磁共振成像(MRI).ppt

磁共振成像
磁共振成像是利用原子核在强磁场内发生共振所产生的信号经图像重建的—种成像核磁共振(nuelearmagneticresonanceNMR)亦称磁共振(magneticresonance，MR)
是一种核物理现象。1946年BlockPurcell报道了这种现象，并应用于波谱学。Lauterburl973年开发了MR成像技术，使核磁共振应用于临床医学领域。近年来，核磁共振成像技术发展十分迅速，并日臻成熟完善。检查范围基本上覆盖了全身各系统。为了准确反映其成像基础，消除该项检查有核辐射之虞，现称之为磁共振成像。MRI成像基本原理
磁共振现象和利用磁共振信号重建MRI，其理论与技术均比较复杂。为了说明MRI的成像基本原理与技术，从MRI成像的操作步骤入手，认识在检查过程中所发生的物理现象可能较易理解。操作步骤如下：将患者摆在强的外磁场中；发射无线电波，瞬间即关掉无线电波；接收由患者体内发出的磁共振信号；用磁共振信号重建图像。原子核由中子与质子组成，但氢核只有一个质子，没有中子。在人体内氢核丰富，而且用它进行MRI的成像效果最好。因此，当前MRI都用氢核或质子来成像。质子有自己的磁场，是一个小磁体。人体进入外磁场前，质子排列杂乱无章，放人外磁场中，则呈有序排列。质子作为小磁体，同外磁场磁力线呈平行和反平行的方向排列。平行于外磁场磁力线的质子处于低能级状态，数目略多。反平行于外磁场的质子则处于高能级状态。
有序排列的质子不是静止的，而是作快速的锥形旋转运动，称为进动(precession)(图1-5-3)。进动速度用进动频率(precessionfrequency)表示，即每秒进动的次数。进动频率取决于质子所处的外磁场场强，外磁场场强越强，进动频率越高。
与外磁场磁力线平行的质子磁矩指向上，反平行的质子磁矩指向下，前者略多于后者，结果指向上与指向下的磁力互相抵消，余下一些指向上的质子磁矩。这些指向上质子的磁矢量叠加起来就成为顺外磁场磁力线方向的净(总)磁矢量患者放进MR机磁体内，患者本身成为一个磁体，它有自己的磁场，即发生了磁化。这种磁化沿着外磁场纵轴(Z轴)方向，为纵向磁化横向磁化
向患者发射短促的无线电波，称之为射频脉冲[radiofrequency(RF)pulse]，如RF脉冲与质子进动频率相同，就能把其能量传给质子，出现共振。进动频率可由Larmor方程算出。Larmor方程，其中：进动频率(单位Hz)；T：旋磁比；Bo：外磁场强度，场强单位为特斯拉(Tesla，T)。质子吸收RF脉冲的能量，由低能级(指向上)跃迁到高能级(指向下)。指向下质子抵消了指向上质子的磁力，于是纵向磁化减小。
与此同时，RF脉冲还使进动的质子不再处于不同的相位，而作同步、同速运动，即
处于同相位(inphase)。这样，质子在同一时间指向同一方向，其磁矢量也在该方向叠
加起来，于是出现横向磁化纵向磁化恢复，其过程为纵向弛豫；而横向磁化消失，其过程则为横向弛豫。纵向磁化由零恢复到原来数值的63％所需的时间，为纵向弛豫时间简称T1。横向磁化由最大减小到最大值的37％所需的时间，为横向弛豫时间，简称T2。
T1与T2是时间常数，而不是绝对值。
弛豫与弛豫时间
中止RF脉冲，则由RF脉冲引起的变化很快回到原来的平衡状态，即发生了弛豫
Tl的长短同组织成分、结构和磁环境有关，与外磁场场强也有关系。T2的长短同外磁场和组织内磁场的均匀性有关MRI成像
人体不同器官的正常组织与病理组织的Tl是相对恒定的，而且它们之间有一定的差别，T2也是如此.这种组织间弛豫时间上的差别，是MRI的成像基础。在CT，组织间吸收系数(CT值)差别是CT的成像基础。但MRI的成像不像CT只有一个参数，即吸收系数，而是有Tl、T2和自旋质子密度(protondensity，Pd)等几个参数，获得选定层面中各种组织的T，(或T2、Pd)的差别，就可获得该层面中包括各种组织影像的图像。
脉冲序列
如何获得选定层面中各种组织的T1、T2或Pd的差别，从而得到不同的MRI图像，首先要了解脉冲序列。
施加RF脉冲后，纵向磁化减小、消失，横向磁化出现。使纵向磁化倾斜900脉冲为900脉冲，而倾斜1800的脉冲则为1800脉冲。施加900脉冲，等待一定时间，施加第二个900脉冲或1800脉冲，这种连续施加脉冲为脉冲序列。使用900脉冲，产生横向磁化，中止脉冲横向磁化开始消失，因为质子失去相位一致性。在某一定时间，例如1／2回波时(echotime，TE)，施加一个1800脉冲，使质子改向相反的方向上进动，再等1／2TE，质子再次接近同相位，又引起较强的横向磁化，再次出现较强的信号，这个强信号叫作回波或自旋回波。接着质子又一次失去相位一致性，可再用1800脉冲使之再重聚。如此，重复进行，可获