【正文】 磁共振成像 Magic resonance imaging, MRI 王振軍 主任技師 13903138466 15530396842 磁共振成像 Magic resonance imaging, MRI 主要內(nèi)容 : 核磁共振原理 弛豫過程、特征量 T T2的意義 MRI空間位置編碼 磁共振信號 脈沖序列 圖像的重建 磁共振成像的質(zhì)量控制 GE MRI GE OPEN MRI 磁共振成像 Magic resonance imaging, MRI 磁共振成像 Magic resonance imaging, MRI T1 Weighted slice T2 Weighted slice 磁共振成像 Magic resonance imaging, MRI 原子核及其磁特性 一. 原子核的一般特性 ? 同位素：質(zhì)子數(shù)相同，中子數(shù)不 同的核構(gòu)成的元素 H有三種同位素： ? 只有質(zhì)子，沒有中子 ? 臨床 MRI主要原子核 HHH 312111 ,H11H1自旋（ spin)—— MRI基礎(chǔ) 自旋角動量 大小 — 原子核、 質(zhì)子、中子數(shù) 方向 — 自旋軸 I?自旋磁矩 原子核自旋運動產(chǎn)生的微觀磁場 — 磁旋比，磁矩與角動量之比 — 約化普朗克常數(shù) ??sJ ??? ? 34100 5 4 5 7 2 ?I??? ?? ?凈自旋 ? 只有奇數(shù)質(zhì)子或奇數(shù)中子數(shù)的原 子核產(chǎn)生的自旋磁矩 ? 泡利不相容原理： 原子核內(nèi)成對質(zhì)子或中子的自旋 相互抵消 第一節(jié)：磁共振現(xiàn)象 一、旋進(jìn) （ precession)：角動量受到一個與之垂直的力矩的作用，角動量矢量沿一圓周轉(zhuǎn)動的現(xiàn)象。 LT??Ω為進(jìn)動角速度（反映旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動的快慢）， T為力矩， L為角動量（反映旋轉(zhuǎn)的快慢）。 自旋在磁場中的運動 核的自旋磁矩 磁場對磁體的作用 磁矩可以理解為由于電荷轉(zhuǎn)動形成的小磁體磁性的強(qiáng)弱，顯然其與電荷轉(zhuǎn)動的角動量有關(guān)，同時與電荷的大小有關(guān)。 L?? ?自旋質(zhì)子在磁場中的旋進(jìn) 量子力學(xué)告訴我們，質(zhì)子在磁場中形成定態(tài)時，有如圖所示的兩種狀態(tài)。這兩種狀態(tài)的能量不同。這稱為自旋核能級在外磁場中的劈裂。 無外加磁場時自旋的運動 ? 磁化：磁場中樣體在外磁場作用下，在 磁場方向上產(chǎn)生磁性的過程。 大小用磁化強(qiáng)度 m表示 ? 磁化率 ：樣體在磁場中被磁化產(chǎn)生磁 化的能力。（磁敏感性） ? 磁化強(qiáng)度來源：原子核自旋磁矩 核外電子分布 * Bm /???自旋核磁矩在外加磁場中能量 自旋核的能級 自旋核的能級 量子化 ? 自旋系統(tǒng)在外磁場作用下趨于磁場方向 ? 兩種能態(tài)： 上旋 — 平行于磁場方向的核磁矩 低能態(tài) E（ +1/2） 下旋 — 反向磁場方向的核磁矩 高能態(tài) E（ 1/2） 磁場對自旋的量子化作用 The Effect of Irradiation to the Spin System Lower Higher Basic Quantum Mechanics Theory of MR Spin System After Irradiation Basic Quantum Mechanics Theory of MR ? 兩種能態(tài)自旋粒子分布服從波爾茲曼分公式 H :下旋態(tài) ,上旋態(tài) k— 波爾茲曼常數(shù)， 1023Jk1 T— 絕對溫度 kTEeNN /)2/1(/)2/1( ?????0)2/1()2/1( BEEE ????????兩種能態(tài)自旋粒子分布 兩種能態(tài)自旋粒子分布 兩種能態(tài)自旋粒子分布 兩種能態(tài)自旋粒子分布 兩種能態(tài)自旋粒子分布 兩種能態(tài)自旋粒子分布 兩種能態(tài)自旋粒子分布 原子核系的靜磁學(xué) 原子核系的靜磁學(xué) 原子核系的靜磁學(xué) 剩余自旋與凈磁化 ? 剩余自旋：平衡磁場中上旋態(tài)核磁 矩與下旋態(tài)核磁矩之差 ? 凈磁化：平行于磁場方向由剩余自 旋產(chǎn)生的磁化矢量（宏觀 磁化矢量） 凈磁化的產(chǎn)生 影響凈磁化矢量的因素 凈磁化矢量 M：由于自旋的量子化分布，平 衡態(tài)樣體在磁力線方向上形 成的穩(wěn)定磁化矢量。 M=?B 0N/T ?— 常數(shù) B0— 磁場強(qiáng)度 N— 單位體積樣體質(zhì)子數(shù)（組織質(zhì)子密度） T— 絕對溫度 核磁矩 ?在凈磁場 ?0作用下 產(chǎn)生力矩 ? ?= ? ??0 核磁矩對時間的變化率 ? ?Bdtd ????? ???? 核磁矩 ?在凈磁場 ?0中的運動 ? 磁矩分解為 Z軸、 XY平面矢量 ? 旋進(jìn)過程中 Z軸矢量方向不變 ? XY平面矢量繞 Z軸方向不斷變化 ? XY平面矢量相位隨機(jī) ? 不形成宏觀磁化矢量 進(jìn)動時核磁矩各分量的運動 在靜磁場中，核磁矩圍繞 ?0進(jìn)動，運動軌跡為圓錐 進(jìn)動的特征頻率 —— 拉莫頻率 ?0 (Larmor frequency) ?0=??0 ? 拉莫進(jìn)動 —— 核磁矩的進(jìn)動 ? ?0取決于：原子核種類 外加磁場強(qiáng)度 二、磁共振現(xiàn)象 分子、原子或原子核能級在外磁場中劈裂后，當(dāng)外界電磁場（電磁波）的頻率適當(dāng)（光子能量適當(dāng)）時，處于低能態(tài)的分子、原子或原子核等吸收電磁波的能量躍遷至高能態(tài)，這種現(xiàn)象稱為磁共振現(xiàn)象。 NRF gBBh ??? ??核磁共振 NMR的條件