简易磁共振成像原理ppt.ppt
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1、磁共振成像原理 一、概论二、核磁共振原理三、弛豫四、磁共振信号五、图像的重建磁共振成像原理现代医学影像学现代医学影像学X线、CTX射线经人体组织吸收后记录衰减信息密度成像(密度)超声高频超声波达到人体反射经传感器探测的回声像(回声)磁共振在磁场内人体氢原子核经射频激励后形成自由感应衰减信号成像(信号)核医学人体组织内积蓄的放射性同位素发射的伽玛辐射像(浓聚)MRI的优势的优势1.无线损伤2.软组织对比度分辨率高3.任意方位、多序列、多参数成像4.无颅底骨伪影干扰5.不用造影剂可特殊成像如MRA、MRM、MRCP、MRU等,6.增强扫描时造影剂用量比CT少并且安全7.可提供人体生理、生化及功能方
2、面信息8.开放式MR机减少幽闭恐惧症 成像速度慢对钙化灶不够敏感、对骨骼系统及胃肠道方面有一定的限度、呼吸系统远不如CT检查检查费用较昂贵禁忌症多:体内有铁磁性植入物、心脏起搏器、幽闭恐惧症、早孕三个月的妇女等磁共振成像的局限性磁共振成像的局限性磁共振成像(magnetic resonance imaging,MRI)是利用射频(radiofrequency,RF)电磁波对置于磁场中的含有自旋原子核的物质进行激发,发生核磁共振(nuclearmagneticresonance,NMR),用感应线圈采集磁共振信号,按一定数学方法进行处理而重建的一种数字图像。磁共振成像的定义磁共振成像的定义磁共振
3、成像的基本过程磁共振成像的基本过程 1.人体进入静磁场前,体内氢质子群磁矩自然无规律排列;2.进入静磁场后,所有自旋的氢质子重新定向排列,磁矩与主磁场方向平行3.通过施加射频脉冲,使受检部位氢质子吸收能量并向一个方向偏转和自旋;4.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;5.释放的电磁能转化为磁共振信号;6.经梯度磁场做层面选择和相位编码及频率编码;7.经傅立叶转换和计算机处理形成MRI图像。RFTransceiverperson in magnetic fieldmagnet人体磁化人体磁化 before transmitting RFperson in ma
4、gnetic fieldRFTransceiverRF Pulsetransmitting RF核磁共振核磁共振person in magnetic fieldRFTransceiverMR Signal after transmitting RF 一、概论二、核磁共振原理三、弛豫四、磁共振信号五、图像的重建磁共振成像原理原子核由质子和中子组成,统称为核子,具有自旋的特性。根据经典电磁学理论:旋转的电荷可视为环路上的 运动电荷,自旋的运动电荷 应具有磁矩,产生一个小磁 场。无外加磁场时,小磁场方向 是随机的,磁矩相互抵消,净磁矩为0原子核自旋原子核自旋 无外加磁场无外加磁场B0有外加磁场有外加
5、磁场B0低能态,数目多低能态,数目多高能态,数目少高能态,数目少方向随机方向随机无磁化矢量无磁化矢量拉莫尔进动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,质子磁矩矢量这种围绕主磁场旋转运动称为进动(Precession),其旋转频率称共振频率(larmor频率)。磁化矢量磁化矢量MLarmor频率磁共振现象在垂直于磁场B0方向施加与质子进动频率相同的射频脉冲,射频脉冲的能量将传递给低能级的质子,低能级的质子将跃迁到高能级。这个过程成为磁共振。共振条件为:射频脉冲频率与质子进动频率相等 0=B0宏观上讲,磁共振现象的结果是使宏观磁化矢量方向发生偏转。偏转的角度与射频脉
6、冲的能量有关,能量越大,偏转角度越大。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 12.8 0.5 21.3 0.6 25.5 1.0 42.6 1.5 63.9 2.0 85.3 3.0 127.8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射频脉冲时间的长短、强度的大小决定了进动角度的大小。的大小。FA=B1t射频脉冲强度越大,翻转角度改变越快。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。射频脉冲施加时间越长,翻转角度越大。常见反转角如常见反转角如90、180脉冲脉冲 一、概论二、核磁共振原
7、理三、弛豫四、磁共振信号五、图像的重建磁共振成像原理弛豫射射频频脉脉冲冲一一停停止止,组组织织磁磁化化恢恢复复原原来来的的状状态态,即即发生弛豫(发生弛豫(Relaxation)。)。磁磁共共振振成成像像时时受受检检脏脏器器的的每每一一个个质质子子都都要要经经过过反反复的复的RF激发和弛豫过程。激发和弛豫过程。弛豫有纵向弛豫和横向弛豫。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射频频脉脉冲冲停停止止,纵纵向向弛弛豫豫恢恢复复到到原原来来大大小小平平衡衡的的状状态态,纵向弛豫是能量变化的过程。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。纵向弛豫是一个从零状态恢复
8、到最大值的过程。纵纵向向磁磁化化向向量量恢恢复复原原来来数数值值所所经经历历的的时时间间过过程程称称纵纵向向弛弛豫时间(豫时间(T1)。)。纵向弛豫过程表现为一种指数递增曲线。纵向弛豫过程表现为一种指数递增曲线。T1值值被被定定义义为为从从零零恢恢复复到到原原来来纵纵向向磁磁化化向向量量63%的的时时间间。4-5倍的倍的T1值时间才能达到完全恢复。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人体各种组织因组成成份不同而具有不同的T1值。值。影响T1的因素不不同同组组织织分分子子结结构构T1弛弛豫豫时时间间不不同同,由由它它们们本本身身进进动动频频率率不不同同所所决决定定。大大
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