磁共振成像基本原理培訓(xùn)ppt課件

1、AURORA磁共振工程培訓(xùn)磁共振工程培訓(xùn)凱普凱普廣州廣州2019-8-27磁共振成像根本原理磁共振成像根本原理MRI設(shè)備設(shè)備MRI根本原理及相關(guān)概念根本原理及相關(guān)概念MRI開展史開展史1磁共振成像的根本硬件組成磁共振成像的根本硬件組成2磁共振景象的根本原理磁共振景象的根本原理3磁共振成像原理磁共振成像原理4影響影響MR信號(hào)強(qiáng)度的要素信號(hào)強(qiáng)度的要素5一、一、MRI開展歷史開展歷史v磁共振成像概述v v 一種生物磁自旋成像技術(shù)，利用原子核氫核自旋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，在外加磁場(chǎng)內(nèi)，經(jīng)射頻脈沖激后產(chǎn)生信號(hào)，用探測(cè)器接納線圈檢測(cè)并輸入計(jì)算機(jī)，經(jīng)過(guò)處置轉(zhuǎn)換在屏幕上顯示圖像。v 英文簡(jiǎn)稱MRI(magnetic r

2、esonance imaging )MRI開展歷史開展歷史v1930年代，物理學(xué)家伊西多拉比發(fā)如今磁場(chǎng)中的原子核會(huì)沿磁場(chǎng)方向呈正向或反向有序平行陳列，而施加無(wú)線電波之后，原子核的自旋方向發(fā)生翻轉(zhuǎn)。v1946年兩位美國(guó)科學(xué)家布洛赫和珀塞爾發(fā)現(xiàn)，將具有奇數(shù)個(gè)核子包括質(zhì)子和中子的原子核置于磁場(chǎng)中，再施加以特定頻率的射頻場(chǎng)，就會(huì)發(fā)生原子核吸收射頻場(chǎng)能量的景象，這就是人們最初對(duì)磁共振景象的認(rèn)識(shí)。v1946年，美國(guó)哈佛大學(xué)的珀塞爾和斯坦福大學(xué)的布洛赫宣布，他們發(fā)現(xiàn)了磁共振NMR。兩人因此獲得了1952年諾貝爾獎(jiǎng)。MRI開展歷史開展歷史v1973年Lauterbur研討出MRI所需求的空間定位方法，也就是利

3、用梯度場(chǎng)。他的研討結(jié)果是獲得水的模型的圖像。v在以后的10年中，人們進(jìn)展了大量的研討任務(wù)來(lái)制造磁共振掃描機(jī)，并產(chǎn)生出人體各部位的高質(zhì)量圖像，先后經(jīng)過(guò)MR掃描，獲得手、胸、頭和腹部的圖像。v1980年商品化MRI安裝問(wèn)世。二、磁共振成像的根本硬件組成二、磁共振成像的根本硬件組成v主磁體v梯度系統(tǒng)v射頻系統(tǒng)v計(jì)算機(jī)系統(tǒng)v屏蔽系統(tǒng)v其他輔助系統(tǒng)主磁體主磁體v主磁體是MRI 儀最根本的構(gòu)件，是產(chǎn)生磁場(chǎng)的安裝，主要作用是產(chǎn)生穩(wěn)定均勻的靜磁場(chǎng)使組織產(chǎn)生磁化。根據(jù)磁場(chǎng)產(chǎn)生的方式可將主磁體分為永磁型和電磁型，根據(jù)導(dǎo)線資料不同又可將電磁型主磁體分為常導(dǎo)磁體和超導(dǎo)磁體。v一常導(dǎo)型磁體v二永磁型磁體v三超導(dǎo)型磁體主

4、磁體主磁體v主磁體最重要的技術(shù)目的包括場(chǎng)強(qiáng)、磁場(chǎng)均勻度、磁場(chǎng)穩(wěn)定性、磁體的有效孔徑、邊緣場(chǎng)空間范圍及主磁體長(zhǎng)度。v場(chǎng)強(qiáng)：描畫主磁體產(chǎn)生的靜磁場(chǎng)的強(qiáng)度和方向，采用高斯Gauss，G或特斯拉Tesla，T作單位，特斯拉是目前磁場(chǎng)強(qiáng)度的法定單位。規(guī)定間隔5 安培電流經(jīng)過(guò)的直導(dǎo)線1cm 處檢測(cè)到的磁場(chǎng)強(qiáng)度被定義為1 高 斯。特斯拉與高斯的換算關(guān)系為：1 T = 10000 G。v低場(chǎng)機(jī)：磁場(chǎng)強(qiáng)度0.5T以下v中場(chǎng)機(jī)：磁場(chǎng)強(qiáng)度0.5T到1.0Tv高場(chǎng)機(jī)：磁場(chǎng)強(qiáng)度1.0T到2.0 之間v超高場(chǎng)機(jī)：磁場(chǎng)強(qiáng)度大于2.0 T 主磁體主磁體v磁場(chǎng)均勻度：指在一定的容積范圍內(nèi)磁場(chǎng)強(qiáng)磁場(chǎng)均勻度：指在一定的容積范圍內(nèi)磁

5、場(chǎng)強(qiáng)度的均一性，也即單位面積內(nèi)經(jīng)過(guò)磁力線數(shù)度的均一性，也即單位面積內(nèi)經(jīng)過(guò)磁力線數(shù)目的一致性。作為目的一致性。作為MRI設(shè)備的一個(gè)很重要的設(shè)備的一個(gè)很重要的目的，在很大程度上決議著目的，在很大程度上決議著MRI設(shè)備的圖像設(shè)備的圖像質(zhì)量好壞。質(zhì)量好壞。v1、高均勻度的場(chǎng)強(qiáng)有助于提高圖像信、高均勻度的場(chǎng)強(qiáng)有助于提高圖像信 噪比；噪比；v2、場(chǎng)強(qiáng)均勻是保證、場(chǎng)強(qiáng)均勻是保證MR 信號(hào)空間定位準(zhǔn)確性信號(hào)空間定位準(zhǔn)確性的前提；的前提；v3、場(chǎng)強(qiáng)均勻可減少偽影特別是磁化率偽、場(chǎng)強(qiáng)均勻可減少偽影特別是磁化率偽影；影；v4、高度均勻度磁場(chǎng)有利于進(jìn)展大視野掃描，、高度均勻度磁場(chǎng)有利于進(jìn)展大視野掃描，尤其肩關(guān)節(jié)等尤其

6、肩關(guān)節(jié)等 偏中心部位的偏中心部位的MRI ；v5、只需高度均勻度磁場(chǎng)才干充分利用脂肪飽、只需高度均勻度磁場(chǎng)才干充分利用脂肪飽和技術(shù)進(jìn)展脂肪抑制掃描；和技術(shù)進(jìn)展脂肪抑制掃描；v6、高度均勻度磁場(chǎng)才干有效區(qū)分、高度均勻度磁場(chǎng)才干有效區(qū)分MRS 的不的不同代謝產(chǎn)物。同代謝產(chǎn)物。主磁體主磁體如何提高磁場(chǎng)均勻度？如何提高磁場(chǎng)均勻度？自動(dòng)勻場(chǎng)自動(dòng)勻場(chǎng)active shimming又稱為有源又稱為有源勻場(chǎng)，是指利用勻場(chǎng)線圈通以電流，產(chǎn)生小勻場(chǎng)，是指利用勻場(chǎng)線圈通以電流，產(chǎn)生小磁場(chǎng)，并經(jīng)過(guò)適當(dāng)調(diào)整勻場(chǎng)線圈陣列中各線磁場(chǎng)，并經(jīng)過(guò)適當(dāng)調(diào)整勻場(chǎng)線圈陣列中各線圈的電流強(qiáng)度，使其周圍的部分磁場(chǎng)發(fā)生變?nèi)Φ碾娏鲝?qiáng)度，使其周

7、圍的部分磁場(chǎng)發(fā)生變化來(lái)調(diào)理改善靜磁場(chǎng)的不均勻性，以提高靜化來(lái)調(diào)理改善靜磁場(chǎng)的不均勻性，以提高靜磁場(chǎng)整體均勻性的過(guò)程。磁場(chǎng)整體均勻性的過(guò)程。被動(dòng)勻場(chǎng)被動(dòng)勻場(chǎng)passive shiming是指在磁體是指在磁體孔洞內(nèi)壁上補(bǔ)助一定外形和尺寸、公用小鐵孔洞內(nèi)壁上補(bǔ)助一定外形和尺寸、公用小鐵片又稱為勻場(chǎng)片，用以提高磁場(chǎng)均勻性片又稱為勻場(chǎng)片，用以提高磁場(chǎng)均勻性的方法。這種方法在勻場(chǎng)過(guò)程中運(yùn)用的是無(wú)的方法。這種方法在勻場(chǎng)過(guò)程中運(yùn)用的是無(wú)源器件，因此也稱為無(wú)源勻場(chǎng)。源器件，因此也稱為無(wú)源勻場(chǎng)。 主磁體主磁體v磁場(chǎng)穩(wěn)定性：受各種客觀要素影響，磁場(chǎng)的磁場(chǎng)穩(wěn)定性：受各種客觀要素影響，磁場(chǎng)的均勻性和均勻性和/或磁場(chǎng)強(qiáng)度

8、值會(huì)發(fā)生變化，這就是或磁場(chǎng)強(qiáng)度值會(huì)發(fā)生變化，這就是磁場(chǎng)漂移。磁場(chǎng)穩(wěn)定性就是定量評(píng)價(jià)、衡量磁場(chǎng)漂移。磁場(chǎng)穩(wěn)定性就是定量評(píng)價(jià)、衡量這種漂移變化的技術(shù)目的。穩(wěn)定性下降，意這種漂移變化的技術(shù)目的。穩(wěn)定性下降，意味著單位時(shí)間內(nèi)磁場(chǎng)的變化率增高，假設(shè)在味著單位時(shí)間內(nèi)磁場(chǎng)的變化率增高，假設(shè)在一次磁共振掃描檢查時(shí)間段內(nèi)，磁場(chǎng)強(qiáng)度值一次磁共振掃描檢查時(shí)間段內(nèi)，磁場(chǎng)強(qiáng)度值和和/或磁場(chǎng)均勻性發(fā)生了漂移，就會(huì)影響到圖或磁場(chǎng)均勻性發(fā)生了漂移，就會(huì)影響到圖像質(zhì)量。像質(zhì)量。v時(shí)間穩(wěn)定性：磁體所建立的靜磁場(chǎng)時(shí)間穩(wěn)定性：磁體所建立的靜磁場(chǎng)B0隨時(shí)間隨時(shí)間而變化的程度。而變化的程度。v熱穩(wěn)定性：磁場(chǎng)強(qiáng)度值隨溫度變化而漂移的熱穩(wěn)定

9、性：磁場(chǎng)強(qiáng)度值隨溫度變化而漂移的程度。程度。主磁體主磁體v磁體有效孔徑是指梯度線圈、勻場(chǎng)線圈、射頻體線磁體有效孔徑是指梯度線圈、勻場(chǎng)線圈、射頻體線圈、襯墊、內(nèi)護(hù)板、隔音腔、和外殼等部件均在磁圈、襯墊、內(nèi)護(hù)板、隔音腔、和外殼等部件均在磁體檢查孔道內(nèi)安裝終了后，所剩余柱形空間的有效體檢查孔道內(nèi)安裝終了后，所剩余柱形空間的有效內(nèi)徑?？讖酱笮∠拗浦粰z查者的體型尺寸大小，內(nèi)徑?？讖酱笮∠拗浦粰z查者的體型尺寸大小，延伸到磁體外部的磁場(chǎng)的范圍亦與孔徑大小及磁場(chǎng)延伸到磁體外部的磁場(chǎng)的范圍亦與孔徑大小及磁場(chǎng)強(qiáng)度有關(guān)。強(qiáng)度有關(guān)。v以足夠包容受檢者人體或受檢部位為宜以足夠包容受檢者人體或受檢部位為宜v幽閉恐懼癥

10、幽閉恐懼癥v磁場(chǎng)均勻性的破壞和失衡磁場(chǎng)均勻性的破壞和失衡主磁體主磁體v邊緣場(chǎng)：磁體產(chǎn)生的靜磁場(chǎng)向空間各個(gè)方向分布，邊緣場(chǎng)：磁體產(chǎn)生的靜磁場(chǎng)向空間各個(gè)方向分布，發(fā)散到磁體周圍的空間中，稱為邊緣場(chǎng)。它的強(qiáng)弱發(fā)散到磁體周圍的空間中，稱為邊緣場(chǎng)。它的強(qiáng)弱與空間位置有關(guān)，隨著空間點(diǎn)與磁體間隔的增大，與空間位置有關(guān)，隨著空間點(diǎn)與磁體間隔的增大，邊緣場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)逐漸降低。邊緣場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)逐漸降低。v邊緣場(chǎng)會(huì)對(duì)候診的受檢者、任務(wù)人員、路過(guò)附近的邊緣場(chǎng)會(huì)對(duì)候診的受檢者、任務(wù)人員、路過(guò)附近的人員、分布在磁體周圍空間的電子設(shè)備呵斥能夠的人員、分布在磁體周圍空間的電子設(shè)備呵斥能夠的損傷和損壞。因此需求采取措施抑制、屏蔽磁體的

11、損傷和損壞。因此需求采取措施抑制、屏蔽磁體的邊緣場(chǎng)，減少邊緣場(chǎng)的空間范圍，保證周圍環(huán)境的邊緣場(chǎng)，減少邊緣場(chǎng)的空間范圍，保證周圍環(huán)境的平安。平安。v無(wú)源屏蔽法無(wú)源屏蔽法給磁體披上非常厚的軟鐵給磁體披上非常厚的軟鐵v特種硅鋼資料包繞覆蓋磁屏蔽法，將邊緣場(chǎng)空特種硅鋼資料包繞覆蓋磁屏蔽法，將邊緣場(chǎng)空間范圍強(qiáng)迫緊縮在磁屏蔽空間之內(nèi)間范圍強(qiáng)迫緊縮在磁屏蔽空間之內(nèi)v有源屏蔽法有源屏蔽法運(yùn)用一組或者幾組有源線圈，仔細(xì)運(yùn)用一組或者幾組有源線圈，仔細(xì)計(jì)算和丈量邊緣場(chǎng)的分布后，設(shè)計(jì)成與邊緣場(chǎng)大小計(jì)算和丈量邊緣場(chǎng)的分布后，設(shè)計(jì)成與邊緣場(chǎng)大小相等、方向相反的電磁場(chǎng)分布，從而抵消和反射磁相等、方向相反的電磁場(chǎng)分布，從而抵

12、消和反射磁體引起的向外發(fā)散的磁力線，以此到達(dá)減少邊緣場(chǎng)體引起的向外發(fā)散的磁力線，以此到達(dá)減少邊緣場(chǎng)空間范圍的目的。空間范圍的目的。梯度系統(tǒng)梯度系統(tǒng)v梯度系統(tǒng)是指與梯度磁場(chǎng)相關(guān)的電路單元和相關(guān)系統(tǒng)，由梯度線圈、梯度控制器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC、梯度放大器梯度電源和梯度冷卻系統(tǒng)等部分組成。v梯度系統(tǒng)主要作用包括：v1對(duì)MRI 信號(hào)進(jìn)展空間編 碼，以確定成像層面的位置和厚度 ；v2 產(chǎn)生MR 回波梯度回波；v3施加分散加權(quán)梯度場(chǎng)；v4 進(jìn)展流動(dòng)補(bǔ)償；v5 進(jìn)展流動(dòng)液體的流速相位編碼。梯度系統(tǒng)梯度系統(tǒng)v梯度線圈與梯度磁場(chǎng)的組成梯度線圈與梯度磁場(chǎng)的組成v梯度線圈繞在主磁體和勻場(chǎng)補(bǔ)償線圈內(nèi)，它由梯度線圈繞在主

13、磁體和勻場(chǎng)補(bǔ)償線圈內(nèi)，它由三組線圈組成，梯度場(chǎng)的方向按三個(gè)根本軸線三組線圈組成，梯度場(chǎng)的方向按三個(gè)根本軸線X、Y、Z軸方向設(shè)計(jì)。軸方向設(shè)計(jì)。vZ向梯度線圈向梯度線圈Gz：產(chǎn)生：產(chǎn)生Z向梯度磁場(chǎng)。向梯度磁場(chǎng)。vX向和向和Y向梯度線圈向梯度線圈Gx和和Gy：產(chǎn)生與：產(chǎn)生與Z向梯度向梯度場(chǎng)正交垂直的場(chǎng)正交垂直的X向、向、Y向梯度磁場(chǎng)，構(gòu)成與向梯度磁場(chǎng)，構(gòu)成與Z軸方向軸方向垂直的垂直的XY平面。平面。v梯度放大器：在梯度控制器的計(jì)算機(jī)控制下隨時(shí)開梯度放大器：在梯度控制器的計(jì)算機(jī)控制下隨時(shí)開關(guān)，準(zhǔn)確調(diào)理供應(yīng)給梯度線圈的電源，以便獲得準(zhǔn)關(guān)，準(zhǔn)確調(diào)理供應(yīng)給梯度線圈的電源，以便獲得準(zhǔn)確的梯度磁場(chǎng)。確的梯度磁場(chǎng)

14、。v 三個(gè)相互正交三個(gè)相互正交X、Y、Z方向的梯度磁場(chǎng)作方向的梯度磁場(chǎng)作為圖像重建的空間定位和層面選擇的根據(jù)，三個(gè)場(chǎng)為圖像重建的空間定位和層面選擇的根據(jù)，三個(gè)場(chǎng)中的任何一個(gè)均可提供層面選擇梯度、相位編碼梯中的任何一個(gè)均可提供層面選擇梯度、相位編碼梯度、頻率編碼梯度三項(xiàng)作用之一，而這三個(gè)方向的度、頻率編碼梯度三項(xiàng)作用之一，而這三個(gè)方向的梯度場(chǎng)的結(jié)合運(yùn)用可獲得恣意斜面的梯度場(chǎng)的結(jié)合運(yùn)用可獲得恣意斜面的MR圖像。圖像。 梯度系統(tǒng)梯度系統(tǒng)v梯度磁場(chǎng)性能目的梯度磁場(chǎng)性能目的v有效容積有效容積v梯度場(chǎng)線性梯度場(chǎng)線性v梯度場(chǎng)強(qiáng)度梯度場(chǎng)強(qiáng)度v梯度場(chǎng)切換率和梯度上升時(shí)間梯度場(chǎng)切換率和梯度上升時(shí)間梯度系統(tǒng)梯度系統(tǒng)

15、v有效容積是指梯度線圈所包容的、其梯度場(chǎng)可以滿足一定線有效容積是指梯度線圈所包容的、其梯度場(chǎng)可以滿足一定線性要求的空間區(qū)域，又叫均勻容積，也可稱為有效作用范圍。性要求的空間區(qū)域，又叫均勻容積，也可稱為有效作用范圍。只需有效容積這一區(qū)域可以穩(wěn)定用于只需有效容積這一區(qū)域可以穩(wěn)定用于MR成像，它普通位于成像，它普通位于磁體中心，并與主磁場(chǎng)的有效容積同心，因此該參數(shù)通常以磁體中心，并與主磁場(chǎng)的有效容積同心，因此該參數(shù)通常以磁體中心為原點(diǎn)，以磁體中心為原點(diǎn)，以X、Y、Z三軸方向的數(shù)值來(lái)表示梯度場(chǎng)三軸方向的數(shù)值來(lái)表示梯度場(chǎng)的有效作用范圍。的有效作用范圍。v梯度線圈通常采用鞍形線圈設(shè)計(jì)，其有效容積僅能到達(dá)總

16、容梯度線圈通常采用鞍形線圈設(shè)計(jì)，其有效容積僅能到達(dá)總?cè)莘e的積的60%左右，因此如何提高梯度線圈均勻容積范圍及其任左右，因此如何提高梯度線圈均勻容積范圍及其任務(wù)效率是梯度線圈設(shè)計(jì)中追求的目的。由于梯度線圈的均勻務(wù)效率是梯度線圈設(shè)計(jì)中追求的目的。由于梯度線圈的均勻容積越大，那么其在、三軸方向上不失真成像區(qū)的容積越大，那么其在、三軸方向上不失真成像區(qū)的視野范圍視野范圍Field Of View，F(xiàn)OV相應(yīng)地就越大。相應(yīng)地就越大。 梯度系統(tǒng)梯度系統(tǒng)v梯度場(chǎng)線性是衡量梯度場(chǎng)動(dòng)態(tài)地、依次平穩(wěn)遞增性梯度場(chǎng)線性是衡量梯度場(chǎng)動(dòng)態(tài)地、依次平穩(wěn)遞增性能的目的。線性越好，闡明梯度場(chǎng)越準(zhǔn)確，空間定能的目的。線性越好，闡

17、明梯度場(chǎng)越準(zhǔn)確，空間定位、選層、翻轉(zhuǎn)激發(fā)也就越準(zhǔn)確，圖像的質(zhì)量就越位、選層、翻轉(zhuǎn)激發(fā)也就越準(zhǔn)確，圖像的質(zhì)量就越好。普通來(lái)說(shuō)，梯度場(chǎng)的非線性不能超越好。普通來(lái)說(shuō)，梯度場(chǎng)的非線性不能超越2%。 梯度系統(tǒng)梯度系統(tǒng)v梯度場(chǎng)強(qiáng)度是指梯度磁場(chǎng)強(qiáng)度可以到達(dá)的最大值，普梯度場(chǎng)強(qiáng)度是指梯度磁場(chǎng)強(qiáng)度可以到達(dá)的最大值，普通采用單位長(zhǎng)度內(nèi)梯度磁場(chǎng)強(qiáng)度的最大差別來(lái)表示，通采用單位長(zhǎng)度內(nèi)梯度磁場(chǎng)強(qiáng)度的最大差別來(lái)表示，即使用每米長(zhǎng)度內(nèi)梯度磁場(chǎng)強(qiáng)度差別的毫特斯拉量即使用每米長(zhǎng)度內(nèi)梯度磁場(chǎng)強(qiáng)度差別的毫特斯拉量mT/M來(lái)表示，如下公式：來(lái)表示，如下公式：v 梯度場(chǎng)強(qiáng)梯度場(chǎng)強(qiáng)mT/M梯度場(chǎng)兩端的磁場(chǎng)強(qiáng)度差值梯度場(chǎng)兩端的磁場(chǎng)強(qiáng)度差值

18、/梯度場(chǎng)的有效作用長(zhǎng)度梯度場(chǎng)的有效作用長(zhǎng)度v在線圈確定時(shí)，梯度場(chǎng)強(qiáng)度由梯度電流強(qiáng)度所決在線圈確定時(shí)，梯度場(chǎng)強(qiáng)度由梯度電流強(qiáng)度所決議，而梯度電流強(qiáng)度又受梯度放大器的最高輸出功率議，而梯度電流強(qiáng)度又受梯度放大器的最高輸出功率限制。改動(dòng)梯度場(chǎng)強(qiáng)和射頻脈沖的帶寬，就可選擇層限制。改動(dòng)梯度場(chǎng)強(qiáng)和射頻脈沖的帶寬，就可選擇層面厚度。梯度場(chǎng)強(qiáng)度越高，就可以選擇越薄的掃描層面厚度。梯度場(chǎng)強(qiáng)度越高，就可以選擇越薄的掃描層厚，體素就越小，影像的空間分辨率就越高。厚，體素就越小，影像的空間分辨率就越高。 梯度系統(tǒng)梯度系統(tǒng)梯度系統(tǒng)梯度系統(tǒng) 梯度系統(tǒng)作為MRI設(shè)備的中心和關(guān)鍵部件，其性能高低直接決議著MRI設(shè)備的掃描速度

19、時(shí)間分辨率、最小掃描層厚空間分辨率、XYZ三軸有效掃描范圍、影像的幾何保真度。同時(shí)，它的性能還同掃描脈沖序列中梯度脈沖波形的設(shè)計(jì)有關(guān)，即一些復(fù)雜序列還要依賴梯度系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。MRI設(shè)備對(duì)梯度系統(tǒng)的要求就是梯度場(chǎng)強(qiáng)高、梯度上升速度快、梯度切換率高、梯度線性度、梯度輸出波形的準(zhǔn)確度高及其可反復(fù)性好、梯度效率和利用率高。 射頻系統(tǒng)射頻系統(tǒng)v組成：主要由射頻脈沖發(fā)射單元和射頻脈沖接納單元兩部分組成：主要由射頻脈沖發(fā)射單元和射頻脈沖接納單元兩部分組成，其中包括射頻發(fā)射器、射頻功率放大器、射頻發(fā)射線組成，其中包括射頻發(fā)射器、射頻功率放大器、射頻發(fā)射線圈、射頻接納線圈、以及低噪聲射頻信號(hào)放大器等關(guān)鍵部件。圈、

20、射頻接納線圈、以及低噪聲射頻信號(hào)放大器等關(guān)鍵部件。v作用：擔(dān)任實(shí)施射頻作用：擔(dān)任實(shí)施射頻Radio Frequency，RF鼓勵(lì)并接鼓勵(lì)并接納和處置射頻信號(hào)，即納和處置射頻信號(hào)，即MR信號(hào)。信號(hào)。射頻系統(tǒng)射頻系統(tǒng)v射頻線圈既是鼓勵(lì)源，又是探測(cè)器。v按功能分類 發(fā)射/接納兩用線圈、接納線圈v按適用范圍分類 全容積線圈、部分容積線圈、外表線圈、v 體腔內(nèi)線圈、相控陣線圈v按極化方式分類 線性極化、圓形極化v按主磁場(chǎng)方向分類 螺線管線圈、鞍形線圈v按繞組方式分類 亥姆霍茲線圈、螺線管線圈、四線構(gòu)造線圈、v STR管狀諧振器線圈、鳥籠式線圈射頻系統(tǒng)射頻系統(tǒng)v均勻發(fā)射射頻脈沖，提高成像質(zhì)量。v采用高功率

21、射頻放大器供能，射頻脈沖強(qiáng)度增大，射頻繼續(xù)時(shí)間縮短，加快采集速度。v接納線圈盡能夠接近檢查部位，信號(hào)加強(qiáng)，線圈內(nèi)體積減小，噪聲降低，信噪比提高。v利用相控陣線圈可明顯提高M(jìn)R圖像的信噪比，有助于改善薄層掃描、高分辨掃描及低場(chǎng)機(jī)的圖像質(zhì)量。相控陣線圈與平行采集技術(shù)相配合，可以進(jìn)一步提高M(jìn)RI的信號(hào)采集速度。 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)控制著MRI 儀的脈沖激發(fā)、信號(hào)采集以及實(shí)現(xiàn)圖像處置、顯示、傳輸、存儲(chǔ)等功能。屏蔽系統(tǒng)屏蔽系統(tǒng)干擾 磁屏蔽 磁屏蔽不僅可防止外部鐵磁性物質(zhì)對(duì)磁體內(nèi)部磁場(chǎng)均勻性的影響，還能大大削減磁體外部雜散磁場(chǎng)的空間分布范圍。有源屏蔽：外線圈通以反向電流無(wú)源屏蔽：鐵磁性屏蔽體

22、其他輔助系統(tǒng)其他輔助系統(tǒng)檢查床液氦及水冷卻系統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)膠片處置系統(tǒng)三、磁共振景象的根本原理三、磁共振景象的根本原理v磁共振成像的物質(zhì)根底v進(jìn)入主磁場(chǎng)前后質(zhì)子核磁形狀對(duì)比v磁共振景象磁共振景象的物質(zhì)根底磁共振景象的物質(zhì)根底原子構(gòu)造：原子構(gòu)造：原子由原子核和繞核運(yùn)動(dòng)的電子組成，原原子由原子核和繞核運(yùn)動(dòng)的電子組成，原子核由質(zhì)子和中子組成。電子帶負(fù)電荷，質(zhì)子核由質(zhì)子和中子組成。電子帶負(fù)電荷，質(zhì)子帶正電荷，中子不帶電。子帶正電荷，中子不帶電。質(zhì)子和中子假設(shè)不成對(duì)，將使質(zhì)子在旋轉(zhuǎn)中產(chǎn)質(zhì)子和中子假設(shè)不成對(duì)，將使質(zhì)子在旋轉(zhuǎn)中產(chǎn)生角動(dòng)量，磁共振就是要利用這個(gè)角動(dòng)量的生角動(dòng)量，磁共振就是要利用這個(gè)角動(dòng)量的物理特性

23、來(lái)實(shí)現(xiàn)激發(fā)、信號(hào)采集和成像的。物理特性來(lái)實(shí)現(xiàn)激發(fā)、信號(hào)采集和成像的。 磁共振景象的物質(zhì)根底磁共振景象的物質(zhì)根底自旋：質(zhì)子以一定的頻率繞軸高速旋轉(zhuǎn)。高速旋轉(zhuǎn)帶正電荷的質(zhì)子電流環(huán)路核磁v并非一切原子核的自旋運(yùn)動(dòng)都能產(chǎn)生核磁根據(jù)原子核內(nèi)中子和質(zhì)子的數(shù)目不同，不同的原子核產(chǎn)生不同的核磁效應(yīng)。v非磁性原子核：質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)均為偶數(shù)v磁性原子核：中子數(shù)和質(zhì)子數(shù)至少一個(gè)為奇數(shù)磁共振景象的物質(zhì)根底磁共振景象的物質(zhì)根底v用于人體磁共振成像的原子核為質(zhì)H1，選擇H1的理由有：vH1是人體中最多的原子核，約占人體中總原子核數(shù)的2/3 以上；vH1的磁化率在人體磁性原子核中是最高的。進(jìn)入主磁場(chǎng)前后質(zhì)子核磁形狀對(duì)比進(jìn)入

24、主磁場(chǎng)前后質(zhì)子核磁形狀對(duì)比一、進(jìn)入主磁場(chǎng)前質(zhì)子核磁形狀一、進(jìn)入主磁場(chǎng)前質(zhì)子核磁形狀人體的質(zhì)子不計(jì)其數(shù)，產(chǎn)生無(wú)數(shù)個(gè)小磁場(chǎng)，人體的質(zhì)子不計(jì)其數(shù)，產(chǎn)生無(wú)數(shù)個(gè)小磁場(chǎng)，雖然每個(gè)質(zhì)子均能產(chǎn)生一個(gè)小磁場(chǎng)，這種小雖然每個(gè)質(zhì)子均能產(chǎn)生一個(gè)小磁場(chǎng)，這種小磁場(chǎng)的陳列是隨機(jī)無(wú)序即雜亂磁場(chǎng)的陳列是隨機(jī)無(wú)序即雜亂 無(wú)章的，無(wú)章的，使每個(gè)質(zhì)子產(chǎn)生的磁化矢量相互抵消。因此，使每個(gè)質(zhì)子產(chǎn)生的磁化矢量相互抵消。因此，人體自然形狀下并無(wú)磁性，即沒(méi)有宏觀磁化人體自然形狀下并無(wú)磁性，即沒(méi)有宏觀磁化矢量的產(chǎn)生。矢量的產(chǎn)生。進(jìn)入主磁場(chǎng)前后質(zhì)子核磁形狀對(duì)比進(jìn)入主磁場(chǎng)前后質(zhì)子核磁形狀對(duì)比二、進(jìn)入主磁場(chǎng)后質(zhì)子核磁形狀二、進(jìn)入主磁場(chǎng)后質(zhì)子核磁形狀

25、進(jìn)入主磁場(chǎng)后，人體內(nèi)的質(zhì)子產(chǎn)生的小磁場(chǎng)不進(jìn)入主磁場(chǎng)后，人體內(nèi)的質(zhì)子產(chǎn)生的小磁場(chǎng)不再是雜亂無(wú)章，呈有規(guī)律陳列。一種是與主再是雜亂無(wú)章，呈有規(guī)律陳列。一種是與主磁場(chǎng)方向平行且方向一樣，另一種是與主磁磁場(chǎng)方向平行且方向一樣，另一種是與主磁場(chǎng)平行但方向相反，處于平行同向的質(zhì)子略場(chǎng)平行但方向相反，處于平行同向的質(zhì)子略多于處于平行反向的質(zhì)子。多于處于平行反向的質(zhì)子。從量子物理學(xué)的角度來(lái)說(shuō)，這兩種核磁形狀代從量子物理學(xué)的角度來(lái)說(shuō)，這兩種核磁形狀代表質(zhì)子的能量差別。平行同向的質(zhì)子處于低表質(zhì)子的能量差別。平行同向的質(zhì)子處于低能級(jí)，因此受主磁場(chǎng)的束縛，其磁化矢量的能級(jí)，因此受主磁場(chǎng)的束縛，其磁化矢量的方向與主磁場(chǎng)

26、的方向一致；平行反向的質(zhì)子方向與主磁場(chǎng)的方向一致；平行反向的質(zhì)子處于高能級(jí)，因此可以對(duì)抗主磁場(chǎng)的作用，處于高能級(jí)，因此可以對(duì)抗主磁場(chǎng)的作用，其磁化矢量雖然與主磁場(chǎng)平行但方向相反。其磁化矢量雖然與主磁場(chǎng)平行但方向相反。由于處于低能級(jí)的質(zhì)子略多于處于高能級(jí)的質(zhì)由于處于低能級(jí)的質(zhì)子略多于處于高能級(jí)的質(zhì)子，因此進(jìn)入主磁場(chǎng)后，人體內(nèi)產(chǎn)生了一個(gè)子，因此進(jìn)入主磁場(chǎng)后，人體內(nèi)產(chǎn)生了一個(gè)與主磁場(chǎng)方向一致的宏觀縱向磁化矢量。與主磁場(chǎng)方向一致的宏觀縱向磁化矢量。進(jìn)入主磁場(chǎng)前后質(zhì)子核磁形狀對(duì)比進(jìn)入主磁場(chǎng)前后質(zhì)子核磁形狀對(duì)比圖圖a 為進(jìn)入主磁場(chǎng)前，雖然每為進(jìn)入主磁場(chǎng)前，雖然每個(gè)質(zhì)子自旋都產(chǎn)生一個(gè)小磁場(chǎng)，個(gè)質(zhì)子自旋都產(chǎn)生

27、一個(gè)小磁場(chǎng)，但陳列雜亂無(wú)章，磁化矢量相但陳列雜亂無(wú)章，磁化矢量相互抵消，因此沒(méi)有宏觀磁化矢互抵消，因此沒(méi)有宏觀磁化矢量產(chǎn)生。量產(chǎn)生。圖圖b 示進(jìn)入主磁場(chǎng)后，質(zhì)子自旋示進(jìn)入主磁場(chǎng)后，質(zhì)子自旋產(chǎn)生的小磁場(chǎng)與主磁場(chǎng)平行陳列，產(chǎn)生的小磁場(chǎng)與主磁場(chǎng)平行陳列，平行同向者略多于平行反向者，平行同向者略多于平行反向者，最后產(chǎn)生一個(gè)與主磁場(chǎng)方向一致最后產(chǎn)生一個(gè)與主磁場(chǎng)方向一致的宏觀縱向磁化矢量。的宏觀縱向磁化矢量。 進(jìn)入主磁場(chǎng)前后質(zhì)子核磁形狀對(duì)比進(jìn)入主磁場(chǎng)前后質(zhì)子核磁形狀對(duì)比三、進(jìn)動(dòng)和進(jìn)動(dòng)頻率三、進(jìn)動(dòng)和進(jìn)動(dòng)頻率進(jìn)入主磁場(chǎng)后，無(wú)論是處于高能級(jí)還是處于低進(jìn)入主磁場(chǎng)后，無(wú)論是處于高能級(jí)還是處于低能級(jí)的質(zhì)子，其磁化矢量

28、并非完全與主磁場(chǎng)能級(jí)的質(zhì)子，其磁化矢量并非完全與主磁場(chǎng)方向平行，而總是與主磁場(chǎng)有一定的角度。方向平行，而總是與主磁場(chǎng)有一定的角度。質(zhì)子除了自旋運(yùn)動(dòng)外，還繞著主磁場(chǎng)軸進(jìn)展旋質(zhì)子除了自旋運(yùn)動(dòng)外，還繞著主磁場(chǎng)軸進(jìn)展旋轉(zhuǎn)擺動(dòng)，我們把質(zhì)子的這種旋轉(zhuǎn)擺動(dòng)稱為進(jìn)轉(zhuǎn)擺動(dòng)，我們把質(zhì)子的這種旋轉(zhuǎn)擺動(dòng)稱為進(jìn)動(dòng)。進(jìn)動(dòng)是磁性原子核自旋產(chǎn)生的小磁場(chǎng)與動(dòng)。進(jìn)動(dòng)是磁性原子核自旋產(chǎn)生的小磁場(chǎng)與主磁場(chǎng)相互作用的結(jié)果。主磁場(chǎng)相互作用的結(jié)果。進(jìn)入主磁場(chǎng)前后質(zhì)子核磁形狀對(duì)比進(jìn)入主磁場(chǎng)前后質(zhì)子核磁形狀對(duì)比進(jìn)動(dòng)頻率也稱進(jìn)動(dòng)頻率也稱Larmor 頻率，其計(jì)算公式為：頻率，其計(jì)算公式為：B式中式中為為L(zhǎng)armor 頻率，頻率，為磁旋比為磁旋比

29、對(duì)對(duì)于某一種磁性原子核來(lái)說(shuō)是個(gè)常數(shù)，質(zhì)子的于某一種磁性原子核來(lái)說(shuō)是個(gè)常數(shù)，質(zhì)子的約為約為42.5 mHz/T ，B 為主磁場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)，單位為特斯為主磁場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)，單位為特斯拉拉T。從式中可以看出，質(zhì)子的進(jìn)動(dòng)頻率與主。從式中可以看出，質(zhì)子的進(jìn)動(dòng)頻率與主磁場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)成正比。磁場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)成正比。進(jìn)動(dòng)頻率明顯低于自旋頻率，但對(duì)于磁共振成像的來(lái)說(shuō)，進(jìn)動(dòng)頻率比自旋頻率重要。質(zhì)子的進(jìn)動(dòng)頻率與主磁場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)成正比。進(jìn)入主磁場(chǎng)前后質(zhì)子核磁形狀對(duì)比進(jìn)入主磁場(chǎng)前后質(zhì)子核磁形狀對(duì)比由于進(jìn)動(dòng)的存在，質(zhì)子自旋產(chǎn)生小磁場(chǎng)可以分解成兩個(gè)部分：1方向恒定的縱向磁化分矢量沿主磁場(chǎng)方向；2以主磁場(chǎng)方向即Z軸為軸心，在X、Y平面旋轉(zhuǎn)的橫向磁化分矢量

30、?？v向磁化分矢量產(chǎn)生一個(gè)與主磁場(chǎng)同向的宏觀縱向磁化矢量。橫向磁化分矢量相互抵消，因此沒(méi)有宏觀橫向磁化矢量產(chǎn)生。進(jìn)入主磁場(chǎng)前后質(zhì)子核磁形狀對(duì)比進(jìn)入主磁場(chǎng)前后質(zhì)子核磁形狀對(duì)比磁共振景象磁共振景象v磁共振景象：給處于主磁場(chǎng)中的人體組織一個(gè)射頻磁共振景象：給處于主磁場(chǎng)中的人體組織一個(gè)射頻脈沖，射頻脈沖的頻率與質(zhì)子的進(jìn)動(dòng)頻率一樣，射脈沖，射頻脈沖的頻率與質(zhì)子的進(jìn)動(dòng)頻率一樣，射頻脈沖的能量將傳送給處于低能級(jí)的質(zhì)子，處于低頻脈沖的能量將傳送給處于低能級(jí)的質(zhì)子，處于低能級(jí)的質(zhì)子獲得能量后將躍遷到高能級(jí)。能級(jí)的質(zhì)子獲得能量后將躍遷到高能級(jí)。v從微觀角度來(lái)說(shuō)，磁共振景象是低能級(jí)的質(zhì)子獲得從微觀角度來(lái)說(shuō)，磁共振景象

31、是低能級(jí)的質(zhì)子獲得能量躍遷到高能級(jí)。能量躍遷到高能級(jí)。v從宏觀的角度來(lái)說(shuō)，磁共振景象的結(jié)果是使宏觀縱從宏觀的角度來(lái)說(shuō)，磁共振景象的結(jié)果是使宏觀縱向磁化矢量發(fā)生偏轉(zhuǎn)。偏轉(zhuǎn)的角度與射頻脈沖的能向磁化矢量發(fā)生偏轉(zhuǎn)。偏轉(zhuǎn)的角度與射頻脈沖的能量有關(guān)，能量越大偏轉(zhuǎn)角度越大；而射頻脈沖能量量有關(guān)，能量越大偏轉(zhuǎn)角度越大；而射頻脈沖能量的大小與脈沖強(qiáng)度及繼續(xù)時(shí)間有關(guān)的大小與脈沖強(qiáng)度及繼續(xù)時(shí)間有關(guān)共振：能量從一個(gè)振動(dòng)著的物體傳送到另一個(gè)物體，共振：能量從一個(gè)振動(dòng)著的物體傳送到另一個(gè)物體，后者以與前者一樣的頻率振動(dòng)。共振的條件是一樣后者以與前者一樣的頻率振動(dòng)。共振的條件是一樣的頻率，本質(zhì)是能量的傳送。的頻率，本質(zhì)是

32、能量的傳送。磁共振景象磁共振景象90射頻脈沖射頻脈沖當(dāng)射頻脈沖的能量正好使宏觀縱向磁化矢當(dāng)射頻脈沖的能量正好使宏觀縱向磁化矢量偏轉(zhuǎn)量偏轉(zhuǎn)90，即完全偏轉(zhuǎn)到，即完全偏轉(zhuǎn)到X、 Y 平面，平面，我們稱這種脈沖為我們稱這種脈沖為90脈沖，其產(chǎn)生的橫脈沖，其產(chǎn)生的橫向宏觀磁化矢量在各種角度的射頻脈沖中向宏觀磁化矢量在各種角度的射頻脈沖中是最大的。是最大的。磁共振景象磁共振景象從微觀上講，90脈沖的效應(yīng)可以分解成兩個(gè)部分來(lái)了解：190脈沖使處于低能級(jí)多出處于高能級(jí)的那部分質(zhì)子，有一半獲得能量進(jìn)入高能級(jí)形狀，這就使處于低能級(jí)和高能級(jí)的質(zhì)子數(shù)目完全一樣，兩個(gè)方向的縱向磁化分矢量相互抵消，因此宏觀縱向磁化矢量

33、等于零。290脈沖前，質(zhì)子的橫向磁化分矢量相位不同，90脈沖可使質(zhì)子的橫向磁化分矢量處于同一相位，因此產(chǎn)生了一個(gè)最大旋轉(zhuǎn)宏觀橫向磁化矢量。磁共振景象磁共振景象四、磁共振成像原理四、磁共振成像原理v核磁馳豫v磁共振加權(quán)成像v磁共振信號(hào)的空間定位vK空間的根本概念核磁馳豫核磁馳豫核磁弛豫：核磁弛豫： 90脈沖封鎖后，組織的宏觀磁化矢量脈沖封鎖后，組織的宏觀磁化矢量逐漸恢復(fù)到平衡形狀的過(guò)程。逐漸恢復(fù)到平衡形狀的過(guò)程。核磁弛豫又可分解成兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立的部分：核磁弛豫又可分解成兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立的部分：1橫向磁化矢量逐漸減小直至消逝，稱為橫向弛橫向磁化矢量逐漸減小直至消逝，稱為橫向弛豫；豫；2 縱向磁化矢量逐漸

34、恢復(fù)直至最大平衡形狀，縱向磁化矢量逐漸恢復(fù)直至最大平衡形狀，稱為縱向弛豫。稱為縱向弛豫。核磁馳豫核磁馳豫v90脈沖封鎖后，處于同相位的質(zhì)子發(fā)生了相位的離散失相位，其橫向磁化分矢量逐漸相互抵消，因此宏觀橫向磁化矢量衰減直至到零。致使質(zhì)子失相位的緣由有兩個(gè)：v1質(zhì)子周圍磁環(huán)境隨機(jī)動(dòng)搖v2主磁場(chǎng)的不均勻核磁馳豫核磁馳豫核磁馳豫核磁馳豫v90脈沖封鎖后，宏觀橫向磁化矢量將呈指數(shù)式衰減，我們把宏觀橫向磁化矢量的這種衰減稱為自在感應(yīng)衰減free induction decay，F(xiàn)ID ，也稱T2*弛豫。核磁馳豫核磁馳豫v自在感應(yīng)衰減自在感應(yīng)衰減FID和和T2弛豫的差別弛豫的差別v受橫向弛豫和主磁場(chǎng)不均勻的

35、雙重影響，橫受橫向弛豫和主磁場(chǎng)不均勻的雙重影響，橫向磁化矢量很快衰減，稱為向磁化矢量很快衰減，稱為FID ；v剔除主磁場(chǎng)不均勻呵斥的質(zhì)子失相位，得到剔除主磁場(chǎng)不均勻呵斥的質(zhì)子失相位，得到的橫向磁化矢量衰減為真正的橫向弛豫，即的橫向磁化矢量衰減為真正的橫向弛豫，即T2弛豫；弛豫；v同一組織的同一組織的T2弛豫要遠(yuǎn)遠(yuǎn)慢于弛豫要遠(yuǎn)遠(yuǎn)慢于FID；vT2值：橫向磁化矢量衰減到最大值的值：橫向磁化矢量衰減到最大值的37%所所用的時(shí)間；用的時(shí)間；v不同組織由于質(zhì)子受周圍微觀磁環(huán)境影響不不同組織由于質(zhì)子受周圍微觀磁環(huán)境影響不同，同，T2值不同，即值不同，即T2弛豫速度不一樣；不同弛豫速度不一樣；不同的場(chǎng)強(qiáng)下，

36、的場(chǎng)強(qiáng)下，T2值也會(huì)發(fā)生變化。值也會(huì)發(fā)生變化。核磁馳豫核磁馳豫縱向弛豫射頻脈沖封鎖后，在主磁場(chǎng)的作用下，宏觀縱向磁化矢量將逐漸恢復(fù)到平衡形狀，這一過(guò)程稱為縱向弛豫，即T1 弛豫。T1值：宏觀縱向磁化矢量恢復(fù)到最大值的63%所用的時(shí)間。不同的組織由于質(zhì)子周圍的分子自在運(yùn)動(dòng)頻率不同，其縱向弛豫速度存在差別，即T1 值不同。人體組織的T1 值受主磁場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)的影響較大，普通隨場(chǎng)強(qiáng)的增高，組織的T1 值延伸。磁共振加權(quán)成像磁共振加權(quán)成像v加權(quán) 突出重點(diǎn)普通的成像過(guò)程中，組織的各方面特性例如：質(zhì)子密度、T1 值、T2 值均對(duì)MR 信號(hào)有奉獻(xiàn)，幾乎不能夠得到僅純粹反映組織一個(gè)特性的MR圖像，我們可以利用成像參

37、數(shù)的調(diào)整，使圖像主要反映組織某方面特性，而盡量抑制組織其他特性對(duì)MR 信號(hào)的影響，這就是“加權(quán)。磁共振加權(quán)成像磁共振加權(quán)成像T1 加權(quán)成像加權(quán)成像T1WI：重點(diǎn)突出組織縱向弛豫差別；：重點(diǎn)突出組織縱向弛豫差別；T2 加權(quán)成像加權(quán)成像T2WI：重點(diǎn)突出組織橫向弛豫差別；：重點(diǎn)突出組織橫向弛豫差別；質(zhì)子密度圖像質(zhì)子密度圖像PD ：主要反映組織質(zhì)子含量差別。：主要反映組織質(zhì)子含量差別。 質(zhì)子密度加權(quán)成像的實(shí)現(xiàn)質(zhì)子密度加權(quán)成像的實(shí)現(xiàn) 以甲、乙兩種組織為例，甲組織質(zhì)子含量高于乙質(zhì)子：1進(jìn)入主磁場(chǎng)后，甲組織產(chǎn)生的宏觀縱向磁化矢量大于乙組織；290脈沖后甲組織產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)宏觀橫向磁化矢量就大于乙組織；3馬上檢

38、測(cè)MR 信號(hào)，甲組織產(chǎn)生的MR 信號(hào)將高于乙組織。 質(zhì)子密度越高，質(zhì)子密度越高，MR 信號(hào)強(qiáng)度越大，這就是質(zhì)子密度加權(quán)成像。信號(hào)強(qiáng)度越大，這就是質(zhì)子密度加權(quán)成像。T2加權(quán)成像的實(shí)現(xiàn)加權(quán)成像的實(shí)現(xiàn)假設(shè)甲、乙兩種組織質(zhì)子密度一樣，但甲組織的橫向弛豫比乙組織慢即甲組假設(shè)甲、乙兩種組織質(zhì)子密度一樣，但甲組織的橫向弛豫比乙組織慢即甲組織的織的T2 值長(zhǎng)于乙組織：值長(zhǎng)于乙組織：1進(jìn)入主磁場(chǎng)后由于質(zhì)子密度一樣，甲乙兩種組織產(chǎn)生的宏觀縱向磁化矢進(jìn)入主磁場(chǎng)后由于質(zhì)子密度一樣，甲乙兩種組織產(chǎn)生的宏觀縱向磁化矢量大小一樣圖量大小一樣圖a；290脈沖后產(chǎn)生的宏觀橫向磁化矢量的大小也一樣圖脈沖后產(chǎn)生的宏觀橫向磁化矢量的

39、大小也一樣圖b：3由于甲組織橫向弛豫比乙組織慢，到一定時(shí)辰，甲組織衰減掉的宏觀橫由于甲組織橫向弛豫比乙組織慢，到一定時(shí)辰，甲組織衰減掉的宏觀橫向磁化矢量少于乙組織，其殘留的宏觀橫向磁化矢量將大于乙組織圖向磁化矢量少于乙組織，其殘留的宏觀橫向磁化矢量將大于乙組織圖 c；4這時(shí)檢測(cè)這時(shí)檢測(cè)MR 信號(hào)，甲組織的信號(hào)，甲組織的MR 信號(hào)強(qiáng)度將高于乙組織圖信號(hào)強(qiáng)度將高于乙組織圖d，這樣，這樣就實(shí)現(xiàn)了就實(shí)現(xiàn)了T2WI。在在T2WI 上，組織的上，組織的T2 值越大，其值越大，其MR 信號(hào)強(qiáng)度越大。信號(hào)強(qiáng)度越大。T1加權(quán)成像的實(shí)現(xiàn)加權(quán)成像的實(shí)現(xiàn)假設(shè)甲、乙兩種組織質(zhì)子密度一樣，但甲組織的縱向弛豫比乙組織快即甲

40、組織的假設(shè)甲、乙兩種組織質(zhì)子密度一樣，但甲組織的縱向弛豫比乙組織快即甲組織的T1 值短于乙組織：值短于乙組織：1進(jìn)入主磁場(chǎng)后由于質(zhì)子密度一樣，甲乙兩種組織產(chǎn)生的縱向磁化矢量大小一樣；進(jìn)入主磁場(chǎng)后由于質(zhì)子密度一樣，甲乙兩種組織產(chǎn)生的縱向磁化矢量大小一樣；290脈沖后產(chǎn)生的宏觀橫向磁化矢量的大小也一樣；脈沖后產(chǎn)生的宏觀橫向磁化矢量的大小也一樣；3射頻脈沖封鎖后，甲乙兩種組織將發(fā)生縱向弛豫，由于甲組織的縱向弛豫比乙組射頻脈沖封鎖后，甲乙兩種組織將發(fā)生縱向弛豫，由于甲組織的縱向弛豫比乙組織快，過(guò)一定時(shí)間以后，甲組織曾經(jīng)恢復(fù)的宏觀縱向磁化矢量將大于乙組織；織快，過(guò)一定時(shí)間以后，甲組織曾經(jīng)恢復(fù)的宏觀縱向磁

41、化矢量將大于乙組織；4由于接納線圈不能檢測(cè)到這種縱向磁化矢量的差別，必需運(yùn)用第二個(gè)由于接納線圈不能檢測(cè)到這種縱向磁化矢量的差別，必需運(yùn)用第二個(gè)90脈沖。第脈沖。第二個(gè)二個(gè)90脈沖后，甲、乙兩組織的宏觀縱向磁化矢量將發(fā)生偏轉(zhuǎn)，產(chǎn)生宏觀橫向磁化矢脈沖后，甲、乙兩組織的宏觀縱向磁化矢量將發(fā)生偏轉(zhuǎn)，產(chǎn)生宏觀橫向磁化矢量，由于這時(shí)甲組織的縱向磁化矢量大于乙組織，其產(chǎn)生的橫向磁化矢量將大于乙組織，量，由于這時(shí)甲組織的縱向磁化矢量大于乙組織，其產(chǎn)生的橫向磁化矢量將大于乙組織，馬上檢測(cè)馬上檢測(cè)MR 信號(hào)，甲組織產(chǎn)生的信號(hào)，甲組織產(chǎn)生的MR 信號(hào)將高于乙組織，這樣就實(shí)現(xiàn)了信號(hào)將高于乙組織，這樣就實(shí)現(xiàn)了T1WI。

42、在T1WI 上，組織的T1 值越小，其MR 信號(hào)強(qiáng)度越大。 磁共振信號(hào)的空間定位磁共振信號(hào)的空間定位一、層面的選擇與層厚的決議以1.5T磁共振儀為例，在1.5 T的場(chǎng)強(qiáng)下，質(zhì)子的進(jìn)動(dòng)頻率約為64MHZ。如圖 所示為人頭正面像，我們將進(jìn)展橫斷面掃描，要進(jìn)展層面的選擇，必需在上下方向即Z軸方向上施加一個(gè)梯度場(chǎng)，Z軸梯度線圈中點(diǎn)位置G0 由于磁場(chǎng)強(qiáng)度仍為1.5 T，因此該程度質(zhì)子的進(jìn)動(dòng)頻率堅(jiān)持在64MHZ。從G0向頭側(cè)磁場(chǎng)強(qiáng)度逐漸降低，因此質(zhì)子進(jìn)動(dòng)頻率逐漸變慢，頭頂部組織內(nèi)質(zhì)子的進(jìn)動(dòng)頻率最低；從G0 向足側(cè)磁場(chǎng)強(qiáng)度逐漸增高，那么質(zhì)子進(jìn)動(dòng)頻率逐漸加快，下頜部最高。磁共振信號(hào)的空間定位磁共振信號(hào)的空間定

43、位單位長(zhǎng)度內(nèi)質(zhì)子進(jìn)動(dòng)頻率差別的大小與施加的梯度場(chǎng)強(qiáng)度有關(guān)，施加梯度場(chǎng)強(qiáng)越大，單位長(zhǎng)度內(nèi)質(zhì)子進(jìn)動(dòng)頻率的差別越大。假設(shè)我們施加的梯度場(chǎng)呵斥質(zhì)子進(jìn)動(dòng)頻率的差別為1MHZ/cm，而我們所用的射頻脈沖的頻率為63.5 64.5MHZ，那么被激發(fā)的層面的位置層中心就在Z軸梯度線圈中點(diǎn)G0 ，層厚為1cm，即層厚范圍包括了Z軸梯度線圈中點(diǎn)上下各0.5cm的范圍圖a磁共振信號(hào)的空間定位磁共振信號(hào)的空間定位磁共振信號(hào)的空間定位磁共振信號(hào)的空間定位圖中橫實(shí)線表示層中心位置；兩條虛橫線之間間隔表示層厚。圖a示梯度場(chǎng)強(qiáng)呵斥的質(zhì)子進(jìn)動(dòng)頻率差別1 MHZ/cm，射頻脈沖的頻率范圍為63.4-64.5 MHZ，那么層中心在

44、梯度場(chǎng)中點(diǎn)G0 ，層厚1cm；圖b示梯度場(chǎng)堅(jiān)持不變，射頻脈沖的頻率范圍為64.5-65.5 MHZ，那么層厚堅(jiān)持1cm，層中心向足側(cè)移1cm；圖c示梯度場(chǎng)堅(jiān)持不變，射頻脈沖的頻率范圍改為63.75-64.25 MHZ，那么層中心位置不變，層厚變成0.5 cm；圖d示射頻脈沖的頻率范圍堅(jiān)持不變，梯度場(chǎng)強(qiáng)添加一倍，即呵斥的質(zhì)子進(jìn)動(dòng)頻率差別為2 MHZ/cm，那么層中心堅(jiān)持不變，層厚變成0.5 cm。 磁共振信號(hào)的空間定位磁共振信號(hào)的空間定位在檢查部位與層面選擇梯度線圈的相對(duì)位置堅(jiān)持不變的情況下，層面和層厚受梯度場(chǎng)和射頻脈沖影響的規(guī)律如下：1梯度場(chǎng)不變，射頻脈沖的頻率添加，那么層面的位置向梯度場(chǎng)高的

45、一側(cè)挪動(dòng)；2 梯度場(chǎng)不變，射頻脈沖的帶寬加寬，層厚增厚；3射頻脈沖的帶寬不變，梯度場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)添加，層厚變薄。磁共振信號(hào)的空間定位磁共振信號(hào)的空間定位v層面選擇僅僅確定了被激發(fā)和采集的層面和層厚，而采集到的MR信號(hào)包含有全層的信息，我們必需把采集的MR 信號(hào)分配層面內(nèi)不同的空間位置上即各個(gè)像素中，才干顯示層面內(nèi)的不同構(gòu)造。因此在完成了層面選擇后還必需進(jìn)展層面內(nèi)的空間定位編碼，包括頻率編碼和相位編碼。磁共振信號(hào)的空間定位磁共振信號(hào)的空間定位二、頻率編碼二、頻率編碼傅里葉變換可以區(qū)分出不同頻率的傅里葉變換可以區(qū)分出不同頻率的MR信號(hào)，信號(hào)，但首先必需讓來(lái)自不同位置的但首先必需讓來(lái)自不同位置的MR 信號(hào)

46、包含信號(hào)包含有不同的頻率，采集到混雜有不同頻率的有不同的頻率，采集到混雜有不同頻率的MR 信號(hào)后，經(jīng)過(guò)傅里葉變換才干解碼出不同頻信號(hào)后，經(jīng)過(guò)傅里葉變換才干解碼出不同頻率的率的MR 信號(hào)，而不同的頻率代表不同的位信號(hào)，而不同的頻率代表不同的位置。置。磁共振信號(hào)的空間定位磁共振信號(hào)的空間定位以頭顱的橫斷面為例，普通以前后方向?yàn)轭l率編碼方向，在MR信號(hào)采集的時(shí)辰在前后方向上施加一個(gè)前高后低的梯度場(chǎng)圖 a，這樣在前后方向上質(zhì)子所感遭到的磁場(chǎng)強(qiáng)度就不同，其進(jìn)動(dòng)頻率即存在差別，前部的質(zhì)子進(jìn)動(dòng)頻率高，而后部的質(zhì)子進(jìn)動(dòng)頻率低圖b。這樣采集的MR 信號(hào)中就包含有不同頻率的空間信息，經(jīng)傅里葉轉(zhuǎn)換后不同頻率的MR

47、信號(hào)就被區(qū)分出來(lái)，分配到前后方向各自的位置上。 磁共振信號(hào)的空間定位磁共振信號(hào)的空間定位1圖圖a示顱腦一橫斷面，施加了一前高后低的梯度場(chǎng)，示顱腦一橫斷面，施加了一前高后低的梯度場(chǎng)，G0代表梯度場(chǎng)中點(diǎn)；代表梯度場(chǎng)中點(diǎn)；2圖圖b僅以三行三列僅以三行三列9個(gè)體素作為表示，中間一行由于位于梯度場(chǎng)中點(diǎn)個(gè)體素作為表示，中間一行由于位于梯度場(chǎng)中點(diǎn)G0，質(zhì)子進(jìn)動(dòng)頻率堅(jiān)持質(zhì)子進(jìn)動(dòng)頻率堅(jiān)持64MHZ，最前面一行由于磁場(chǎng)強(qiáng)度升高，質(zhì)子進(jìn)動(dòng)頻率加快，最前面一行由于磁場(chǎng)強(qiáng)度升高，質(zhì)子進(jìn)動(dòng)頻率加快到到65MHZ，最后面一行由于磁場(chǎng)強(qiáng)度降低，質(zhì)子進(jìn)動(dòng)頻率減慢為，最后面一行由于磁場(chǎng)強(qiáng)度降低，質(zhì)子進(jìn)動(dòng)頻率減慢為63MHZ；3M

48、R信號(hào)采集后經(jīng)傅里葉轉(zhuǎn)換即可解碼出不同頻率的信號(hào)采集后經(jīng)傅里葉轉(zhuǎn)換即可解碼出不同頻率的MR信號(hào)，而不同頻率信號(hào)，而不同頻率代表前后方向上的不同位置。代表前后方向上的不同位置。磁共振信號(hào)的空間定位磁共振信號(hào)的空間定位三、相位編碼三、相位編碼相位編碼也運(yùn)用梯度場(chǎng)：相位編碼也運(yùn)用梯度場(chǎng)： 1梯度場(chǎng)施加方向與頻率編碼不同，應(yīng)該梯度場(chǎng)施加方向與頻率編碼不同，應(yīng)該施加在頻率編碼的垂直方向上，還以顱腦橫施加在頻率編碼的垂直方向上，還以顱腦橫斷面為例，假設(shè)頻率編碼梯度場(chǎng)施加在前后斷面為例，假設(shè)頻率編碼梯度場(chǎng)施加在前后方向，那么相位編碼梯度場(chǎng)施加在左右方向方向，那么相位編碼梯度場(chǎng)施加在左右方向上圖上圖b；2 施

49、加的時(shí)辰不同，頻率編碼必需在施加的時(shí)辰不同，頻率編碼必需在MR 信號(hào)采集的同時(shí)施加，而相位編碼梯度場(chǎng)必信號(hào)采集的同時(shí)施加，而相位編碼梯度場(chǎng)必需在信號(hào)采集前施加，在施加相位梯度場(chǎng)期需在信號(hào)采集前施加，在施加相位梯度場(chǎng)期間，相位編碼方向上以左右方向?yàn)槔拈g，相位編碼方向上以左右方向?yàn)槔馁|(zhì)子將感遭到不同強(qiáng)度的磁場(chǎng)如左高右質(zhì)子將感遭到不同強(qiáng)度的磁場(chǎng)如左高右低，因此將出現(xiàn)左快右慢的進(jìn)動(dòng)頻率，由低，因此將出現(xiàn)左快右慢的進(jìn)動(dòng)頻率，由于進(jìn)動(dòng)頻率的不同，左右方向各個(gè)位置上的于進(jìn)動(dòng)頻率的不同，左右方向各個(gè)位置上的質(zhì)子進(jìn)動(dòng)的相位將出現(xiàn)差別圖質(zhì)子進(jìn)動(dòng)的相位將出現(xiàn)差別圖b；3封鎖左右方向的相位編碼梯度場(chǎng)，左右封鎖左右

50、方向的相位編碼梯度場(chǎng)，左右方向的磁場(chǎng)強(qiáng)度的差別消逝，各個(gè)位置的質(zhì)方向的磁場(chǎng)強(qiáng)度的差別消逝，各個(gè)位置的質(zhì)子進(jìn)動(dòng)頻率也恢復(fù)一致，但前面曾施加過(guò)一子進(jìn)動(dòng)頻率也恢復(fù)一致，但前面曾施加過(guò)一段時(shí)間梯度場(chǎng)呵斥的質(zhì)子進(jìn)動(dòng)的相位差別被段時(shí)間梯度場(chǎng)呵斥的質(zhì)子進(jìn)動(dòng)的相位差別被保管下來(lái)圖保管下來(lái)圖c，這時(shí)采集到的，這時(shí)采集到的MR 信號(hào)中信號(hào)中就帶有相位編碼信息，經(jīng)過(guò)傅里葉轉(zhuǎn)換可區(qū)就帶有相位編碼信息，經(jīng)過(guò)傅里葉轉(zhuǎn)換可區(qū)分出不同相位的分出不同相位的MR信號(hào)，而不同的相位那么信號(hào)，而不同的相位那么代表左右方向上的不同位置。代表左右方向上的不同位置。 磁共振信號(hào)的空間定位磁共振信號(hào)的空間定位1圖圖a示在施加相位編碼梯度前，

51、左右方向上各體素中質(zhì)子的進(jìn)動(dòng)頻率均為示在施加相位編碼梯度前，左右方向上各體素中質(zhì)子的進(jìn)動(dòng)頻率均為64MHZ，相位也一致空箭所示；，相位也一致空箭所示；2圖圖b示在左右方向上施加一個(gè)左高右低的梯度場(chǎng)，位于相位編碼梯度場(chǎng)中點(diǎn)示在左右方向上施加一個(gè)左高右低的梯度場(chǎng)，位于相位編碼梯度場(chǎng)中點(diǎn)G0的體素內(nèi)的質(zhì)子進(jìn)動(dòng)頻率仍為的體素內(nèi)的質(zhì)子進(jìn)動(dòng)頻率仍為64MHZ，而最左邊體素內(nèi)的質(zhì)子進(jìn)動(dòng)頻率添加，而最左邊體素內(nèi)的質(zhì)子進(jìn)動(dòng)頻率添加到到65MHZ，最右邊體素內(nèi)的質(zhì)子進(jìn)動(dòng)頻率減低到，最右邊體素內(nèi)的質(zhì)子進(jìn)動(dòng)頻率減低到63MHZ。這個(gè)梯度場(chǎng)施加一段時(shí)間。這個(gè)梯度場(chǎng)施加一段時(shí)間后，左右方向上各體素內(nèi)的質(zhì)子由于進(jìn)動(dòng)頻率不同

52、出現(xiàn)相位差別空箭所示。后，左右方向上各體素內(nèi)的質(zhì)子由于進(jìn)動(dòng)頻率不同出現(xiàn)相位差別空箭所示。3圖圖c示在示在MR信號(hào)采集前，把相位編碼梯度場(chǎng)封鎖，左右方向上體素內(nèi)的質(zhì)子進(jìn)信號(hào)采集前，把相位編碼梯度場(chǎng)封鎖，左右方向上體素內(nèi)的質(zhì)子進(jìn)動(dòng)頻率又回到動(dòng)頻率又回到64MHZ，即左右方向的進(jìn)動(dòng)頻率差別消逝，但由于相位編碼梯度場(chǎng)呵斥，即左右方向的進(jìn)動(dòng)頻率差別消逝，但由于相位編碼梯度場(chǎng)呵斥的左右方向上各體素內(nèi)質(zhì)子的相位差別空箭所示被保管下來(lái)。的左右方向上各體素內(nèi)質(zhì)子的相位差別空箭所示被保管下來(lái)。磁共振信號(hào)的空間定位磁共振信號(hào)的空間定位v由于傅里葉轉(zhuǎn)換的特性，它區(qū)分不同頻率的MR信號(hào)才干很強(qiáng)，但區(qū)分MR信號(hào)相位差別的

53、才干較差，只能區(qū)分相位相差180的MR信號(hào)，所以MR信號(hào)的相位編碼需求多次反復(fù)進(jìn)展。v例如矩陣為256256的MR 圖像需進(jìn)展256次相位編碼方能完成，也就是說(shuō)需求用不同的相位編碼梯度場(chǎng)反復(fù)采集256個(gè)MR信號(hào)，不同的相位編碼梯度場(chǎng)得到的MR信號(hào)也稱相位編碼線，填充在K空間相位編碼方向上的不同位置上，經(jīng)過(guò)傅里葉轉(zhuǎn)換，才干重建出空間分辨力符合要求的圖像。v這256 種不同的相位編碼梯度場(chǎng)普通情況下是先施加強(qiáng)度最大的梯度場(chǎng)，方向?yàn)橐粋?cè)高另一側(cè)低如左高右低，堅(jiān)持梯度場(chǎng)方向不變，梯度場(chǎng)強(qiáng)度逐漸變小不斷到零，然后改動(dòng)梯度場(chǎng)方向即改成左低高，梯度場(chǎng)強(qiáng)度那么從小開場(chǎng)，逐漸變大，其梯度場(chǎng)強(qiáng)度變化的步級(jí)與剛剛左

54、高右低時(shí)一樣。磁共振信號(hào)的空間定位磁共振信號(hào)的空間定位四、三維采集的空間編碼四、三維采集的空間編碼三維三維MRI的激發(fā)和采集不是針對(duì)層面，而是針的激發(fā)和采集不是針對(duì)層面，而是針對(duì)整個(gè)成像容積進(jìn)展的，與二維對(duì)整個(gè)成像容積進(jìn)展的，與二維MRI有所區(qū)有所區(qū)別。別。由于三維由于三維MRI脈沖的激發(fā)和采集是針對(duì)整個(gè)容脈沖的激發(fā)和采集是針對(duì)整個(gè)容積范圍進(jìn)展的，為了獲得薄層的圖像，必需積范圍進(jìn)展的，為了獲得薄層的圖像，必需在層面方向上進(jìn)展空間定位編碼。三維采集在層面方向上進(jìn)展空間定位編碼。三維采集技術(shù)的層面方向空間編碼也采用相位編碼，技術(shù)的層面方向空間編碼也采用相位編碼，一個(gè)容積需求分為幾層，就必需進(jìn)展幾個(gè)

55、步一個(gè)容積需求分為幾層，就必需進(jìn)展幾個(gè)步級(jí)的相位編碼。級(jí)的相位編碼。K空間的根本概念空間的根本概念 一、一、K空間的根本概念空間的根本概念 K空間也稱傅里葉空間，是帶有空間定位編空間也稱傅里葉空間，是帶有空間定位編碼信息的碼信息的MR信號(hào)原始數(shù)據(jù)的填充空間。信號(hào)原始數(shù)據(jù)的填充空間。每一幅每一幅MR圖像都有其相應(yīng)的圖像都有其相應(yīng)的K空間數(shù)據(jù)，對(duì)空間數(shù)據(jù)，對(duì)K空間的數(shù)據(jù)進(jìn)展傅里葉轉(zhuǎn)換，就能對(duì)原始數(shù)空間的數(shù)據(jù)進(jìn)展傅里葉轉(zhuǎn)換，就能對(duì)原始數(shù)據(jù)中的空間定位編碼信息進(jìn)展解碼，得到據(jù)中的空間定位編碼信息進(jìn)展解碼，得到MR 的圖像數(shù)據(jù)，即把不同信號(hào)強(qiáng)度的的圖像數(shù)據(jù)，即把不同信號(hào)強(qiáng)度的MR 信息信息分配到相應(yīng)的空

56、間位置上即分配到各自的分配到相應(yīng)的空間位置上即分配到各自的像素中，即可重建出像素中，即可重建出MR 圖像了。圖像了。K空間的根本概念空間的根本概念二、二、K空間的根本特性空間的根本特性二維二維K空間的兩個(gè)坐標(biāo)空間的兩個(gè)坐標(biāo)Kx 和和Ky 分別代分別代表表MR 信號(hào)的頻率編碼和相位編碼方向。信號(hào)的頻率編碼和相位編碼方向。在二維圖像的在二維圖像的MR 信號(hào)采集過(guò)程中，每信號(hào)采集過(guò)程中，每個(gè)個(gè)MR 信號(hào)的頻率編碼梯度場(chǎng)的大小和信號(hào)的頻率編碼梯度場(chǎng)的大小和方向堅(jiān)持不變，而相位編碼梯度場(chǎng)的方方向堅(jiān)持不變，而相位編碼梯度場(chǎng)的方向和場(chǎng)強(qiáng)那么以一定的步級(jí)發(fā)生變化向和場(chǎng)強(qiáng)那么以一定的步級(jí)發(fā)生變化圖圖b，每個(gè)，每

57、個(gè)MR 信號(hào)的相位編碼變化信號(hào)的相位編碼變化一次，采集到的一次，采集到的MR 信號(hào)填充信號(hào)填充K 空間空間Ky 方向的一條線圖方向的一條線圖a，因此把帶有空，因此把帶有空間信息的間信息的MR 信號(hào)稱為相位編碼線，也信號(hào)稱為相位編碼線，也稱稱K 空間線或傅里葉線。空間線或傅里葉線。K空間的根本概念空間的根本概念K 空間填充表示圖空間填充表示圖相位編碼梯度場(chǎng)變化表示圖相位編碼梯度場(chǎng)變化表示圖K空間的根本概念空間的根本概念v普通的K 空間是循序?qū)ΨQ填充的。填充Ky 128 的MR 信號(hào)的相位編碼梯度場(chǎng)為左高右低，梯度場(chǎng)強(qiáng)最大。填充Ky 127 的MR 信號(hào)的相位編碼梯度場(chǎng)仍為左高右低，但梯度場(chǎng)強(qiáng)有所降低。堅(jiān)持梯度場(chǎng)方向不變，但梯度場(chǎng)強(qiáng)逐漸降低。到填充Ky