磁共振成像的基本原理ppt课件.ppt

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1、磁共振成像基本原理FundamentalPrincipalofMRI原子核在磁场中运动像“陀螺”，除了自身的旋转外，还绕外磁场作旋转“进动”。原子核在外磁场中的运动具有磁性的原子核，必须满足以下的条件：而无磁性核如：核的质子数或中子数为奇数，如：原子核的磁性磁矩就是指磁性，用表示。并非所有的核都具有磁性。=h/2为旋磁比，1H的=42.58MHz/T原子核的磁矩B=0B0无外磁场时，原子核排列是无序的，总体并不显示磁性。若存在外磁场时，原子核(H)只能按两个方向进行定向排列，总体体现磁性。原子核在外磁场中

2、磁化沿着磁场方向排列的原子核称：平行状态原子核逆着磁场方向排列的原子核称：反平行状态原子核顺磁场排列原子的能量比逆磁场排列原子能量小。B=0B0质子处于主磁场B0中，氢核的磁矩就与主磁场发生相互作用，而处一个稳定的状态，氢核不能随意取向，它的能量是量化的：平行状态原子核：平行状态原子核：能量差为：所以B0越大，质子之间能量差也越大，MRI图像信噪比也就越好。原子核在外磁场中量化其中k玻尔兹曼常数，T为绝对温度。在常温稳定情况下，处于低能量的粒子数多于处于高能量的粒子数。当场强为1.5T时，低能级的数目只比高能级多8/

3、2,000,000个，两个方向的净自旋产生的磁场称为净磁化，或磁化矢量，所以磁化矢量是十分微弱。Boltzmann能量分布原理在主磁场作用的基础上，在XOY平面内的OX轴射出一个射频场B1，为了使核系统能吸收射频场发出的能量，射频场的能量E必须与质子系统的能级差ΔE完全相等，E=ΔE射频脉冲激励是磁共振基本公式，称拉莫(Lamor)公式，要求系统达到共振时，激励射频场的频率ωr必须与质子系统的共振频率ω0相同(ω0与共振核和磁场强度有关)。B0为主磁场强度，单位Telsa1Telsa=10,000Gauss约为地球磁场

4、20,000倍拉莫(Lamor)公式M称为磁化矢量强度。M0称为稳定状态时的磁化矢量强度。M0与B0方向一致。M与组织质子密度、B0和绝对温度有关。由于检测的是一定体积范围内所有质子在磁场中的表现，所以测量总的磁矩：磁化矢量强度M静止与旋转坐标系90脉冲作用于M180脉冲作用于M任意脉冲作用于M磁共振形成过程质子系统在静磁场中逐渐被磁化，并在外加磁场方向上形成磁化矢量M0，M0在射频脉冲激发下产生磁共振现象，平衡状态被破坏，产生横向磁化Mxy，系统平衡被破坏，系统处于激发态。纵向磁化矢量Mz变小;横向磁化矢量Mxy

5、增大。当射频脉冲关闭后，系统从激发态返回平衡态，这过程就是弛豫。纵向磁化矢量Mz恢复;横向磁化矢量Mxy衰减。自旋弛豫(Relaxation)纵向磁化弛豫横向磁化弛豫纵向弛豫过程纵向弛豫过程又称：自旋-晶格弛豫。指90脉冲终止后，纵向磁化矢量Mz逐渐恢复至平衡态M0的过程。T1纵向弛豫时间：为纵向弛豫时间常数。在数值上等于纵向磁化矢量从最小值恢复至平衡态的63%所需要的时间，是纵向磁化矢量恢复快慢的一个指标。纵向弛豫的机理处于激发态的自旋核将能量释放至周围环境(晶格，其它种类原子核)，恢复其平衡态的过程。共振核周围有

6、许多与之相似的磁矩，这些磁矩都具有局部磁场，对质子产生影响。晶格磁场是由一个无数频率组成的随机波动磁场。当晶格磁场为拉莫频率时，共振核将能量释放至晶格，并从高能态跃迁至低能态。T1对比T1是一个具有组织特异性的时间常数，即不同组织释放所吸收的射频能量的速度各不相同。成像中由于不同组织的T1不同而形成的磁化不同，称为“纵向磁化对比”。T1加权图像就是利用组织纵向弛豫时间的不同来进行成像。单位：ms常见组织纵向弛豫时间影响T1的因素组织分子大小(中等分子运动频率与共振频率相近，可产生有效的能量转移，T1小；大分子和小分子运

7、动频率与共振频率相差甚远，T1大)影响T1的因素影响T1的因素组织特异性的时间常数；与组织生理状态有关晶格状态(固体、液体)，固体T1长(晶格振动频率高1012~1013Hz)大分子的存在(亲水基因与自由水结合形成水化层，降低水分子运动速率，T1下降)主磁场强度(B0越大，T1越大)温度：温度上升，热运动加快有效弛豫频带分子数减小，T1下降横向弛豫过程又称：自旋-自旋弛豫。指90脉冲终止后，Mxy由于磁相互作用，导致逐渐衰减过程。T2纵向弛豫时间：等于Mz衰减过程中，衰减至最大值的37%所需要的时间。是横向磁化矢量恢

8、复快慢的一个指标。横向弛豫机理各自旋核的磁场相互作用，使彼此间的进动频率变化，导致自旋间的相位相干逐渐消失。使Mxy逐渐衰减过程.T2对比T2是一个组织特异性的时间常数，不同组织释放所吸收的射频能量的速度各不相同，所以T2也不同，从而形成的组织的磁化也不同，称为“横向磁化对比”。单位：ms常见组织横向弛豫时间影响T2的因素组织特异