磁共振影像學(xué)第一章概述

磁共振影像學(xué)第一章概述第1頁，共22頁，2023年，2月20日，星期一MR成像基本知識磁共振成像是利用原子核在磁場內(nèi)共振所產(chǎn)生信號經(jīng)重建成像的一種成像技術(shù)。核磁共振（nuclearmagneticresonance，NMR）是一種核物理現(xiàn)象。早在1946年由美國斯坦福大學(xué)的Block與哈佛大學(xué)的Purcell同時報道了這種現(xiàn)象。兩人因此獲得了1952年諾貝爾物理學(xué)獎。1973年Lauterbur發(fā)表了MR成象技術(shù)，使核磁共振不僅用于物理學(xué)和化學(xué)。也應(yīng)用于臨床醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。1980年推出了世界上第一臺MRI成像儀。第2頁，共22頁，2023年，2月20日，星期一MR成像基本知識一、MRI成像基本原理（一）磁共振現(xiàn)象與MRI含單數(shù)質(zhì)子的原子核，例如人體內(nèi)廣泛存在的氫原子核，其質(zhì)子有自旋運動，帶正電，產(chǎn)生磁矩，有如一個小磁體（圖1-1）。小磁體自旋軸的排列無一定規(guī)律。但如在均勻的強磁場中，則小磁體的自旋軸將按磁場磁力線的方向重新排列（圖1-1）。在這種狀態(tài)下，用特定頻率的射頻脈沖（radionfrequency，RF）進行激發(fā)，作為小磁體的氫原子核吸收一定量的能而共振，即發(fā)生了磁共振現(xiàn)象。第3頁，共22頁，2023年，2月20日，星期一MR成像基本知識圖1-1質(zhì)子帶正電荷，它們像地球一樣在不停地繞軸旋轉(zhuǎn)，并有自己的磁場第4頁，共22頁，2023年，2月20日，星期一MR成像基本知識停止發(fā)射射頻脈沖，則被激發(fā)的氫原子核把所吸收的能逐步釋放出來，其相位和能級都恢復(fù)到激發(fā)前的狀態(tài)。這一恢復(fù)過程稱為弛豫過程（relaxationprocess），而恢復(fù)到原來平衡狀態(tài)所需的時間則稱之為弛豫時間（relaxationtime）。有兩種弛豫時間，一種是自旋-晶格弛豫時間（spin-latticerelaxationtime）又稱縱向弛豫時間（longitudinalrelaxationtime）。是90°射頻脈沖質(zhì)子由縱向磁化轉(zhuǎn)到橫向磁化之后再恢復(fù)到縱向磁化激發(fā)前狀態(tài)所需時間，稱T1。第5頁，共22頁，2023年，2月20日，星期一MR成像基本知識另一種是自旋-自旋弛豫時間（spin-spinrelaxationtime），又稱橫向弛豫時間（transverserelaxationtime）反映橫向磁化衰減、喪失的過程，也即是橫向磁化所維持的時間，稱T2。T2衰減是由共振質(zhì)子之間相互磁化作用所引起，與T1不同，它引起相位的變化。第6頁，共22頁，2023年，2月20日，星期一MR成像基本知識圖1-2正常情況下，質(zhì)子處于雜亂無章的排列狀態(tài)。當(dāng)把它們放入一個強外磁場中，就會發(fā)生改變。它們僅在平行或反平行于外磁場兩個方向上排列第7頁，共22頁，2023年，2月20日，星期一MR成像基本知識人體不同器官的正常組織與病理組織的T1是相對固定的，而且它們之間有一定的差別，T2也是如此。如（圖2-1和圖2-2）。這種組織間弛豫時間上的差別，是MRI的成像基礎(chǔ)。有如CT時，組織間吸收系數(shù)（CT值）差別是CT成像基礎(chǔ)的道理。但MRI不像CT只有一個參數(shù)，即吸收系數(shù)，而是有T1、T2和自旋核密度（P）等幾個參數(shù)，其中T1與T2尤為重要。因此，獲得選定層面中各種組織的T1（或T2）值，就可獲得該層面中包括各種組織影像的圖像。第8頁，共22頁，2023年，2月20日，星期一MR成像基本知識MRI的成像方法也與CT相似。有如把檢查層面分成Nx，Ny，Nz……一定數(shù)量的小體積，即體素，用接收器收集信息，數(shù)字化后輸入計算機處理，獲得每個體素的T1值（或T2值），進行空間編碼。用轉(zhuǎn)換器將每個T值轉(zhuǎn)為模擬灰度，而重建圖像。

如圖2-1人體正常與病變組織的T1值（ms）第9頁，共22頁，2023年，2月20日，星期一MR成像基本知識肝140～170腦膜瘤200～300胰180～200肝癌300～450腎300～340肝血管瘤340～370膽汁250～300胰腺癌275～400血液340～370腎癌400～450脂肪60～80肺膿腫400～500第10頁，共22頁，2023年，2月20日，星期一MR成像基本知識組織T1T2胼胝體38080橋腦44575延髓475100腦脊液1155145骨髓32080小腦58590大腦600100頭皮23560圖2-2正常顱腦的T1與T2值（ms）第11頁，共22頁，2023年，2月20日，星期一

MR成像基本知識

二、MRI成像設(shè)備

一般的MRI儀由以下五部分組成主磁體梯度線圈脈沖線圈計算機系統(tǒng)其他輔助設(shè)備第12頁，共22頁，2023年，2月20日，星期一

MR成像基本知識（一）主磁體主磁體是MRI儀的最基本的構(gòu)件，是產(chǎn)生磁場的裝置1.磁體的類型：（1）根據(jù)磁場產(chǎn)生的方式：永磁型、電磁型永磁型：目前開放式MRI儀多采用永磁型；場強低。第13頁，共22頁，2023年，2月20日，星期一

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電磁型：是由導(dǎo)線繞成的線圈，通電后即產(chǎn)生磁場。根據(jù)導(dǎo)線材料不同又分為：常導(dǎo)型和超導(dǎo)型。常導(dǎo)型：需持續(xù)通電，現(xiàn)已淘汰；超導(dǎo)型：線圈用鈮-鈦合金線繞成，磁場強度一般為0.35～2.0T，用液氦及液氮冷卻。目前的中高場強的MRI儀均采用超導(dǎo)型磁體。第14頁，共22頁，2023年，2月20日，星期一

MR成像基本知識（2）根據(jù)磁場強度分型：低場機：0.5T以下；中場機：0.5T～1.0T；高場機：1.0T～2.0T（1.5T為代表）；超高場機：>2.0T；目前醫(yī)用MRI設(shè)備的磁場場強在0.35～3.0T之間。第15頁，共22頁，2023年，2月20日，星期一

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2.主磁體的技術(shù)指標(biāo)：場強、磁場均勻度及主磁體的長度

（1）主磁場的強度：用特斯拉（Tesla，T）來表示：1T=10000G（高斯）；（2）主磁場均勻度：磁場均勻度要求在一個較大范圍的空間內(nèi)產(chǎn)生高度均勻的磁場，均勻度需達到10-4～10-6，即在幾個百萬分之一（ppm）；（3）長度：為保證主磁場均勻度，以往MRI儀多采用2m以上的長磁體，近幾年伴隨磁體技術(shù)的進步，已有長度為1.4m～1.7m的高場強短磁體。第16頁，共22頁，2023年，2月20日，星期一

MR成像基本知識(二)、梯度線圈：

1.是MRI儀最重要的硬件之一，是特殊繞制的線圈，通過修改主磁場，產(chǎn)生梯度磁場。

2.梯度線圈的主要作用:(1)進行MR信號的空間定位編碼;(2)產(chǎn)生MR回波。

3.梯度線圈由X、Y、Z軸三個線圈組成（在MR成像技術(shù)中，把主磁場方向定義為Z軸方向，與Z軸方向垂直的平面為XY平面）。第17頁，共22頁，2023年，2月20日，星期一

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4.梯度線圈的主要性能指標(biāo):梯度場強、切換率

(1)梯度場強是指單位長度內(nèi)磁場強度的差別，通常用每米長度內(nèi)磁場強度差別的毫特斯拉量（mT/M）來表示;(2)切換率（slewrate）是指單位時間及單位長度內(nèi)的梯度磁場強度變化量，常用每秒每米長度內(nèi)磁場強度變化的毫特斯拉量（mT/M.S）來表示;5.梯度線圈性能的提高對于MR超快速成像至關(guān)重要，可以說沒有梯度線圈的進步就不可能有超快速序列。

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MR成像基本知識(三)、脈沖線圈

1.脈沖線圈分為:發(fā)射線圈和接收線圈;2.發(fā)射線圈:發(fā)射射頻脈沖,激發(fā)人體內(nèi)的質(zhì)子發(fā)生共振;3.接收線圈:接收人體內(nèi)發(fā)出的MR信號（也是一種無線電波）;4.有的線圈可同時作為發(fā)射線圈和接受線圈;5.接收線圈與MR圖像信噪比密切相關(guān),接收線圈離檢查部位越近，所接收到的信號越強，線圈內(nèi)體積越小，所接收到的噪聲越低。第19頁，共22頁，2023年，2月20日，星期一

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RF第20頁，共22頁，2023年，2月20日，星期一

MR成像基本知識(四)、計算機系統(tǒng)

計算機系統(tǒng)屬于