MRI的基本原理和概念.ppt

1、磁共振基礎(chǔ)知識(shí),MRI = Magnetic Resonance Imaging,MRI = 磁-共振-成像(裝置),舊稱(chēng) NMRI(核磁共振成像裝置), 其中N=Nuclear(核),MRI的歷史,1946年由美國(guó)斯坦福大學(xué)的Felix Bloch和哈佛大學(xué)的Edward Purcell發(fā)現(xiàn)核磁共振現(xiàn)象，為此獲得1952年諾貝爾獎(jiǎng)。 1971年Raymond Damadian 發(fā)現(xiàn)人體不同組織及腫瘤的馳豫時(shí)間相互存在差異，開(kāi)始了磁共振對(duì)臨床疾病的研究。 1977年英國(guó)諾丁漢大學(xué)獲得第一幅人體頭部的磁共振圖像。 1980年MRI裝備商品化。 1984年中國(guó)第一臺(tái)MRI裝機(jī)。,R. Damadi

2、an, L. Minkoff, M. Goldsmith 0.5T supercon 1977,first MR image of a human brain,the pioneers in MR imaging 最早的磁共振成像,MRI基本原理,難以理解,非常重要,學(xué)習(xí)MRI前應(yīng)該掌握的知識(shí),電學(xué) 磁學(xué) 量子力學(xué) 高等數(shù)學(xué),初中數(shù)學(xué) 初中物理 加減乘除 平方開(kāi)方,磁共振成像基本原理,一個(gè)放射科醫(yī)生對(duì)磁共振成像的理解,第一節(jié) MRI掃描儀的基本硬件,磁 體 梯 度 系 統(tǒng) 射 頻 系 統(tǒng) 計(jì) 算 機(jī) 外 圍 設(shè) 備,磁共振系統(tǒng)基本組成,1.磁體,磁共振最基本的構(gòu)建 產(chǎn)生磁場(chǎng)的裝置 最重要的指標(biāo)

3、為磁場(chǎng)強(qiáng)度和均勻度,MRI按磁場(chǎng)產(chǎn)生方式分類(lèi),永磁,電磁,常導(dǎo),超導(dǎo),磁體,0.35T 永磁磁體,1.5T 超導(dǎo)磁體,磁體類(lèi)型,現(xiàn)在為0.2-1.0T,按磁體的外形可分為 開(kāi)放式磁體 封閉式磁體 特殊外形磁體,MR按主磁場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)分類(lèi) MRI圖像信噪比與主磁場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)成正比 低場(chǎng): 小于0.5T 中場(chǎng)：0.5T1.0T 高場(chǎng): 1.0T2.0T（1.0T、1.5T、2.0T） 超高場(chǎng)強(qiáng)：大于2.0T（3.0T、4.7T、7T）,OPER-0.35T,高斯（gauss, G）。 Gauss (1777-1855),1高斯為距離5安培電流的直導(dǎo)線1厘米處檢測(cè)到的磁場(chǎng)強(qiáng)度,德國(guó)著名數(shù)學(xué)家，于1832年首次

4、測(cè)量了地球的磁場(chǎng)。,5安培,1厘米,1高斯,地球的磁場(chǎng)強(qiáng)度分布圖,特斯拉（Tesla,T） Nikola Tesla (1857-1943), 奧地利電器工程師，物理學(xué)家，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)原理及其應(yīng)用的先驅(qū)者之一。,1 T = 10000G,主磁場(chǎng)的均勻度 MRI要求磁場(chǎng)高度均勻，? 提高圖像信噪比 空間定位準(zhǔn)確的需要 減少偽影（磁化率偽影） 大視野掃描 脂肪抑制技術(shù) 有效區(qū)分MRS的不同代謝產(chǎn)物,勻場(chǎng)是通過(guò)使用金屬片（勻場(chǎng)片）或電磁體（勻場(chǎng)線圈）來(lái)提高磁場(chǎng)均勻度的過(guò)程。 被動(dòng)勻場(chǎng)-被動(dòng)勻場(chǎng)磁體系統(tǒng)有一套裝有小鐵片的多個(gè)托盤(pán)，用來(lái)修正磁場(chǎng)形狀，達(dá)到一定的磁場(chǎng)均勻度。這些勻場(chǎng)片放置的位置非常重要。測(cè)量磁

5、場(chǎng)的均勻度，計(jì)算機(jī)計(jì)算勻場(chǎng)片放置的位置，勻場(chǎng)托盤(pán)被拉出，勻場(chǎng)片被放入托盤(pán)中托盤(pán)重新插入磁體，反復(fù)進(jìn)行此過(guò)程。 優(yōu) 點(diǎn)：一旦完成勻場(chǎng)，維持勻場(chǎng)將不耗費(fèi)電能。 主動(dòng)勻場(chǎng)-主動(dòng)勻場(chǎng)磁體系統(tǒng)在磁體孔徑中置有30個(gè)獨(dú)立的線圈，分別調(diào)整各個(gè)線圈中的微弱電流，可以修正磁場(chǎng)形狀。電流的調(diào)整在計(jì)算機(jī)的控制下即可完成，勻場(chǎng)十分簡(jiǎn)便。 缺 點(diǎn)：在于制作困難，價(jià)格昂貴。,磁體的勻場(chǎng),2.梯度系統(tǒng),作用： 空間定位 產(chǎn)生回波（梯度回波） 施加擴(kuò)散加權(quán)梯度場(chǎng) 進(jìn)行流動(dòng)補(bǔ)償 梯度線圈性能的提高 磁共振成像速度加快 沒(méi)有梯度磁場(chǎng)的進(jìn)步就沒(méi)有快速、超快速成像技術(shù) 加快信號(hào)采集速度 提高圖像的SNR,梯度、梯度磁場(chǎng),梯度磁場(chǎng)的產(chǎn)

6、生,Z軸方向梯度磁場(chǎng)的產(chǎn) 生,X、Y、Z軸上梯度磁場(chǎng)的產(chǎn)生,梯度線圈性能指標(biāo) 梯度場(chǎng)強(qiáng) 25-60mT/m 切換率 120-200mT/m.s,有效梯度場(chǎng)長(zhǎng)度 50 cm,梯度兩端磁 場(chǎng)強(qiáng)度差值,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)的長(zhǎng)度,1000mT,1010mT,990mT,梯度場(chǎng)強(qiáng)（1010mT-990mT）/ 0.5 M= 40 mT/M,1000mT,梯度場(chǎng)強(qiáng),爬升時(shí)間,切換率梯度場(chǎng)預(yù)定強(qiáng)度/爬升時(shí)間,3.射頻系統(tǒng),射頻（發(fā)射和接受）系統(tǒng)的作用如同無(wú)線電波的天線 激發(fā)人體產(chǎn)生共振（廣播電臺(tái)的發(fā)射天線） 采集MR信號(hào)（收音機(jī)的天線）,射頻線圈的分類(lèi) 敏感區(qū)的形狀：體線圈

7、或表面線圈 線圈的極性：線性或正交 獨(dú)立接收通道的數(shù)目：相控陣線圈,4.計(jì)算機(jī)系統(tǒng),控制掃描 數(shù)據(jù)的運(yùn)算 圖像顯示,5.其他輔助設(shè)備,空調(diào) 檢查臺(tái) 激光照相機(jī) 液氦及水冷卻系統(tǒng),第二節(jié) 磁共振成像的物理基礎(chǔ),一、原子的結(jié)構(gòu),原子核總是繞著自身的軸旋轉(zhuǎn)自旋 ( Spin ),地球自轉(zhuǎn)產(chǎn)生磁場(chǎng) 原子核總是不停地按一定頻率繞著自身的軸發(fā)生自旋 ( Spin ) 原子核的質(zhì)子帶正電荷，其自旋產(chǎn)生的磁場(chǎng)稱(chēng)為核磁，因而以前把磁共振成像稱(chēng)為核磁共振成像（NMRI）。,二、自旋與核磁,地磁、磁鐵、核磁示意圖,原子核自旋產(chǎn)生核磁,核磁就是原子核自旋產(chǎn)生的磁場(chǎng),非常重要,三、所有的原子核都可產(chǎn)生核磁嗎？,質(zhì)子為偶

8、數(shù)，中子為偶數(shù),質(zhì)子為奇數(shù)，中子為奇數(shù) 質(zhì)子為奇數(shù)，中子為偶數(shù) 質(zhì)子為偶數(shù)，中子為奇數(shù),產(chǎn)生核磁,不產(chǎn)生核磁,用于人體MRI的為1H（氫質(zhì)子），原因有： 1. 1H的磁化率很高； 2. 1H占人體原子的絕大多數(shù)。 通常所指的MRI為氫質(zhì)子的MR圖像。,四、何種原子核用于人體MR成像？,人體元素 1H 14N 31P 13C 23Na 39K 17O 2H 19F,摩爾濃度 99.0 1.6 0.35 0.1 0.078 0.045 0.031 0.015 0.0066,相對(duì)磁化率 1.0 0.083 0.066 0.016 0.093 0.0005 0.029 0.096 0.83,人體內(nèi)常見(jiàn)

9、的磁性原子核,人體內(nèi)有無(wú)數(shù)個(gè)氫質(zhì)子（每毫升水含氫質(zhì)子31022） 每個(gè)氫質(zhì)子都自旋產(chǎn)生核磁現(xiàn)象 人體象一塊大磁鐵嗎？,第三節(jié) 進(jìn)入主磁體前后人體內(nèi)質(zhì)子核 磁狀態(tài)的變化,沒(méi)有外加磁場(chǎng)的情況下，質(zhì)子自旋產(chǎn)生核磁，每個(gè)氫質(zhì)子都是一個(gè)“小磁鐵”，但由于排列雜亂無(wú)章，磁場(chǎng)相互抵消，人體并不表現(xiàn)出宏觀的磁場(chǎng)，宏觀磁化矢量為0。,通常情況下人體內(nèi)氫質(zhì)子的核磁狀態(tài),通常情況下，盡管每個(gè)質(zhì)子自旋均產(chǎn)生一個(gè)小的磁場(chǎng)，但呈隨機(jī)無(wú)序排列，磁化矢量相互抵消，人體并不表現(xiàn)出宏觀磁化矢量。,把人體放進(jìn)大磁場(chǎng),指南針與地磁、小磁鐵與大磁場(chǎng),矢量的合成與分解,進(jìn)入主磁場(chǎng)前后人體組織質(zhì)子的核磁狀態(tài),處于高能狀態(tài)太費(fèi)勁，并非人人都

10、能做到,處于低能狀態(tài)的略多一點(diǎn)，007,進(jìn)入主磁場(chǎng)后磁化矢量的影響因素,溫度、主磁場(chǎng)強(qiáng)度、質(zhì)子含量,溫度 溫度升高，磁化率降低 主磁場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng) 場(chǎng)強(qiáng)越高，磁化率越高，場(chǎng)強(qiáng)幾乎與磁化率成正比 質(zhì)子含量 質(zhì)子含量越高，與主磁場(chǎng)同向的質(zhì)子總數(shù)增加（磁化率不變）,處于低能狀態(tài)的質(zhì)子到底比處于高能狀態(tài)的質(zhì)子多多少？,室溫下（300k）,0.2T：1.3 PPM 0.5T：4.1 PPM 1.0T：7.0 PPM 1.5T：9.6 PPM,PPM為百萬(wàn)分之一,處于低能狀態(tài)的氫質(zhì)子僅略多于處于高能狀態(tài)的質(zhì)子,在主磁場(chǎng)中質(zhì)子的磁化矢量方向是絕對(duì)同向平行或逆向平行嗎？,Precessing (進(jìn)動(dòng)),進(jìn)動(dòng)是核磁（小

11、磁場(chǎng)）與主磁場(chǎng)相互作用的結(jié)果 進(jìn)動(dòng)的頻率明顯低于質(zhì)子的自旋頻率，但比后者更為重要。,非常重要, = .B,：進(jìn)動(dòng)頻率 Larmor 頻率,：磁旋比 42.5兆赫 / T,B：主磁場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng),高能與低能狀態(tài)質(zhì)子的進(jìn)動(dòng),由于在主磁場(chǎng)中質(zhì)子進(jìn)動(dòng)，每個(gè)氫質(zhì)子均產(chǎn)生縱向和橫向磁化矢量，那么人體進(jìn)入主磁場(chǎng)后到底處于何種核磁狀態(tài)？,處于低能狀態(tài)的質(zhì)子略多于處于高能狀態(tài)的質(zhì)子，因而產(chǎn)生縱向宏觀磁化矢量,盡管每個(gè)質(zhì)子的進(jìn)動(dòng)產(chǎn)生了縱向和橫向磁化矢量，但由于相位不同，因而只有宏觀縱向磁化矢量產(chǎn)生，并無(wú)宏觀橫向磁化矢量產(chǎn)生,由于相位不同，每個(gè)質(zhì)子的橫向磁化分矢量相抵消，因而并無(wú)宏觀橫向磁化矢量產(chǎn)生,進(jìn)入主磁場(chǎng)后，質(zhì)子自旋

12、產(chǎn)生的核磁與主磁場(chǎng)相互作用發(fā)生進(jìn)動(dòng),非常重要,進(jìn)動(dòng)使每個(gè)質(zhì)子的核磁存在方向穩(wěn)定的縱向磁化分矢量和旋轉(zhuǎn)的橫向磁化分矢量,由于相位不同，只有宏觀縱向磁化矢量產(chǎn)生，并無(wú)宏觀橫向磁化矢量產(chǎn)生,進(jìn)入主磁場(chǎng)后人體被磁化了，產(chǎn)生縱向宏觀磁化矢量 不同的組織由于氫質(zhì)子含量的不同，宏觀磁化矢量也不同 磁共振不能檢測(cè)出縱向磁化矢量,？,縱向磁化Longitudinal magnetization,把病人置入強(qiáng)外磁場(chǎng)中，可誘發(fā)一個(gè)新的磁矢量，這個(gè)磁矢量與外磁場(chǎng)平行。 因?yàn)樗叫杏谕獯艌?chǎng)，與外磁場(chǎng)處于同一方向，故不能測(cè)量。,MR能檢測(cè)到怎樣的磁化矢量呢？,MR不能檢測(cè)到縱向磁化矢量，但能檢測(cè)到旋轉(zhuǎn)的橫向磁化矢量,橫向

13、磁化,沿著外磁場(chǎng)的磁化不能測(cè)量，因此，需要一個(gè)橫向于外磁場(chǎng)的磁化。,如何才能產(chǎn)生橫向宏觀磁化矢量？,？,？,？,第四節(jié) 磁共振現(xiàn)象,共振：能量從一個(gè)震動(dòng)著的物體傳遞到另一個(gè)物體，而后者以前者相同的頻率震動(dòng)。,射頻脈沖radio frequency(RF) pulse,一個(gè)短促的電磁波，稱(chēng)為射頻脈沖。 當(dāng)質(zhì)子頻率與射頻脈沖頻率相同時(shí)，就能進(jìn)行能量交換。,體內(nèi)進(jìn)動(dòng)的氫質(zhì)子怎樣才能發(fā)生共振呢？,給低能的氫質(zhì)子能量，氫質(zhì)子獲得能量進(jìn)入高能狀態(tài)，即核磁共振。,？,怎樣才能使低能氫質(zhì)子獲得能量，產(chǎn)生共振，進(jìn)入高能狀態(tài)？,磁共振現(xiàn)象是靠射頻線圈發(fā)射無(wú)線電波（射頻脈沖）激發(fā)人體內(nèi)的氫質(zhì)子來(lái)引發(fā)的，這種射頻脈沖

14、的頻率必須與氫質(zhì)子進(jìn)動(dòng)頻率相同，低能的質(zhì)子獲能進(jìn)入高能狀態(tài),微觀效應(yīng),射頻脈沖激發(fā)后的效應(yīng)是使宏觀磁化矢量發(fā)生偏轉(zhuǎn) 射頻脈沖的強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間決定射頻脈沖激發(fā)后的效應(yīng),低能量,中等能量,高能量,宏觀效應(yīng),90度脈沖繼發(fā)后產(chǎn)生的宏觀和微觀效應(yīng),低能的超出部分的氫質(zhì)子有一半獲得能量進(jìn)入高能狀態(tài)，高能和低能質(zhì)子數(shù)相等，縱向磁化矢量相互抵消而等于零,使質(zhì)子處于同相位，質(zhì)子的微觀橫向磁化矢量相加，產(chǎn)生宏觀橫向磁化矢量,當(dāng)施加RF脈沖后,質(zhì)子會(huì)發(fā)生什么變化？,正常情況下，無(wú)線電波的圖形類(lèi)似一根鞭子，MRI的無(wú)線電波也起著一根鞭子樣的作用。它使進(jìn)動(dòng)的質(zhì)子同步化。,同向進(jìn)動(dòng)的質(zhì)子產(chǎn)生一個(gè)新的橫向磁化,90脈沖激

15、發(fā)使質(zhì)子發(fā)生共振，產(chǎn)生最大的旋轉(zhuǎn)橫向磁化矢量，這種旋轉(zhuǎn)的橫向磁化矢量切割接收線圈，MR儀可以檢測(cè)到。,無(wú)線電波激發(fā)后，人體內(nèi)宏觀磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)了90，MRI可以檢測(cè)到人體發(fā)出的信號(hào)。 氫質(zhì)子含量高的組織縱向磁化矢量大，90脈沖后偏轉(zhuǎn)到橫向的磁場(chǎng)越強(qiáng)，MR信號(hào)強(qiáng)度越高。 此時(shí)的MR圖像可區(qū)分質(zhì)子密度不同的兩種組織。,非常重要,檢測(cè)到的僅僅是不同組織氫質(zhì)子含量的差別，對(duì)于臨床診斷來(lái)說(shuō)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。 我們總是在90脈沖關(guān)閉后過(guò)一定時(shí)間才進(jìn)行MR信號(hào)采集。,非常重要,？,射頻線圈關(guān)閉后發(fā)生了什么？,無(wú)線電波激發(fā)使磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)90，關(guān)閉無(wú)線電波后，磁場(chǎng)又慢慢回到平衡狀態(tài)（縱向),第五節(jié) 核磁馳豫,Relaxati

16、on,弛豫,放松、休息,射頻脈沖停止后，在主磁場(chǎng)的作用下，橫向宏觀磁化矢量逐漸縮小到零，縱向宏觀磁化矢量從零逐漸回到平衡狀態(tài)，這個(gè)過(guò)程稱(chēng)為核磁弛豫。 核磁弛豫又可分解為兩個(gè)部分： 橫向弛豫 縱向弛豫,橫向弛豫,也稱(chēng)為T(mén)2弛豫，簡(jiǎn)單地說(shuō)，T2弛豫就是橫向磁化矢量減少的過(guò)程。,T2弛豫的原因 自旋質(zhì)子磁場(chǎng)暴露在大磁場(chǎng)與臨近自旋質(zhì)子的小磁場(chǎng)中 由于分子的運(yùn)動(dòng)，質(zhì)子周?chē)男〈艌?chǎng)不斷波動(dòng) 每個(gè)質(zhì)子感受的磁場(chǎng)不均勻,磁場(chǎng)高質(zhì)子進(jìn)動(dòng)快,場(chǎng)強(qiáng)低質(zhì)子進(jìn)動(dòng)慢,同相位進(jìn)動(dòng)的質(zhì)子失相位,根據(jù)Lamor定律,T2弛豫是由于進(jìn)動(dòng)質(zhì)子的失相位 用T2值來(lái)描述組織T2弛豫的快慢,不同的組織橫向弛豫速度不同（T2值不同）,縱向

17、弛豫,也稱(chēng)為T(mén)1弛豫，是指90脈沖關(guān)閉后，在主磁場(chǎng)的作用下，縱向磁化矢量開(kāi)始恢復(fù)，直至恢復(fù)到平衡狀態(tài)的過(guò)程。,縱向弛豫的機(jī)理,90激發(fā),低能的質(zhì)子獲能進(jìn)入高能狀態(tài),縱向弛豫,高能的質(zhì)子釋放能量,晶格震動(dòng)頻率低于質(zhì)子進(jìn)動(dòng)頻率 能量傳遞慢含高濃度大分子蛋白,晶格震動(dòng)頻率接近于質(zhì)子進(jìn)動(dòng)頻率 能量傳遞快脂肪，含中小分子蛋白質(zhì),高能的質(zhì)子把能量釋放給周?chē)木Ц瘢ǚ肿樱?晶格震動(dòng)頻率高于質(zhì)子進(jìn)動(dòng)頻率 能量傳遞慢純水,T1弛豫是由于高能質(zhì)子的能量釋放回到低能狀態(tài) 用T1值來(lái)描述組織T1弛豫的快慢,不同組織有不同的T1弛豫時(shí)間,人體各種組織的T2弛豫要比T1弛豫快得多,T2 T1,重要提示,不同組織有著不同

18、質(zhì)子密度 橫向(T2)弛豫速度 縱向(T1)弛豫速度 這是MRI顯示解剖結(jié)構(gòu)和病變的基礎(chǔ),？,第六節(jié) 磁共振“加權(quán)成像”,T1WI,T2WI,PD,所謂的加權(quán)就是“重點(diǎn)突出”的意思 T1加權(quán)成像（T1WI）-突出組織T1弛豫（縱向弛豫）差別 T2加權(quán)成像（T2WI）-突出組織T2弛豫（橫向弛豫）差別 質(zhì)子密度加權(quán)成像（PD）突出組織氫質(zhì)子含量差別,何為加權(quán)？,MR不能檢測(cè)到縱向磁化矢量，但能檢測(cè)到旋轉(zhuǎn)的橫向磁化矢量,MR只能采集旋轉(zhuǎn)的橫向磁化矢量,在任何序列圖像上，信號(hào)采集時(shí)刻橫向的磁化矢量越大，MR信號(hào)越強(qiáng),T2加權(quán)成像（T2WI),T2值小 橫向磁化矢量減少快 MR信號(hào)低（黑） T2值大

19、橫向磁化矢量減少慢 MR信號(hào)高（白） 水T2值約為3000毫秒 MR信號(hào)高 腦T2值約為100毫秒 MR信號(hào)低,反映組織橫向弛豫的快慢！,T2WI,T1加權(quán)成像(T1WI),T1值越小 縱向磁化矢量恢復(fù)越快 MR信號(hào)強(qiáng)度越高（白） T1值越大 縱向磁化矢量恢復(fù)越慢 MR信號(hào)強(qiáng)度越低（黑） 脂肪的T1值約為250毫秒 MR信號(hào)高（白） 水的T1值約為3000毫秒 MR信號(hào)低（黑）,反映組織縱向弛豫的快慢！,？,T1WI,液體具有長(zhǎng)T1與長(zhǎng)T2,與液體/水相比，脂肪具有短T1與短T2,重要提示!,人體大多數(shù)病變的T1值、T2值均較相應(yīng)的正常組織大，因而在T1WI上比正常組織“黑”，在T2WI上比正

20、常組織“白”。,第七節(jié) MRI的空間定位,MRI空間定位 X軸、Y軸、Z軸三維空間定位 層面層厚選擇 頻率編碼 相位編碼,由于地球磁場(chǎng)存在從赤道到南北極逐漸減弱的梯度 在地球上可根據(jù)所處位置的磁場(chǎng)強(qiáng)度來(lái)確定其位置,MRI的三維空間定位也通過(guò)三個(gè)梯度場(chǎng)強(qiáng)來(lái)實(shí)現(xiàn),層面層厚選擇,發(fā)射的射頻脈沖不可能是單一頻率,我們可以控制和調(diào)整射頻脈沖的帶寬,射頻脈沖有一定的頻率范圍（帶寬）,CT的層面選擇和層厚控制床位和準(zhǔn)直器,層面層厚選擇,第一個(gè)梯度場(chǎng),梯度場(chǎng)強(qiáng)不變 射頻帶寬越寬層厚越厚 射頻帶寬不變 梯度場(chǎng)強(qiáng)越高層厚越薄,決定層厚的因素 梯度場(chǎng)強(qiáng) 射頻帶寬,調(diào)整射頻脈沖的帶寬、梯度場(chǎng)強(qiáng)的強(qiáng)度和位置，即可隨意選

21、擇層面的位置和層厚,層面內(nèi)的空間定位 體素（Voxel）像素（Pixel）,MR？,MR采集到的每一個(gè)信號(hào)均含有全層信息 必須進(jìn)行層面內(nèi)的空間定位編碼才能把整個(gè)信息分配到各個(gè)像素 空間定位編碼包括頻率編碼和相位編碼,頻率編碼,頻率編碼依靠梯度磁場(chǎng),帶有不同頻率的MR信號(hào)，通過(guò)付立葉轉(zhuǎn)換可以區(qū)分,第二個(gè)梯度場(chǎng),相位編碼,相位編碼還是依靠梯度磁場(chǎng),第三個(gè)梯度場(chǎng),頻率編碼和相位編碼區(qū)別： 梯度場(chǎng)施加方向不同。 施加的時(shí)刻不同。頻率編碼在MR信號(hào)采集的同時(shí)施加，相位編碼在采集前施加。,相位編碼示意圖,相位編碼,付立葉轉(zhuǎn)換可區(qū)分不同相位的MR信號(hào),付立葉轉(zhuǎn)換只能區(qū)分相位相差180的MR信號(hào),付立葉轉(zhuǎn)換只

22、能區(qū)分相位相差180度的MR信號(hào),矩陣為256*256的圖像需要進(jìn)行256次相位編碼，也即采集256條相位編碼線,K空間,第八節(jié) K空間及其填充,K空間為MR圖形原始資料的填充儲(chǔ)存空間格式，填充后的資料經(jīng)傅立葉轉(zhuǎn)換，重建出MR圖像。,K空間的填充,矩陣為256*256的圖像需要采集256條相位編碼線來(lái)完成K空間的填充，每條相位編碼線含有全層MR信息。 K空間呈對(duì)稱(chēng)填充 K空間的數(shù)據(jù)點(diǎn)陣與圖像的點(diǎn)陣不是一一對(duì)應(yīng)的,K空間及其填充,填充K空間中央?yún)^(qū)域的相位編碼線決定圖像的對(duì)比 填充K空間周邊區(qū)域的相位編碼線決定圖像的解剖細(xì)節(jié),SE序列,常規(guī)K空間的填充形式（對(duì)稱(chēng)、循序填充）,K空間的其他填充方式,

23、激發(fā)編碼,信號(hào)采集,K空間填充,付立葉轉(zhuǎn)換,圖像顯示,第九節(jié) 自旋回波序列,醫(yī)生選擇脈沖序列的作用,可以把MR醫(yī)生比作一個(gè)指揮家：通過(guò)選擇某些脈沖序列，他能改變最后信號(hào)，這些信號(hào)本身受不同參數(shù)的影響。,自旋回波（spin echo，SE）序列結(jié)構(gòu)圖,90脈沖激發(fā)組織產(chǎn)生橫向磁化矢量,SE序列圖,180脈沖的作用？,90激發(fā)脈沖關(guān)閉后，所產(chǎn)生的橫向磁化矢量很快衰減自由感應(yīng)衰減（FID）,橫向磁化矢量的衰減是由于質(zhì)子失相位,質(zhì)子失相位的原因 質(zhì)子小磁場(chǎng)的相互作用造成磁場(chǎng)不均勻（隨機(jī)）真正的T2弛豫 主磁場(chǎng)的不均勻（恒定），后者是造成質(zhì)子失相位的主要原因,1+2產(chǎn)生的橫向磁化矢量衰減實(shí)際上為T(mén)2*弛

24、豫,180復(fù)相脈沖可以抵消主磁場(chǎng)恒定不均勻造成的信號(hào)衰減，從而獲得真正的T2弛豫圖像,180脈沖可使因主磁場(chǎng)恒定不均勻造成失相質(zhì)子的相位重聚，產(chǎn)生自旋回波,復(fù)相脈沖的作用模擬,如果不讓汽車(chē)開(kāi)回來(lái)（使用一個(gè)180脈沖），就不可能說(shuō)出信號(hào)強(qiáng)度的減低是由于組織的固有特性（汽車(chē)乘客的形狀），還是由于外部的影響（即不同的汽車(chē)速度）所致。,T2*與T2的差別,用180度復(fù)相脈沖采集回波（MR信號(hào)）的序列稱(chēng)為自旋回波序列（SE序列）,90,180,回波,TE,TR,TE：回波時(shí)間TR：重復(fù)時(shí)間,SE序列結(jié)構(gòu),TR決定圖像的T1成分 TE決定圖像的T2成分,很長(zhǎng)的TR所有的組織T1完全弛豫剔除圖像的T1弛豫差

25、別,很短的TE可基本剔除圖像的T2成分,長(zhǎng)TR（2000ms） 長(zhǎng)TE（50ms）,T2WI,長(zhǎng)TR、長(zhǎng)TE T2加權(quán)像,使用長(zhǎng)TR、長(zhǎng)TE時(shí)， T2差別就有足夠的時(shí)間顯示出來(lái)，所得圖像是T2加權(quán)像。,短TR（200-500ms） 短TE（20ms）,T1WI,短TR、短TE T1加權(quán)像,使用短TR，組織的縱向磁化還未完全恢復(fù)，因此，T1差別將以信號(hào)強(qiáng)度的差別顯示出來(lái)。 短TE時(shí)，T2差別不能真正地顯示出來(lái)。,長(zhǎng)TR （2000ms） 短TE（20ms）,PD,長(zhǎng)TR、短TE 質(zhì)子密度加權(quán)像,選擇長(zhǎng)TR，縱向磁化時(shí)間T1的差別不再重要了，因?yàn)樗薪M織的縱向磁化都已完全恢復(fù)。 非常短的TE，由T

26、2不同所致的信號(hào)強(qiáng)度差別還未顯示出來(lái)。,短TR（200-500ms）、短TE（20ms）,長(zhǎng)TR（2000ms）、長(zhǎng)TE（50ms）,長(zhǎng)TR （2000ms） 、短TE（20ms）,T1WI,T2WI,PD,T1WI,T2WI,PD,總結(jié)一下MR成像的過(guò)程,把病人放進(jìn)磁場(chǎng) 人體被磁化產(chǎn)生縱向磁化矢量 發(fā)射射頻脈沖 人體內(nèi)氫質(zhì)子發(fā)生共振從而產(chǎn)生橫向磁化矢量 （同時(shí)進(jìn)行空間定位編碼） 關(guān)掉射頻脈沖 質(zhì)子發(fā)生T1、T2弛豫 線圈采集人體發(fā)出的MR信號(hào) 計(jì)算機(jī)處理（付立葉轉(zhuǎn)換） 顯示圖像,磁共振成像過(guò)程,射頻 發(fā)射器,射頻 接收器,磁共振信號(hào),發(fā)射射頻,接收射頻,第十節(jié) 影響MR信號(hào)強(qiáng)度的因素,影響MR信號(hào)強(qiáng)度的因素 組織本身的特性：質(zhì)子密度、T1值、T2值等； 設(shè)備和成像技術(shù)參數(shù)：主磁場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)、所用的序列、成像參數(shù)（如TR、TE、激發(fā)角度）等。 流動(dòng)液體,靜止組織MR信號(hào)強(qiáng)度的影響因素,組織的MR信號(hào)強(qiáng)度（signal intensity）： SI = K.N(H).e (-TE/T2) . 1- e (-TR/T1) 上式中SI為信號(hào)強(qiáng)度；K為常數(shù)；N(H)是質(zhì)子密度；e為自然常數(shù)，等于2.71828182845904；TE為回波時(shí)間；TR為重復(fù)時(shí)間；T2為組織的T2值；T1為組織的T1值。,SI = K.N(H).e (-TE/T