第一節(jié) MR成像原理

第一節(jié)MR成像原理MR成像設(shè)備系統(tǒng)MR現(xiàn)象弛豫過程MR信號MRI的空間定位與圖像重建三

、弛豫過程（一）弛豫是指受RF脈沖激勵，低能態(tài)的質(zhì)子獲得能量躍遷至高能態(tài)，RF停止后，這些質(zhì)子由高能態(tài)回復到原來的低能狀態(tài)，這個現(xiàn)象就是弛豫，即質(zhì)子由高能態(tài)恢復至磁共振前的狀態(tài)為止的變化過程。弛豫過程包括縱向弛豫時間（T1）和橫向弛豫（T2）。弛豫過程平衡狀態(tài):

磁化矢量M在B0方向，z軸分量Mz=M，xy平面分量Mxy=0。不平衡狀態(tài):

施加激勵脈沖，M0偏離主磁場一定角度，Mz

M；Mxy

0。若偏轉(zhuǎn)90°:Mxy=M0,Mz=0

。激發(fā)脈沖停止后，Mz，

Mxy逐漸恢復，最后達到平衡，這一過程叫“馳豫過程”，是釋放能量的過程。

zyyxB0xMXYAB弛豫過程中，產(chǎn)生能量zB0MZ代表主磁場的方向90度對Mz施加90度的射頻脈沖弛豫時間與形式受激勵后核自旋與周圍物質(zhì)交換能量主要有兩種形式：一是核自旋與周圍物質(zhì)進行熱交換，最后達到熱平衡，稱“自旋一晶格弛豫過程”（T1）。二是同類自旋核之間的能量交換，稱為“自旋－自旋弛豫過程”（T2）。5

1.自旋－晶格弛豫時間（T1時間）：激發(fā)脈沖停止后，Z軸分量Mz逐漸恢復至最大值Mo，當其恢復至最大值Mo的63%時的所經(jīng)歷的時間為T1時間。在弛豫過程中，自旋的原子核不斷與周圍環(huán)境（晶格）進行著熱交換，從而達到能量平衡，此時離開高能態(tài)的質(zhì)子釋放能量并回落，因此縱向弛豫也稱為“熱弛豫時間”。6自旋－晶格弛豫（T1）示意圖9常見組織在兩種磁場強度下的T1弛豫時間不同組織的T1值不同.10T1WI脂水平衡狀態(tài)90縱向弛豫90采集時T1WI兩種組織的信號差別——是這樣獲得的T1弛豫：到達63%的時間，以脂肪與腦脊液為例脂肪T1弛豫短，又稱短T1——高信號；腦脊液T1弛豫長，又稱長T1——低信號；2.自旋－自旋弛豫時間（T2時間）：

激發(fā)脈沖停止后，Mxy分量從最大值逐漸減少至零，這個過程稱為橫向弛豫；當其減少至最大值的37%時所經(jīng)歷的時間為T2時間，它是橫向磁化矢量衰減快慢的一個量度。在橫向弛豫過程中，系統(tǒng)本身的能量是不變，橫向磁化矢量的消失意味著質(zhì)子間相位同步性喪失，由于原子核受主磁場和附近核的影響，它們的進動頻率稍有不同，而這種具有不同自旋的原子核之間的相互作用是導致橫向弛豫的主要原因。13自旋－自旋弛豫（T2）示意圖16常見組織的T2弛豫時間不同組織的T2值不同.17T2WI平衡狀態(tài)90度激發(fā)后采集信號時刻腦水T2WI兩種組織的信號差別——是這樣獲得的采集時T2弛豫：減少到37%的時間，以腦灰質(zhì)與腦脊液為例。腦灰質(zhì)T2弛豫相對較短，又稱短T2——較低信號；腦脊液T2弛豫長，又稱長T2——高信號；橫向弛豫和縱向弛豫橫向弛豫和縱向弛豫是同時發(fā)生的，這兩種弛豫過程反映了氫質(zhì)子與周圍原子間的相互作用，進而反映物質(zhì)的結(jié)構(gòu)特性，是MR體現(xiàn)人體內(nèi)部生理、生化特性的物理基礎(chǔ)。四、MR信號（一）MR信號的產(chǎn)生

弛豫過程中橫向磁化矢量垂直并圍繞主磁場B。以Larmor頻率旋進，橫向磁化矢量的變化使環(huán)繞在被檢體周圍的接收線圈產(chǎn)生隨時間變化的感應(yīng)電流，其大小與橫向磁化矢量呈正比，這個可以放大的感應(yīng)電流就是MR信號，也稱回波。它具有一定的相位、頻率和強度，結(jié)合三者出現(xiàn)的先后秩序，可以進行計算機空間定位處理并應(yīng)用于信號強度數(shù)字化表達，在MR圖像上反映不同組織的亮暗特征。受90°脈沖的激勵，組織中將產(chǎn)生橫向磁化矢量，RF脈沖停止后組織中的橫向磁化矢量受T2和主磁場不均勻雙重因素的影像以指數(shù)形式較快衰減，稱為自由感應(yīng)衰減，利用MR接受線圈直接記錄橫向磁化矢量的這種自由感應(yīng)衰減，得到的MR信號，我們稱之為自由感應(yīng)衰減信號（FID）。信號的衰減快慢由T1、T2及該區(qū)域的核自旋密度ρ值決定。（二）自由感應(yīng)衰減信號33不同組織在MRI上的亮暗差別隨回波信號不同而不同