核磁共振原理(经典由简入深)

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1、第一章核磁共振成像原理本章主要讲述内容：磁共振信号的产生磁共振信号的获取与傅立叶变换像素位置信息的确定（梯度）像素灰度信息（信号幅度）的确定序列参数对图像权重的影响磁共振成像序列1简述磁共振成像过程1.234第一节磁共振信号的产生发电；磁带、录像带；磁盘；音响；MRI的核心。561、人体MR成像的物质基础原子的结构电子：负电荷中子：无电荷质子：正电荷7他想：既然通电的线圈类似一只磁铁，反过来，一个天然磁体不是也像一只通电线圈吗？那么，天然磁铁上的电流在哪里？安培注意到这样一个事实，那就是把一条形磁体折为两段，结果变成了两个独立的磁体，照此分下去，天然磁

2、体的每一颗粉末也都是独立的磁体，都有N极和S极；安培想：在原子、分子或分子团等物质微粒内部，存在着一种环形电流--分子电流(后人也叫它“安培电流”)，分子电流使每个物质微粒都形成了一个微小的磁体，环性的分子电流的磁场使它的两侧相当于两个磁极。这两个磁极是跟分子电流不可分割地联系在一起的。未磁化的物体分子电流的方向非常紊乱，对外不显示磁性。磁化后，分子电流的方向变得大致相同，于是对外显示出磁作用。安培是电学领域里的牛顿8原子核总是绕着自身的轴旋转－－自旋(Spin)9地球自转产生磁场原子核总是不停地按一定频率绕着自身的轴发生自旋(Spin)原子核的质子带

3、正电荷，其自旋产生的磁场称为核磁，因而以前把磁共振成像称为核磁共振成像（NMRI）。自旋与核磁10用于人体MRI的为1H（氢质子），原因有：1、1H的磁化率很高；2、1H占人体原子的绝大多数。通常所指的MRI为氢质子的MR图像。何种原子核用于人体MR成像？11人体内有无数个氢质子（每毫升水含氢质子3×1022）每个氢质子都自旋产生核磁现象人体象一块大磁铁吗？12通常情况下人体内氢质子的核磁状态通常情况下，尽管每个质子自旋均产生一个小的磁场，但呈随机无序排列，磁化矢量相互抵消，人体并不表现出宏观磁化矢量。13把人体放进大磁场14进入主磁场前后人体组织质子

4、的核磁状态15进动(Precession)质子在静磁场中以进动方式运动这种运动类似于陀螺的运动质子进动陀螺运动16进动频率(PrecessionFrequency)拉莫尔方程其中：ω0：进动的频率（Hz或MHz）B0：外磁场强度(单位T，特斯拉)。γ：旋磁比；质子的为42.5MHz/T。1718处于高能状态太费劲，并非人人都能做到处于低能状态的略多一点19进入主磁场后人体被磁化了，产生纵向宏观磁化矢量不同的组织由于氢质子含量的不同，宏观磁化矢量也不同磁共振不能检测出纵向磁化矢量20MR能检测到怎样的磁化矢量呢？？？MR不能检测到纵向磁化矢量，但能检测到

5、旋转的横向磁化矢量21MR能检测到怎样的磁化矢量呢？？？MR不能检测到纵向磁化矢量，但能检测到旋转的横向磁化矢量22如何才能产生横向宏观磁化矢量？233、什么叫共振，怎样产生磁共振？共振：能量从一个震动着的物体传递到另一个物体，而后者以前者相同的频率震动。24体内进动的氢质子怎样才能发生共振呢？给低能的氢质子能量，氢质子获得能量进入高能状态，即核磁共振。2590度脉冲继发后产生的宏观和微观效应低能的超出部分的氢质子有一半获得能量进入高能状态，高能和低能质子数相等，纵向磁化矢量相互抵消而等于零使质子处于同相位，质子的微观横向磁化矢量相加，产生宏观横向磁化

6、矢量2690度脉冲激发使质子发生共振，产生最大的旋转横向磁化矢量，这种旋转的横向磁化矢量切割接收线圈，MR仪可以检测到。氢质子多氢质子少27无线电波激发后，人体内宏观磁场偏转了90度，MRI可以检测到人体发出的信号氢质子含量高的组织纵向磁化矢量大，90度脉冲后偏转横向的磁场越强，MR信号强度越高。此时的MR图像可区分质子密度不同的两种组织非常重要28检测到的仅仅是不同组织氢质子含量的差别，对于临床诊断来说是远远不够的。我们总是在90度脉冲关闭后过一定时间才进行MR信号采集。非常重要294、射频线圈关闭后发生了什么？30无线电波激发使磁场偏转90度，关闭

7、无线电波后，磁场又慢慢回到平衡状态（纵向)31射频脉冲停止后，在主磁场的作用下，横向宏观磁化矢量逐渐缩小到零，纵向宏观磁化矢量从零逐渐回到平衡状态，这个过程称为核磁弛豫。核磁弛豫又可分解为两个部分：横向弛豫纵向弛豫32横向弛豫也称为T2弛豫，简单地说，T2弛豫就是横向磁化矢量减少的过程。90度脉冲33不同的组织横向弛豫速度不同不同的组织T2值不同34纵向弛豫也称为T1弛豫，是指90度脉冲关闭后，在主磁场的作用下，纵向磁化矢量开始恢复，直至恢复到平衡状态的过程。90度脉冲35不同组织有不同的纵向弛豫速度不同组织T1值不同36在任何序列图像上，信号采集时刻

8、旋转横向的磁化矢量越大，MR信号越强37重要提示不同组织有着不同质子密度横向(T2)弛豫速度纵