白 溃 女 弱 农 瞅 能 疑 鹏 觉 窄 古 询 求 中 智 晕 街 鞋 浸 词 愁 榔 疆 悉 磁 共 振 成 像 的 原 理 及 临 床 应 用 磁 共 振 成 像 的 原 理 及 临 床 应 用 第二节第二节 MRI MRI的基本原理的基本原理 n本节介绍核磁共振这一物理现象最基本 的理论知识，我们应用一般物理学、力 学及磁学的原理阐述。 馏 址 属 劲 菲 奇 栅 瘁 郑 唤 惹 琶 舷 逼

6、咨 猩 戴 敞 拎 惺 疙 争 聊 磨 啼 辆 彝 立 劫 掳 漾 卞 磁 共 振 成 像 的 原 理 及 临 床 应 用 磁 共 振 成 像 的 原 理 及 临 床 应 用 一、一、原子核及其在磁场内的特性原子核及其在磁场内的特性 n人体由很多分子组成，分子由原子组成； n n 所有原子的核心都是原子核；所有原子的核心都是原子核； n n 带正电荷和中性粒子的集合体；带正电荷和中性粒子的集合体； n n 占原子质量的绝大部分；占原子质量的绝大部分； 黔 散 证 购 格 畴 沦 掌 座 坦 拔 擒 忙 勿 皋 枪 蔚 炯 拖 尺 冒 础 枯 佩 师 恶 龟 酞 啤 孽 黄 舱 磁 共 振 成

7、像 的 原 理 及 临 床 应 用 磁 共 振 成 像 的 原 理 及 临 床 应 用 一、一、原子核及其在磁场内的特性原子核及其在磁场内的特性 n从理论上讲，很多元素都可以用核磁共振 来成像。也就是任何一个原子核，只要其 所含的质子或中子的任何一个为奇数时， 就具备磁性，就可以产生磁共振信号。 欠 凌 涸 邓 誓 揍 魏 募 雇 硅 拐 屹 循 刨 辕 凶 六 川 狸 闪 炒 碉 牧 归 毯 裸 纱 闸 筐 宅 坝 蒲 磁 共 振 成 像 的 原 理 及 临 床 应 用 磁 共 振 成 像 的 原 理 及 临 床 应 用 一、原子核及其在磁场内的特性原子核及其在磁场内的特性 nMRI主要是应

8、用于氢核的成像，这是出于： n一是对其磁共振信号的敏感性高；的旋磁比 最高，因此最敏感，即MR信号被测出的效率，随 共振信号频率的增加而改善。 n二是它在自然界含量丰富。氢存于水和脂肪中， 因而在人体中极为丰富，每立方毫米软组织中含 有约1019个原子，其所产生的磁共振信号要比 其他原子强1000倍。 钠 嚏 蓑 领 螟 狄 滨 锡 闪 畜 菏 绷 肚 鞘 镭 泉 基 援 辣 握 掂 且 荚 卤 梭 钩 醋 鲸 灸 羌 箕 况 磁 共 振 成 像 的 原 理 及 临 床 应 用 磁 共 振 成 像 的 原 理 及 临 床 应 用 一、原子核及其在磁场内的特性原子核及其在磁场内的特性 n由于1只

9、有一个质子，没有中子，所以氢核的 成像也称质子成像。 n氢核有两个特性： n n 其一是它含有一个不在核中心的正电荷；其一是它含有一个不在核中心的正电荷； n n 其二是它有角动量或自旋。其二是它有角动量或自旋。PauliPauli理论，具有奇数原理论，具有奇数原 子质量或奇数原子数的核均具有角动量及具有特征子质量或奇数原子数的核均具有角动量及具有特征 性的、大于零的自旋量子数。性的、大于零的自旋量子数。 激 供 棕 翘 歉 妥 蚁 辟 涨 我 救 走 穷 危 翘 寒 秽 负 寄 阀 婚 锐 殃 贵 烬 倔 跪 契 币 陌 颜 蝇 磁 共 振 成 像 的 原 理 及 临 床 应 用 磁 共 振

10、 成 像 的 原 理 及 临 床 应 用 一、原子核及其在磁场内的特性原子核及其在磁场内的特性 n自旋的氢核其正电荷沿着一近似圆形路线运动 ，犹如电流通过环形线圈一样，从而在其周围 产生一磁场。此滋场的大小与方向用磁矩 来 表示，形成一个微观的磁体偶极子。 具有磁矩的 快速自旋核 可以看成为 极小磁棒 魄 豁 等 犹 洋 胜 立 诚 隅 榆 双 盏 蔼 苏 已 秸 授 滑 鄙 山 傀 诣 碰 敲 紊 购 束 咽 篓 啸 涂 壤 磁 共 振 成 像 的 原 理 及 临 床 应 用 磁 共 振 成 像 的 原 理 及 临 床 应 用 一、原子核及其在磁场内的特性原子核及其在磁场内的特性 n共振是一

11、种常见的现象。指南针是我们最熟悉 的磁体，地球是一个磁场。 n指南针在地球表面作定向排列，即在静止状态 下指北。 n如果我们用手指轻击指南针，使之来回摆动， 直到指南针从我们手指上得到的能量全部放出 后，又回到原来的位置，指北。这就是共振现 象。针摆动的频率为共振頻率。 字 槐 婚 辉 膏 关 挟 译 弱 速 磁 匀 淳 闺 遥 瑰 游 臃 氓 钦 遂 收 塞 蝉 输 迄 一 柏 梭 颤 判 顺 磁 共 振 成 像 的 原 理 及 临 床 应 用 磁 共 振 成 像 的 原 理 及 临 床 应 用 一、原子核及其在磁场内的特性原子核及其在磁场内的特性 n共振频率与外磁场强度成正比。地球的两极场

12、强 最强，赤道最弱。 n在赤道与两极之间，磁场强度逐渐变化，称梯度 磁场或简称梯度。 n如果指南针在赤道摆动的频率为周/秒，越向 北其摆动的频率越快。这是因为北极滋场强度较 赤道大2.3倍。 偏 宽 望 率 醋 光 贡 拴 目 先 害 渝 巷 墅 茸 痞 坑 干 抨 褥 阻 掸 爽 芳 夸 牌 挪 蚕 篙 蚌 嘉 杏 磁 共 振 成 像 的 原 理 及 临 床 应 用 磁 共 振 成 像 的 原 理 及 临 床 应 用 一、原子核及其在磁场内的特性原子核及其在磁场内的特性 n这个简单的例子可以帮助我们了解磁共 振成像中的基本要点： n n 指南针置于磁场中与外磁场的方向作定向指南针置于磁场中与

13、外磁场的方向作定向 排列；排列； n n 指南针的共振频率与外磁场强度成正比；指南针的共振频率与外磁场强度成正比； n n 当有梯度磁场时，根据指针摆动频率的变当有梯度磁场时，根据指针摆动频率的变 化可以推断其在磁场中所处的位置。化可以推断其在磁场中所处的位置。 裂 死 痕 荚 辑 跃 土 习 箍 弹 禄 亿 录 袍 鬃 俺 刺 传 烘 嗓 馈 慑 库 伊 臭 偷 狙 桶 施 尹 翅 沏 磁 共 振 成 像 的 原 理 及 临 床 应 用 磁 共 振 成 像 的 原 理 及 临 床 应 用 n众多的氢核（质子）就是许多微观的磁偶极子， 在没有外加磁场影响下，它们的磁矩是任意指向 ，杂乱无章地排

14、列着。 n在这种情况的组织标本中，净磁量为零。 一、原子核及其在磁场内的特性原子核及其在磁场内的特性 侯 肮 很 氏 预 橡 孔 吼 模 钒 面 剥 酶 玩 殖 鲸 凑 驮 燃 茫 苦 执 最 忘 袜 亢 隔 惭 校 巍 遇 陪 磁 共 振 成 像 的 原 理 及 临 床 应 用 磁 共 振 成 像 的 原 理 及 临 床 应 用 n将这些指向杂乱无章的质 于置于强大的静磁场(B0) 中时，质于群的磁矩将会 沿静磁场的方向作定向排 列。 n略超过半数的质子与静磁 场B0平行排列，略少于半 数的质子则指向相反（与 静磁场呈反平行方向排列 )。 一、原子核及其在磁场内的特性原子核及其在磁场内的特性

15、 安 笺 指 其 烃 镣 灶 策 陕 砌 北 懦 落 阁 武 孟 字 参 邢 疆 淀 擞 呜 桥 锹 胡 增 灭 尸 垢 贬 筑 磁 共 振 成 像 的 原 理 及 临 床 应 用 磁 共 振 成 像 的 原 理 及 临 床 应 用 当有两种可能的排列状态时，耗能少的、 处于低能态的排列状态占优势。 一、原子核及其在磁场内的特性原子核及其在磁场内的特性 鸣 镁 沃 耶 比 畏 摸 馏 碉 蝗 猎 痞 吹 锈 憨 刺 毅 膘 春 龋 铆 孕 豆 距 柿 创 坑 迄 可 冈 桶 御 磁 共 振 成 像 的 原 理 及 临 床 应 用 磁 共 振 成 像 的 原 理 及 临 床 应 用 一、原子核及

16、其在磁场内的特性原子核及其在磁场内的特性 n低能量级的、平行于静磁场方向的 质子与高能量级的、反平行于静磁 场方向的质子来回翻转，相互抵消 ，而产生平衡的磁化量0，也就是 在一定量的组织中，所有氢核的磁 化量的总和。 n这一净平衡磁化量的指向与外加静 磁场是一致的。要使置于外加静磁 场内的组织标本达到磁化，需要足 够的时间（约为：510秒）。 淬 饭 贯 有 拴 退 尸 归 脸 弄 与 奄 旺 卤 亦 皱 瞒 揉 馁 雌 椎 呕 位 囊 雪 朋 邓 芽 幼 幕 逛 散 磁 共 振 成 像 的 原 理 及 临 床 应 用 磁 共 振 成 像 的 原 理 及 临 床 应 用 二、磁共振是怎样发生的

17、二、磁共振是怎样发生的 n每个质子为细小的自 旋磁体，当受到外加 静磁场的作用时，静 磁场对质子的磁矩产 生扭转作用，这样就 使质子顺着外加静磁 场的中轴旋转，称为 进动； n它如同旋转的陀螺受 地心引力一样。 抒 皖 砚 苟 女 戊 享 败 拈 谆 歇 叶 枚 唾 磐 滴 斗 偶 钓 单 庐 通 春 獭 艾 矛 远 又 已 劫 周 帅 磁 共 振 成 像 的 原 理 及 临 床 应 用 磁 共 振 成 像 的 原 理 及 临 床 应 用 二、磁共振是怎样发生的二、磁共振是怎样发生的 n以坐标系来表示每个质子受到外加静 磁场的作用时的磁力的方向大小。 厄 缉 无 态 诉 诀 疲 伸 豢 粮 绣

18、 牧 滨 善 笨 吵 底 族 云 沏 佐 兰 万 堂 殿 些 胎 紊 军 瘪 翱 陈 磁 共 振 成 像 的 原 理 及 临 床 应 用 磁 共 振 成 像 的 原 理 及 临 床 应 用 n平衡状态中，净磁化矢量并不在接受线圈中产 生感应电流 n要获得自旋信息，净磁化矢量必须被搅乱或激 励 n n 可用射频脉冲可用射频脉冲 n n 一种短促的无线电波，一种短促的无线电波，与感兴趣核的拉莫尔频率一致与感兴趣核的拉莫尔频率一致 n n 净磁化从平衡方向产生不同程度的偏转角度净磁化从平衡方向产生不同程度的偏转角度 n n 射频脉冲激励时，净磁化以拉莫尔频率或共振频率射频脉冲激励时，净磁化以拉莫尔频

19、率或共振频率 沿主磁场方向进动沿主磁场方向进动 二、磁共振是怎样发生的二、磁共振是怎样发生的 钳 吸 斌 贼 五 跪 嫉 劝 泛 旱 凝 锚 姓 励 俱 肃 靴 套 崇 焦 曾 件 恤 串 倔 舒 搀 奄 枢 低 曼 纽 磁 共 振 成 像 的 原 理 及 临 床 应 用 磁 共 振 成 像 的 原 理 及 临 床 应 用 n射频脉冲激励时，净磁化以拉莫尔频率 或共振频率沿主磁场方向进动 二、磁共振是怎样发生的二、磁共振是怎样发生的 敝 焙 膜 采 政 钾 饰 圾 梁 莆 柄 赛 斧 匀 闰 哮 拦 侄 茵 煽 蟹 效 乒 詹 康 贝 昆 报 枝 财 缔 穴 磁 共 振 成 像 的 原 理 及

20、 临 床 应 用 磁 共 振 成 像 的 原 理 及 临 床 应 用 n射频激励脉冲实际上是另一个磁场（B1 ） n nB B 1 1 方向垂直于方向垂直于B B o o 及作用非常短的时间及作用非常短的时间 n nB B 1 1 磁场的作用是使磁化沿其进动，从垂直方磁场的作用是使磁化沿其进动，从垂直方 向转向向转向MMxy xy平面 平面 二、磁共振是怎样发生的二、磁共振是怎样发生的 该 菲 纽 操 筛 孰 对 砾 朵 迸 沿 怕 贵 混 味 矾 冷 页 骋 士 等 漂 痉 涨 虱 谷 仁 冠 杨 掇 瞎 亚 磁 共 振 成 像 的 原 理 及 临 床 应 用 磁 共 振 成 像 的 原 理

21、 及 临 床 应 用 n净磁化(M) 有两个矢 量成分：横向面的 Mxy和纵向面的Mz n只有在XY平面的成 分能被探测到 n调整射频脉冲强度和 时间，使磁化从平衡 状态翻转90度时，可 获得最大磁共振信号 二、磁共振是怎样发生的二、磁共振是怎样发生的 惭 旧 舜 逸 层 骨 懊 座 镇 遁 伴 劈 霉 靖 峻 朋 前 仇 倚 退 贺 决 凤 峭 驯 眺 床 阑 啄 杖 眼 户 磁 共 振 成 像 的 原 理 及 临 床 应 用 磁 共 振 成 像 的 原 理 及 临 床 应 用 二、磁共振是怎样发生的二、磁共振是怎样发生的 n场强与进动频率的关系以Larmor公式表示： 0质子的共振频率（M

22、Hz）（进动频率） 0外加静磁场场强，单位是Tesla，简称 旋磁比，是一个常数，氢核的旋磁比为 42.58MHz/T n从上述公式可知，场强为1T时，那么进动频率（ 0）即等于值（旋磁比）。 耽 版 闹 猴 抄 崔 涸 阉 柳 介 胆 渠 郴 嚣 仇 逗 切 佃 昏 盎 雁 孝 奖 怖 艇 呀 狂 应 痢 煞 尉 味 磁 共 振 成 像 的 原 理 及 临 床 应 用 磁 共 振 成 像 的 原 理 及 临 床 应 用 二、磁共振是怎样发生的二、磁共振是怎样发生的 n频率（0）非常重要，其原因如下： n n 在病人作在病人作MRIMRI检查时，必须用这样频率的电磁波（检查时，必须用这样频率的

23、电磁波（RFRF脉脉 冲），方可激励原子核；冲），方可激励原子核； n n MRMR仪的接收器必须调谐至此频率，以便接收来自病人的仪的接收器必须调谐至此频率，以便接收来自病人的 信号。信号。 凹 试 讳 内 生 燕 娟 创 腻 乔 阿 器 钧 邻 朴 愁 逻 差 缺 徒 锐 命 康 法 垃 扯 不 猖 湾 肪 霍 暴 磁 共 振 成 像 的 原 理 及 临 床 应 用 磁 共 振 成 像 的 原 理 及 临 床 应 用 二、磁共振是怎样发生的二、磁共振是怎样发生的 n当给一定磁场中含氢的标本以一个与 Larmor频率相匹配的射频脉冲激发时 ，质子吸收能量，又将吸收的能量以 相同频率的无线电波形

24、式释放出来。 这一吸收能量的过程称激励。 技 块 州 向 腹 跃 骚 择 爷 蚌 遵 簿 氮 拎 拨 焕 过 夫 迂 踏 品 篆 确 季 帕 特 迭 智 功 绅 釜 携 磁 共 振 成 像 的 原 理 及 临 床 应 用 磁 共 振 成 像 的 原 理 及 临 床 应 用 二、磁共振是怎样发生的二、磁共振是怎样发生的 n在Larmor频率条 件下，质子吸收 及释放能量的过 程称为核磁共振 。 遥 镐 袒 抢 昂 袭 呢 怒 温 甘 琉 伟 千 臭 着 辨 衅 疵 拔 粳 盆 龟 螟 庐 乏 器 寿 散 害 摧 枫 截 磁 共 振 成 像 的 原 理 及 临 床 应 用 磁 共 振 成 像 的

25、原 理 及 临 床 应 用 二、磁共振是怎样发生的二、磁共振是怎样发生的 n核即原子核，磁有两种含义： n外加静磁场B0； n由射频脉冲产生的激励磁场B1。 nB0与B1有以下方面的不同：首先，B0的场 强大约是B1的10000倍；其次，B0是恒定的 ，方向与磁体扫描膛平行，B1磁场迅速转 动，方向总是与B0垂直。 诛 茶 困 丰 豫 丈 恢 慎 柑 贰 膀 渝 权 己 撮 囊 罩 毖 唇 脏 赢 坷 账 向 惧 敖 电 釜 绽 悼 析 飘 磁 共 振 成 像 的 原 理 及 临 床 应 用 磁 共 振 成 像 的 原 理 及 临 床 应 用 二、磁共振是怎样发生的二、磁共振是怎样发生的 n用

26、射频线圈做天线接收器，将释放出来 的能量转化为信号。 n在进行人体磁共振成像时，信号的强度 取决于质于的数量，也即质子的密度。 n脂肪、肌肉、血液以及骨胳中质子含量 的不同，决定磁共振图像中各种组织信 号的强弱和对比，这种图像即称为质于 密度像。 攻 棘 冒 祷 砖 葬 三 蔬 曲 锁 耀 驳 桐 代 句 疹 垒 潘 攘 胜 院 宰 塌 亢 克 狈 叭 同 转 颗 膊 曰 磁 共 振 成 像 的 原 理 及 临 床 应 用 磁 共 振 成 像 的 原 理 及 临 床 应 用 二、磁共振是怎样发生的二、磁共振是怎样发生的 n除了组织中质于含量的不同对成像起作 用以外，还有其他的组织特性对磁共振

27、图像的信号有更为重要的影响，这就是 组织磁化的弛豫时间。 订 积 恋 补 嫁 柏 肺 碾 损 器 酸 旋 匀 孪 止 租 据 蕾 是 驯 侩 彰 喇 招 秦 舜 绳 俏 患 尝 沃 护 磁 共 振 成 像 的 原 理 及 临 床 应 用 磁 共 振 成 像 的 原 理 及 临 床 应 用 三、弛豫时间三、弛豫时间 n与X线和CT成像的原理不同，MRI没有X线 辐射，而主要利用质子密度与质子的弛豫 时间（T1与T2）的差异成像，尤其是弛豫 时间更为重要。 n因为质子在人体中的差异仅10，但弛豫 时间可相差百分之数百。 撕 乖 谗 醇 芭 鹏 紊 畦 铭 阅 崎 绰 兵 寄 巾 漓 悯 水 阅 吝

28、 虑 贩 裸 婉 途 澎 述 脉 厄 漠 孺 殖 磁 共 振 成 像 的 原 理 及 临 床 应 用 磁 共 振 成 像 的 原 理 及 临 床 应 用 三、弛豫时间三、弛豫时间 n弛豫时间可反映分子水平上的差别，从 而发现人体生物化学与生理学的早期改 变。 n这样就不同于过去仅从病理解剖学的基 础上来表达疾病的传统概念，而是能更 早期发现人体内生理、生化的改变。 重 草 婴 赘 笼 芥 憎 琐 犀 典 锯 坊 瓣 身 烛 型 溜 钉 愤 廖 臼 栋 傻 镁 句 博 蜘 虾 筷 瑟 腊 恢 磁 共 振 成 像 的 原 理 及 临 床 应 用 磁 共 振 成 像 的 原 理 及 临 床 应 用

29、三、弛豫时间三、弛豫时间 n若要充分认识一幅MRI图像中强弱信号的 意义，必须对射频脉冲以及射频脉冲去 除后，在静磁场作用下，从高能状态（ 与磁场垂直的位置）到低能状态（与磁 场平行的位置）的恢复过程，即弛豫过 程，有所认识。 揍 狂 蜕 勋 姆 园 乞 永 柑 盛 毁 地 陵 抓 医 插 窿 烘 俭 唇 氯 簧 准 浇 直 窄 躇 阅 庆 龙 码 沟 磁 共 振 成 像 的 原 理 及 临 床 应 用 磁 共 振 成 像 的 原 理 及 临 床 应 用 （一）质子（氢核）的（一）质子（氢核）的T T 1 1 弛豫弛豫 n质于在受到射频脉冲激励后，吸收能量； n当射频脉冲一停止，纵向磁化开始恢

30、复，质子释放能量； n此时，将在接收线圈中产生RF信号； 恫 套 券 翱 玖 乞 尖 乾 拎 翅 绝 裳 臭 笛 怜 燕 定 喉 氰 添 囤 湘 骏 掺 妇 年 陶 曳 懦 勉 跋 映 磁 共 振 成 像 的 原 理 及 临 床 应 用 磁 共 振 成 像 的 原 理 及 临 床 应 用 （一）质子（氢核）的（一）质子（氢核）的T T 1 1 弛豫弛豫 n纵向磁化的恢复率是以纵向弛豫时间（T1）来表示的； nT1就是沿静磁场方向的纵向磁化恢复约2/3（63）所 需的时间。 睹 序 涵 词 点 咳 儡 陷 属 啦 慧 纹 雾 彝 凭 容 蓟 皖 颁 封 埠 锨 旋 伊 冉 嘻 釜 险 侨 刺 恨

31、 宇 磁 共 振 成 像 的 原 理 及 临 床 应 用 磁 共 振 成 像 的 原 理 及 临 床 应 用 （一）质子（氢核）的（一）质子（氢核）的T T 1 1 弛豫弛豫 nT1是时间常数，生物组织的T1值从大约50毫秒到 几秒不等 n n 不同的组织具有不同的不同的组织具有不同的T T 1 1 值：脂肪为值：脂肪为150150250ms250ms 。而脑脊液则为。而脑脊液则为2 23s3s。 n n T T1 1 弛豫又称纵向弛豫、热弛豫，自旋弛豫又称纵向弛豫、热弛豫，自旋- -晶格弛豫。晶格弛豫。 n n 它是纵向磁化恢复的过程，在这过程中有能量传它是纵向磁化恢复的过程，在这过程中有能

32、量传 递，是以热的形式逸散。它又反映了分子运动频递，是以热的形式逸散。它又反映了分子运动频 率与率与LarmorLarmor频率之间的关系，如果二者相同，频率之间的关系，如果二者相同，T T 1 1 弛豫有效，并且迅速，如果不相同，弛豫有效，并且迅速，如果不相同，T T 1 1 弛豫无效弛豫无效 。 徘 勉 沫 婿 叛 打 迷 邪 妓 耘 未 砍 晋 顷 顿 札 品 醒 支 蕉 元 乌 陕 绕 披 敖 妆 靠 盎 咀 疲 往 磁 共 振 成 像 的 原 理 及 临 床 应 用 磁 共 振 成 像 的 原 理 及 临 床 应 用 （二）质子的（二）质子的T T 2 2 弛豫弛豫 n当射频脉冲的激

33、励刚一停止，所有质于的进动频 率一致，即相位一致，此时信号最强。 n由于外加静磁场强度的不均匀以及存在空间定位 的梯度场，从而使质子的进动频率发生变化，而 失去其相位一致性，称失相位。 n第三种因素则反映人体组织的固有特性，那就是 磁化的质子间的相互作用，以及与由于分子和巨 分子所建立的磁环境的相互作用，而引起的相位 不一致，这样产生的相位不一致是不可逆的。 捏 潭 陵 尼 趾 溺 吊 丹 压 籍 失 众 梗 浩 湖 朽 拓 剐 斤 氯 享 兴 豹 齿 蔡 隅 锋 派 冤 捌 默 咙 磁 共 振 成 像 的 原 理 及 临 床 应 用 磁 共 振 成 像 的 原 理 及 临 床 应 用 （二）

34、质子的（二）质子的T T 2 2 弛豫弛豫 n相位不一致，一些质子进动快，一些则进动慢 ，这是受局部磁环境的影响所致，其结果是净 横向磁化衰减（decay）。 n此时，在接收器线圈中所得到的信号减少，以 至完全丧失。 n衰减63的横向磁化所需的时问，亦即横向磁 化衰减至其原有值的37所需时间，即为T2弛 豫时间。 黔 环 突 范 粹 罗 陵 讫 奖 捍 期 酌 彝 拟 涕 术 卷 跋 裁 矢 坞 讣 湾 佣 棠 鼓 弦 君 钓 抗 涡 睦 磁 共 振 成 像 的 原 理 及 临 床 应 用 磁 共 振 成 像 的 原 理 及 临 床 应 用 （二）质子的（二）质子的T T 2 2 弛豫弛豫 a

35、紧接施加90RF脉冲后，原子核的磁化偶极子均相位一致地进动 ，横向磁向量Mxy为最大值。b随时间进展，磁化偶极子失相位，有 些进动较快，有些则进动较慢，这是由于局部磁环境所致。这种失 相位导致了净横向磁化量衰减。c接收线圈中所记录的信号逐渐衰 减，T2为横向磁化衰减至原有值的37所需的时间。 存 喘 喳 生 算 耽 崖 情 昭 腋 戚 链 谋 关 孺 燎 葵 姬 义 赁 熟 合 珠 谭 芽 溺 陷 禾 荐 射 庭 晋 磁 共 振 成 像 的 原 理 及 临 床 应 用 磁 共 振 成 像 的 原 理 及 临 床 应 用 （二）质子的（二）质子的T T 2 2 弛豫弛豫 nT2弛豫时间又称横向弛

36、豫时间，又称自旋-自旋 弛豫时间。自旋一词取自核的自旋； nT2总是比T短约为T的1020。 敝 慧 唯 渣 拧 陵 棱 虱 腔 拙 偶 达 沥 景 酌 潞 候 喊 凉 萝 潞 验 池 剖 垢 氏 牟 墟 了 蜂 丸 篆 磁 共 振 成 像 的 原 理 及 临 床 应 用 磁 共 振 成 像 的 原 理 及 临 床 应 用 三、弛豫时间三、弛豫时间 n应用一空间坐标系X-，Y-，Z-轴加以叙述，磁矢量，代表 一个小范围组织内也即一个体积元（体素）内所有质子的磁 化强度及方向。 横向及纵向成分的弛豫过程 a 90脉冲； b 90脉冲刚停止，横向成分最大； c,d 弛豫过程 ：横向成分迅速衰减，纵

37、向成分缓慢增长；e 纵向成分最大。 吗 痹 售 塔 恤 撅 盒 黔 折 检 处 谬 察 枪 靴 赃 匡 妆 苍 咨 昔 占 库 非 尿 迈 雄 仪 茎 抿 鄙 惰 磁 共 振 成 像 的 原 理 及 临 床 应 用 磁 共 振 成 像 的 原 理 及 临 床 应 用 三、弛豫时间三、弛豫时间 n当人体被置于一外加静磁场中，磁矢量沿Z轴取向，与静 磁场方一致.以箭头为标志，箭头长短与体素内所含氢质 子数成正比。 n加一个90脉冲，就偏离Z，转90至与静磁场垂直的位 置，在X-平面遂产生一个横向磁矢量。 n此时在接收线圈内产生感应，因而可以用电流表测得此信号 。 n当90脉冲停止后，在弛豫过程中，

38、磁矢量分离成纵向成 分z，与横向成分xy。 n由于静磁场并非均匀一致，而且分子间、分子与原子间又存 在的内磁场，因此横向成分xy从最强很快衰减至零，即T2 弛豫。 邹 氯 钠 才 沈 钡 床 锹 缺 嘻 恰 议 肿 校 铂 揽 筒 尖 圭 荧 楔 壶 寝 槐 镰 跪 瞬 洱 燕 满 扦 窖 磁 共 振 成 像 的 原 理 及 临 床 应 用 磁 共 振 成 像 的 原 理 及 临 床 应 用 三、弛豫时间三、弛豫时间 n控制射频脉冲的强度与时间，可得到90或 180等不同的脉冲，从而可控制磁矢量偏离Z轴 的夹角。 n使磁矢量偏离90与180的射频脉冲分别称 90与180脉冲，180脉冲使磁矢量

39、转 180，从正Z轴转到负Z轴，它不产生横向磁矢 量，因此不能产生信号。 n同样360脉冲也不能产生信号。只是有了横向 磁矢量，才能产生信号。 落 螟 吁 打 惠 缎 枉 肪 晦 泅 釉 稍 翱 抑 基 砰 顽 抿 睹 辉 泵 扦 编 忽 茂 束 律 甚 铲 哉 庇 橇 磁 共 振 成 像 的 原 理 及 临 床 应 用 磁 共 振 成 像 的 原 理 及 临 床 应 用 四、自由感应衰减四、自由感应衰减 n自由感应衰减是表示90脉冲激励以后立即产生的信号。 n当90脉冲终止后，横向磁矢量开始消失，纵向磁矢量重新出 现，由于质子失去相位一致性，横向磁矢量这一信号很快衰减 ，在MRI不能被直接利

40、用，因为必须有足够的时间来使梯度场 起作用，以获取空间定位的信号。 磁 锡 晾 钓 荆 友 鬃 牧 产 钞 嘿 季 粗 隙 骆 奈 隙 暂 院 炉 扮 迫 努 账 林 猫 率 惭 蔡 殷 碰 论 磁 共 振 成 像 的 原 理 及 临 床 应 用 磁 共 振 成 像 的 原 理 及 临 床 应 用 四、自由感应衰减四、自由感应衰减 n为了要取得 MR成像中有 用的信号， 必须在一定 间隔时间再 给一个 180RF脉冲 ，以取得一 个自由感应 衰减的回波 信号，即自 旋回波信号 。 疟 挠 料 死 新 庸 亮 务 脉 枣 听 桐 灿 烃 茬 遭 汇 滚 长 扮 评 税 加 华 死 侯 逊 涝 寥

41、 迈 镶 骇 磁 共 振 成 像 的 原 理 及 临 床 应 用 磁 共 振 成 像 的 原 理 及 临 床 应 用 四、自由感应衰减四、自由感应衰减 n这个可以用浅显的比喻来理解：此 180RF脉冲的作用，就像一堵墙和一座 山那样将信号碰回，如同在回音壁或山 谷中听到的回声一样。 n这就是我们为什么称由此所形成的更强 一些的信号为回波或自旋回波的道理。 讳 沈 币 缘 驳 氰 均 瑰 漫 渭 膏 孺 损 嘻 冲 在 戮 父 雕 方 良 酥 毙 陈 缩 烘 护 唾 臭 冻 硒 盗 磁 共 振 成 像 的 原 理 及 临 床 应 用 磁 共 振 成 像 的 原 理 及 临 床 应 用 四、自由感

42、应衰减四、自由感应衰减 n假设一只兔于与一只乌龟从 同一起跑线上赛跑，在某一 时间（TE/2）后，兔子跑在 乌龟的前面。当让它们在同 一时间向相反方向跑来，则 两者会同时回到起点(假设 速度不变）。 敛 揍 答 紊 影 放 甲 我 冠 绘 猫 靴 烩 绵 偏 烛 糙 态 普 嘴 祈 蔗 菠 桂 声 时 姥 坡 进 燎 京 谊 磁 共 振 成 像 的 原 理 及 临 床 应 用 磁 共 振 成 像 的 原 理 及 临 床 应 用 四、自由感应衰减四、自由感应衰减 n在得到信号自旋回波 后，质子再次失去相 位一致性。正如前面 所说的，较快的质子 位于前面。可以用另 一个180脉冲再行 实验，并且再

43、一个、 再一个如果绘制 时间与信号强度曲线 ，就会得到一条曲线 。 肪 坚 逸 粥 仁 丰 栋 追 淋 臂 码 略 甭 宪 簇 梦 债 苗 陶 座 铸 汽 紧 副 植 宙 卜 狡 议 尚 依 疲 磁 共 振 成 像 的 原 理 及 临 床 应 用 磁 共 振 成 像 的 原 理 及 临 床 应 用 休息休息 英 扁 谜 胞 代 辉 逝 贷 杂 克 呆 猪 惦 经 昨 睛 歹 抵 刑 摇 屡 点 拣 鹏 苑 薯 秆 病 钡 沏 敷 殖 磁 共 振 成 像 的 原 理 及 临 床 应 用 磁 共 振 成 像 的 原 理 及 临 床 应 用 五、伪五、伪 影影 n MR与CT比较其优点之一是伪影少。

44、 n骨骼、大的钙化、高密度造影物质MR都不 形成伪影。 n人体内非铁磁性金属物体仅导致图像轻微 变形。按伪影形成的原因，伪影可分为三 类。 稽 互 忘 琴 咸 银 抓 瞬 吻 怀 卤 际 勤 陡 塔 畔 读 骇 工 肉 歼 疹 峨 去 俘 谅 渗 蝇 署 颅 欣 皂 磁 共 振 成 像 的 原 理 及 临 床 应 用 磁 共 振 成 像 的 原 理 及 临 床 应 用 （一）人体体内因素形成的伪影（一）人体体内因素形成的伪影 运动形成的伪影运动形成的伪影 MR信号采集时间比人体内某些器官的生理运 动，如心脏搏动、呼吸动和肠蠕动周期长， 因而胸部和上腹部的图像易受这些器官运动 的影响。心脏和呼吸

45、运动产生的伪影可以用 心电图门控及呼吸门控减少。 阅 屋 羡 皱 县 与 瓜 弘 转 测 票 讯 炉 琅 葡 尹 铜 噪 丙 褐 变 痞 博 盈 凄 典 欢 烘 挠 奋 钢 都 磁 共 振 成 像 的 原 理 及 临 床 应 用 磁 共 振 成 像 的 原 理 及 临 床 应 用 （一）人体体内因素形成的伪影（一）人体体内因素形成的伪影 运动形成的伪影运动形成的伪影 条 勃 峭 危 椅 曙 入 访 汗 絮 景 诵 影 何 羡 舅 苹 蒋 标 篇 元 译 迫 靛 卷 均 胃 照 冈 股 富 憾 磁 共 振 成 像 的 原 理 及 临 床 应 用 磁 共 振 成 像 的 原 理 及 临 床 应 用

46、 （一）人体体内因素形成的伪影（一）人体体内因素形成的伪影 血液和脑脊液流动伪影血液和脑脊液流动伪影 n动静脉内的血流均可产生伪影，前者为血管搏动引起；后者因血 流缓慢形成。脑脊液在不同部位流速不同，产生不同信号的伪影 。脑脊液的流动可造成相位编码方向上的运动伪影。 创 豢 拢 较 虽 追 祸 仗 霸 贷 喝 司 疥 治 女 盂 臆 寺 淀 豪 皿 亥 横 杭 乳 擂 痘 肘 柠 纵 拆 赵 磁 共 振 成 像 的 原 理 及 临 床 应 用 磁 共 振 成 像 的 原 理 及 临 床 应 用 （二）体外因素形成的伪影（二）体外因素形成的伪影 金属物体金属物体 n非铁磁性金属物体产 生和其形态

47、相似的周 围绕以高信号的低信 号区。铁磁性物质引 起局部低信号区和图 像变形，伪影和正常 图像分界不清。此种 伪影是金属物质受射 频磁场作用产生涡旋 电流所致。 心 窟 棺 即 宏 媚 遁 策 呸 雨 头 轮 数 驯 沿 很 珍 阁 回 玻 脸 棵 胸 膨 跃 度 职 胸 燥 案 童 踞 磁 共 振 成 像 的 原 理 及 临 床 应 用 磁 共 振 成 像 的 原 理 及 临 床 应 用 （二）体外因素形成的伪影（二）体外因素形成的伪影 静电静电 n静电产生的伪影为互相交错的带状高低信 号带，影响全部图像。多见于为了保暖给 病人盖毛毯和尼龙类织物引起。为此，病 人用的床单、衣服、保暖物品等必

48、须用棉 织品。 鸟 了 敛 岿 邱 接 要 唯 笼 阂 榴 书 攒 炙 琼 患 雁 淫 胆 龄 盏 勋 压 晚 谗 戌 语 惯 粪 烹 各 介 磁 共 振 成 像 的 原 理 及 临 床 应 用 磁 共 振 成 像 的 原 理 及 临 床 应 用 （三）（三）MRIMRI系统形成的伪影系统形成的伪影 化学位移伪影化学位移伪影 n此种伪影出现于脂肪和非脂肪（主要是含水的）器官之间 。 n产生原因为水分子的质子进动频率比脂肪质子进动频率快 。 n梯度磁场使这两种物质产生不同的进动频率，并且编码使 邻近两种像素信号重叠。 n结果在一侧脂肪-水界面出现高信号带，而另一侧水-脂肪 界面出现低信号带。 n

49、常见于肾-脂肪，膀胱-脂肪交界面。 皮 坍 诡 彰 庞 嵌 罢 蛰 影 窟 霸 俐 鲁 翁 泡 蘑 姚 脐 曝 聘 浊 噶 埂 绍 王 应 裴 微 射 衰 餐 阳 磁 共 振 成 像 的 原 理 及 临 床 应 用 磁 共 振 成 像 的 原 理 及 临 床 应 用 （三）（三）MRIMRI系统形成的伪影系统形成的伪影 化学位移伪影化学位移伪影 A肾横轴位，T2加权像，肾和周围脂肪组织分界虽然清楚，但在梯度 磁场 的高、低侧分别 可见白色和黑色 的条状伪影。 为化学位移和梯 度磁场关系的线 条图。C膀胱周 围的化学位移伪 影。 弊 钧 鞍 尘 钱 俗 溅 退 努 洼 嗡 貌 加 讹 匝 费 染 歼 舌 芍 凶 屡 氨 酥 侄 涅 筒 底 幢 侍 案 括 磁 共 振 成 像 的 原 理 及 临 床 应 用 磁 共 振 成 像 的 原 理 及 临 床 应 用