磁共振成像的原理及临床应用--磁共振成像的原理及临床应用课件

磁共振成像的原理及临床应用我要骨科（我要骨科（51骨科）网骨科）网磁共振成像的原理及临床应用1What is MRI?What is MRI?2n n磁共振成像磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging,MRI)(Magnetic Resonance Imaging,MRI)，又称核磁共振成像（，又称核磁共振成像（Nuclear Magnetic Nuclear Magnetic Resonance,NMRResonance,NMR），是一种新的、非创伤性的成像），是一种新的、非创伤性的成像方法，它不用电离辐射而可以显示出人体内部解剖方法，它不用电离辐射而可以显示出人体内部解剖结构。结构。n n利用一定频率的射频信号（利用一定频率的射频信号（radio frequencyradio frequency，RFRF）在一外加静磁场内，对人体的任何平面，产生）在一外加静磁场内，对人体的任何平面，产生高质量的切面成像（高质量的切面成像（cross sectional imagingcross sectional imaging）。）。磁共振成像的原理及临床应用磁共振成像的原理及临床应用磁共振成像(Magnetic Resonance Imagi3第一节 MRI发展概况n n19461946年美国斯坦福（年美国斯坦福（StanfordStanford）大学的）大学的Felix Felix BlochBloch和哈佛（和哈佛（HarvardHarvard）大学的）大学的Edward Edward PurcellPurcell各自进行研究，各自进行研究，检测到大块物质内核磁检测到大块物质内核磁共振吸收，更清楚地阐述了原子核自旋共振吸收，更清楚地阐述了原子核自旋(Spin)(Spin)的存在，的存在，几乎同时发表他们的研究成果，几乎同时发表他们的研究成果，为此，为此，他们共同获得了他们共同获得了19521952年诺贝尔物理学奖年诺贝尔物理学奖。n nNMRNMR的应用逐渐地从物理和化学领域，扩大到更的应用逐渐地从物理和化学领域，扩大到更为广泛的学科，如考古学直至医学。为广泛的学科，如考古学直至医学。第一节 MRI发展概况1946年美国斯坦福（Stanfor4第一节 MRI发展概况n n 在医学影像学方面，在医学影像学方面，19731973年年LauterburLauterbur研究出研究出MRIMRI所需要的空间定位方法，也就是利用梯度场。所需要的空间定位方法，也就是利用梯度场。他的研究结果是获得水的模型的图像。他的研究结果是获得水的模型的图像。n n在以后的在以后的1010年中，人们进行了大量的研究工作来年中，人们进行了大量的研究工作来制造磁共振扫描机，并产生出人体各部位的高质制造磁共振扫描机，并产生出人体各部位的高质量图像，先后通过量图像，先后通过MRMR扫描，获得手、胸、头和腹扫描，获得手、胸、头和腹部的图像。部的图像。n n19801980年商品化年商品化MRIMRI装置问世。装置问世。第一节 MRI发展概况 在医学影像学方面，1973年Lau5第二节 MRI的基本原理n n本节介绍核磁共振这一物理现象最基本的理论知识，我们应用一般物理学、力学及磁学的原理阐述。第二节 MRI的基本原理本节介绍核磁共振这一物理现象最基本6一、原子核及其在磁场内的特性n n人体由很多分子组成，分子由原子组成；n n所有原子的核心都是原子核；n n带正电荷和中性粒子的集合体；带正电荷和中性粒子的集合体；n n占原子质量的绝大部分；占原子质量的绝大部分；一、原子核及其在磁场内的特性人体由很多分子组成，分子由原子组7一、原子核及其在磁场内的特性n n从理论上讲，很多元素都可以用核磁共振来成像。也就是任何一个原子核，只要其所含的质子或中子的任何一个为奇数时，就具备磁性，就可以产生磁共振信号。一、原子核及其在磁场内的特性从理论上讲，很多元素都可以用核磁8一、一、原子核及其在磁场内的特性n nMRIMRI主要是应用于氢核的成像，这是出于：主要是应用于氢核的成像，这是出于：n n一是对其磁共振信号的敏感性高；的旋磁比一是对其磁共振信号的敏感性高；的旋磁比最高，因此最敏感，即最高，因此最敏感，即MRMR信号被测出的效率，随信号被测出的效率，随共振信号频率的增加而改善。共振信号频率的增加而改善。n n二是它在自然界含量丰富。氢存于水和脂肪中，二是它在自然界含量丰富。氢存于水和脂肪中，因而在人体中极为丰富，每立方毫米软组织中含因而在人体中极为丰富，每立方毫米软组织中含有约有约10101919个原子，其所产生的磁共振信号要比个原子，其所产生的磁共振信号要比其他原子强其他原子强10001000倍。倍。一、原子核及其在磁场内的特性MRI主要是应用于氢核的成像，这9一、一、原子核及其在磁场内的特性n n由于由于1 1只有一个质子，没有中子，所以氢核的只有一个质子，没有中子，所以氢核的成像也称质子成像。成像也称质子成像。n n氢核有两个特性：氢核有两个特性：n n其一是它含有一个不在核中心的正电荷；其一是它含有一个不在核中心的正电荷；n n其二是它有角动量或自旋。其二是它有角动量或自旋。PauliPauli理论，具有奇数理论，具有奇数原子质量或奇数原子数的核均具有角动量及具有特原子质量或奇数原子数的核均具有角动量及具有特征性的、大于零的自旋量子数。征性的、大于零的自旋量子数。一、原子核及其在磁场内的特性由于1只有一个质子，没有中子，10一、一、原子核及其在磁场内的特性n n自旋的氢核其正电荷沿着一近似圆形路线运动，自旋的氢核其正电荷沿着一近似圆形路线运动，犹如电流通过环形线圈一样，从而在其周围产犹如电流通过环形线圈一样，从而在其周围产生一磁场。此滋场的大小与方向用磁矩生一磁场。此滋场的大小与方向用磁矩 来表来表示，形成一个微观的磁体偶极子。示，形成一个微观的磁体偶极子。具有磁矩的快速自旋核可以看成为极小磁棒一、原子核及其在磁场内的特性自旋的氢核其正电荷沿着一近似圆形11一、一、原子核及其在磁场内的特性n n共共振振是是一一种种常常见见的的现现象象。指指南南针针是是我我们们最最熟熟悉悉的磁体，地球是一个磁场。的磁体，地球是一个磁场。n n指指南南针针在在地地球球表表面面作作定定向向排排列列，即即在在静静止止状状态态下指北。下指北。n n如如果果我我们们用用手手指指轻轻击击指指南南针针，使使之之来来回回摆摆动动，直直到到指指南南针针从从我我们们手手指指上上得得到到的的能能量量全全部部放放出出后后，又又回回到到原原来来的的位位置置，指指北北。这这就就是是共共振振现现象。针摆动的频率为共振頻率。象。针摆动的频率为共振頻率。一、原子核及其在磁场内的特性共振是一种常见的现象。指南针是我12一、一、原子核及其在磁场内的特性n n共振频率与外磁场强度成正比。地球的两极场强共振频率与外磁场强度成正比。地球的两极场强最强，赤道最弱。最强，赤道最弱。n n在赤道与两极之间，磁场强度逐渐变化，称梯度在赤道与两极之间，磁场强度逐渐变化，称梯度磁场或简称梯度。磁场或简称梯度。n n如果指南针在赤道摆动的频率为周如果指南针在赤道摆动的频率为周/秒，越向秒，越向北其摆动的频率越快。这是因为北极滋场强度较北其摆动的频率越快。这是因为北极滋场强度较赤道大赤道大2.32.3倍。倍。一、原子核及其在磁场内的特性共振频率与外磁场强度成正比。地球13一、一、原子核及其在磁场内的特性n n这个简单的例子可以帮助我们了解磁共振成像中的基本要点：n n指指南南针针置置于于磁磁场场中中与与外外磁磁场场的的方方向向作作定定向向排列；排列；n n指南针的共振频率与外磁场强度成正比；指南针的共振频率与外磁场强度成正比；n n当当有有梯梯度度磁磁场场时时，根根据据指指针针摆摆动动频频率率的的变变化可以推断其在磁场中所处的位置。化可以推断其在磁场中所处的位置。一、原子核及其在磁场内的特性这个简单的例子可以帮助我们了解磁14n n众众多多的的氢氢核核（质质子子）就就是是许许多多微微观观的的磁磁偶偶极极子子，在在没没有有外外加加磁磁场场影影响响下下，它它们们的的磁磁矩矩是是任任意意指指向向，杂乱无章地排列着。杂乱无章地排列着。n n在这种情况的组织标本中，净磁量为零。在这种情况的组织标本中，净磁量为零。一、一、原子核及其在磁场内的特性众多的氢核（质子）就是许多微观的磁偶极子，在没有外加磁场影响15n n将将这这些些指指向向杂杂乱乱无无章章的的质质于于置置于于强强大大的的静静磁磁场场(B(B0 0)中中时时，质质于于群群的的磁磁矩矩将将会会沿沿静静磁磁场场的的方方向向作作定定向向排排列。列。n n略略超超过过半半数数的的质质子子与与静静磁磁场场B B0 0平平行行排排列列，略略少少于于半半数数的的质质子子则则指指向向相相反反（与与静静磁磁场场呈呈反反平平行行方方向向排排列列)。一、一、原子核及其在磁场内的特性将这些指向杂乱无章的质于置于强大的静磁场(B0)中时，质于16当有两种可能的排列状态时，耗能少的、当有两种可能的排列状态时，耗能少的、处于低能态的排列状态占优势。处于低能态的排列状态占优势。一、一、原子核及其在磁场内的特性当有两种可能的排列状态时，耗能少的、一、原子核及其在磁场内的17一、一、原子核及其在磁场内的特性n n低低能能量量级级的的、平平行行于于静静磁磁场场方方向向的的质质子子与与高高能能量量级级的的、反反平平行行于于静静磁磁场场方方向向的的质质子子来来回回翻翻转转，相相互互抵抵消消，而而产产生生平平衡衡的的磁磁化化量量0 0，也也就就是是在在一一定定量量的的组组织织中中，所所有有氢氢核核的的磁磁化化量的总和。量的总和。n n这这一一净净平平衡衡磁磁化化量量的的指指向向与与外外加加静静磁磁场场是是一一致致的的。要要使使置置于于外外加加静静磁磁场场内内的的组组织织标标本本达达到到磁磁化化，需需要要足足够的时间（约为：够的时间（约为：5 51010秒）。秒）。一、原子核及其在磁场内的特性低能量级的、平行于静磁场方向的质18二、磁共振是怎样发生的n n每每个个质质子子为为细细小小的的自自旋旋磁磁体体，当当受受到到外外加加静静磁磁场场的的作作用用时时，静静磁磁场场对对质质子子的的磁磁矩矩产产生生扭扭转转作作用用，这这样样就就使使质质子子顺顺着着外外加加静静磁磁场场的的中中轴轴旋旋转转，称称为为进动；进动；n n它它如如同同旋旋转转的的陀陀螺螺受受地心引力一样。地心引力一样。二、磁共振是怎样发生的每个质子为细小的自旋磁体，当受到外加静19二、磁共振是怎样发生的n n以以坐坐标标系系来来表表示示每每个个质质子子受受到到外外加加静静磁场的作用时的磁力的方向大小。磁场的作用时的磁力的方向大小。二、磁共振是怎样发生的以坐标系来表示每个质子受到外加静磁场的20n n平衡状态中，净磁化矢量并不在接受线圈中产平衡状态中，净磁化矢量并不在接受线圈中产生感应电流生感应电流n n要获得自旋信息，净磁化矢量必须被搅乱或激要获得自旋信息，净磁化矢量必须被搅乱或激励励n n可用射频脉冲可用射频脉冲n n一种短促的无线电波，一种短促的无线电波，与感兴趣核的拉莫尔频率一致与感兴趣核的拉莫尔频率一致n n净磁化从平衡方向产生不同程度的偏转角度净磁化从平衡方向产生不同程度的偏转角度n n射频脉冲激励时，净磁化以拉莫尔频率或共振频率射频脉冲激励时，净磁化以拉莫尔频率或共振频率沿主磁场方向进动沿主磁场方向进动二、磁共振是怎样发生的平衡状态中，净磁化矢量并不在接受线圈中产生感应电流二、磁共振21n n射频脉冲激励时，净磁化以拉莫尔频率或共振频率沿主磁场方向进动二、磁共振是怎样发生的射频脉冲激励时，净磁化以拉莫尔频率或共振频率沿主磁场方向进动22n n射频激励脉冲实际上是另一个磁场（B1）n nB B1 1方向垂直于方向垂直于B Bo o及作用非常短的时间及作用非常短的时间n nB B1 1磁场的作用是使磁化沿其进动，从垂直方磁场的作用是使磁化沿其进动，从垂直方向转向向转向M Mxyxy平面平面二、磁共振是怎样发生的射频激励脉冲实际上是另一个磁场（B1）二、磁共振是怎样发生的23n n净磁化净磁化(M)(M)有两个矢有两个矢量成分：横向面的量成分：横向面的M Mxyxy和纵向面的和纵向面的M Mz zn n只有在只有在XYXY平面的成分平面的成分能被探测到能被探测到n n调整射频脉冲强度和调整射频脉冲强度和时间，使磁化从平衡时间，使磁化从平衡状态翻转状态翻转9090度时，可度时，可获得最大磁共振信号获得最大磁共振信号二、磁共振是怎样发生的净磁化(M)有两个矢量成分：横向面的Mxy和纵向面的Mz二24二、磁共振是怎样发生的n n场强与进动频率的关系以场强与进动频率的关系以LarmorLarmor公式表示：公式表示：0 0质子的共振频率（质子的共振频率（MHzMHz）（进动频率）（进动频率）0 0外加静磁场场强，单位是外加静磁场场强，单位是TeslaTesla，简称，简称 旋旋 磁磁 比比，是是 一一 个个 常常 数数，氢氢 核核 的的 旋旋 磁磁 比比 为为42.58MHz/T42.58MHz/Tn n从上述公式可知，场强为从上述公式可知，场强为1T1T时，那么进动频率时，那么进动频率（0 0）即等于）即等于值（旋磁比）。值（旋磁比）。二、磁共振是怎样发生的场强与进动频率的关系以Larmor公式25二、磁共振是怎样发生的n n频率（频率（0 0）非常重要，其原因如下：）非常重要，其原因如下：n n在在病病人人作作MRIMRI检检查查时时，必必须须用用这这样样频频率率的的电电磁磁波波（RFRF脉脉冲），方可激励原子核；冲），方可激励原子核；n nMRMR仪仪的的接接收收器器必必须须调调谐谐至至此此频频率率，以以便便接接收收来来自自病病人人的的信号。信号。二、磁共振是怎样发生的频率（0）非常重要，其原因如下：26二、磁共振是怎样发生的n n当给一定磁场中含氢的标本以一个与Larmor频率相匹配的射频脉冲激发时，质子吸收能量，又将吸收的能量以相同频率的无线电波形式释放出来。这一吸收能量的过程称激励。二、磁共振是怎样发生的当给一定磁场中含氢的标本以一个与Lar27二、磁共振是怎样发生的n n在Larmor频率条件下，质子吸收及释放能量的过程称为核磁共振。二、磁共振是怎样发生的在Larmor频率条件下，质子吸收及释28二、磁共振是怎样发生的n n核即原子核，磁有两种含义：n n外加静磁场外加静磁场B B0 0；n n由射频脉冲产生的激励磁场由射频脉冲产生的激励磁场B B1 1。n nB0与B1有以下方面的不同：首先，B0的场强大约是B1的10000倍；其次，B0是恒定的，方向与磁体扫描膛平行，B1磁场迅速转动，方向总是与B0垂直。二、磁共振是怎样发生的核即原子核，磁有两种含义：29二、磁共振是怎样发生的n n用射频线圈做天线接收器，将释放出来的能量转化为信号。n n在进行人体磁共振成像时，信号的强度取决于质于的数量，也即质子的密度。n n脂肪、肌肉、血液以及骨胳中质子含量的不同，决定磁共振图像中各种组织信号的强弱和对比，这种图像即称为质于密度像。二、磁共振是怎样发生的用射频线圈做天线接收器，将释放出来的能30二、磁共振是怎样发生的n n除了组织中质于含量的不同对成像起作用以外，还有其他的组织特性对磁共振图像的信号有更为重要的影响，这就是组织磁化的弛豫时间。二、磁共振是怎样发生的除了组织中质于含量的不同对成像起作用以31三、弛豫时间n n与X线和CT成像的原理不同，MRI没有X线辐射，而主要利用质子密度与质子的弛豫时间（T1与T2）的差异成像，尤其是弛豫时间更为重要。n n因为质子在人体中的差异仅10，但弛豫时间可相差百分之数百。三、弛豫时间与X线和CT成像的原理不同，MRI没有X线辐射，32三、弛豫时间n n弛豫时间可反映分子水平上的差别，从而发现人体生物化学与生理学的早期改变。n n这样就不同于过去仅从病理解剖学的基础上来表达疾病的传统概念，而是能更早期发现人体内生理、生化的改变。三、弛豫时间弛豫时间可反映分子水平上的差别，从而发现人体生物33三、弛豫时间n n若要充分认识一幅MRI图像中强弱信号的意义，必须对射频脉冲以及射频脉冲去除后，在静磁场作用下，从高能状态（与磁场垂直的位置）到低能状态（与磁场平行的位置）的恢复过程，即弛豫过程，有所认识。三、弛豫时间若要充分认识一幅MRI图像中强弱信号的意义，必须34（一）质子（氢核）的T1弛豫n n质于在受到射频脉冲激励后，吸收能量；质于在受到射频脉冲激励后，吸收能量；n n当射频脉冲一停止，纵向磁化开始恢复，质子释放能量；当射频脉冲一停止，纵向磁化开始恢复，质子释放能量；n n此时，将在接收线圈中产生此时，将在接收线圈中产生RFRF信号；信号；（一）质子（氢核）的T1弛豫质于在受到射频脉冲激励后，吸收能35（一）质子（氢核）的T1弛豫n n纵向磁化的恢复率是以纵向弛豫时间（纵向磁化的恢复率是以纵向弛豫时间（T T1 1）来表示的；）来表示的；n nT T1 1就就是是沿沿静静磁磁场场方方向向的的纵纵向向磁磁化化恢恢复复约约2/32/3（6363）所所需的时间。需的时间。（一）质子（氢核）的T1弛豫纵向磁化的恢复率是以纵向弛豫时间36（一）质子（氢核）的T1弛豫n nT T1 1是时间常数，生物组织的是时间常数，生物组织的T T1 1值从大约值从大约5050毫秒到毫秒到几秒不等几秒不等n n不同的组织具有不同的不同的组织具有不同的T T1 1值：脂肪为值：脂肪为150150250ms250ms。而脑脊液则为而脑脊液则为2 23s3s。n nT T1 1弛豫又称纵向弛豫、热弛豫，自旋弛豫又称纵向弛豫、热弛豫，自旋-晶格弛豫。晶格弛豫。n n它是纵向磁化恢复的过程，在这过程中有能量传它是纵向磁化恢复的过程，在这过程中有能量传递，是以热的形式逸散。它又反映了分子运动频递，是以热的形式逸散。它又反映了分子运动频率与率与LarmorLarmor频率之间的关系，如果二者相同，频率之间的关系，如果二者相同，T T1 1弛豫有效，并且迅速，如果不相同，弛豫有效，并且迅速，如果不相同，T T1 1弛豫无效。弛豫无效。（一）质子（氢核）的T1弛豫T1是时间常数，生物组织的T1值37（二）质子的T2弛豫n n当当射射频频脉脉冲冲的的激激励励刚刚一一停停止止，所所有有质质于于的的进进动动频频率一致，即相位一致，此时信号最强。率一致，即相位一致，此时信号最强。n n由由于于外外加加静静磁磁场场强强度度的的不不均均匀匀以以及及存存在在空空间间定定位位的的梯梯度度场场，从从而而使使质质子子的的进进动动频频率率发发生生变变化化，而而失去其相位一致性，称失相位。失去其相位一致性，称失相位。n n第第三三种种因因素素则则反反映映人人体体组组织织的的固固有有特特性性，那那就就是是磁磁化化的的质质子子间间的的相相互互作作用用，以以及及与与由由于于分分子子和和巨巨分分子子所所建建立立的的磁磁环环境境的的相相互互作作用用，而而引引起起的的相相位位不一致，这样产生的相位不一致是不可逆的。不一致，这样产生的相位不一致是不可逆的。（二）质子的T2弛豫当射频脉冲的激励刚一停止，所有质于的进动38（二）质子的T2弛豫n n相相位位不不一一致致，一一些些质质子子进进动动快快，一一些些则则进进动动慢慢，这这是是受受局局部部磁磁环环境境的的影影响响所所致致，其其结结果果是是净净横横向磁化衰减（向磁化衰减（decaydecay）。）。n n此此时时，在在接接收收器器线线圈圈中中所所得得到到的的信信号号减减少少，以以至完全丧失。至完全丧失。n n衰衰减减6363的的横横向向磁磁化化所所需需的的时时问问，亦亦即即横横向向磁磁化化衰衰减减至至其其原原有有值值的的3737所所需需时时间间，即即为为T T2 2弛弛豫时间。豫时间。（二）质子的T2弛豫相位不一致，一些质子进动快，一些则进动慢39（二）质子的T2弛豫a紧接施加90RF脉冲后，原子核的磁化偶极子均相位一致地进动，横向磁向量Mxy为最大值。b随时间进展，磁化偶极子失相位，有些进动较快，有些则进动较慢，这是由于局部磁环境所致。这种失相位导致了净横向磁化量衰减。c接收线圈中所记录的信号逐渐衰减，T2为横向磁化衰减至原有值的37所需的时间。（二）质子的T2弛豫a紧接施加90RF脉冲后，原子核的磁化40（二）质子的T2弛豫n nT T2 2弛弛豫豫时时间间又又称称横横向向弛弛豫豫时时间间，又又称称自自旋旋-自自旋旋弛豫时间。自旋一词取自核的自旋；弛豫时间。自旋一词取自核的自旋；n nT T2 2总是比总是比T T短约为短约为T T的的10102020。（二）质子的T2弛豫T2弛豫时间又称横向弛豫时间，又称自旋-41三、弛豫时间n n应应用用一一空空间间坐坐标标系系X-X-，Y-Y-，Z-Z-轴轴加加以以叙叙述述，磁磁矢矢量量，代代表表一一个个小小范范围围组组织织内内也也即即一一个个体体积积元元（体体素素）内内所所有有质质子子的的磁磁化强度及方向。化强度及方向。横向及纵向成分的弛豫过程a 90脉冲；b 90脉冲刚停止，横向成分最大；c,d 弛豫过程：横向成分迅速衰减，纵向成分缓慢增长；e 纵向成分最大。三、弛豫时间应用一空间坐标系X-，Y-，Z-轴加以叙述，磁矢42三、弛豫时间n n当当人人体体被被置置于于一一外外加加静静磁磁场场中中，磁磁矢矢量量沿沿Z Z轴轴取取向向，与与静静磁磁场场方方一一致致.以以箭箭头头为为标标志志，箭箭头头长长短短与与体体素素内内所所含含氢氢质质子数成正比。子数成正比。n n加加一一个个9090脉脉冲冲，就就偏偏离离Z Z，转转9090至至与与静静磁磁场场垂垂直直的的位位置，在置，在X-X-平面遂产生一个横向磁矢量。平面遂产生一个横向磁矢量。n n此时在接收线圈内产生感应，因而可以用电流表测得此信号。此时在接收线圈内产生感应，因而可以用电流表测得此信号。n n当当9090脉脉冲冲停停止止后后，在在弛弛豫豫过过程程中中，磁磁矢矢量量分分离离成成纵纵向向成成分分z z，与横向成分，与横向成分xyxy。n n由由于于静静磁磁场场并并非非均均匀匀一一致致，而而且且分分子子间间、分分子子与与原原子子间间又又存存在在的的内内磁磁场场，因因此此横横向向成成分分xyxy从从最最强强很很快快衰衰减减至至零零，即即T T2 2弛豫。弛豫。三、弛豫时间当人体被置于一外加静磁场中，磁矢量沿Z轴取向，43三、弛豫时间n n控控制制射射频频脉脉冲冲的的强强度度与与时时间间，可可得得到到9090或或180180等等不不同同的的脉脉冲冲，从从而而可可控控制制磁磁矢矢量量偏偏离离Z Z轴轴的夹角。的夹角。n n使使磁磁矢矢量量偏偏离离9090与与180180的的射射频频脉脉冲冲分分别别称称9090与与 180180脉脉 冲冲，180180脉脉 冲冲 使使 磁磁 矢矢 量量 转转180180，从从正正Z Z轴轴转转到到负负Z Z轴轴，它它不不产产生生横横向向磁磁矢矢量，因此不能产生信号。量，因此不能产生信号。n n同同样样360360脉脉冲冲也也不不能能产产生生信信号号。只只是是有有了了横横向向磁矢量，才能产生信号。磁矢量，才能产生信号。三、弛豫时间控制射频脉冲的强度与时间，可得到90或18044四、自由感应衰减n n自由感应衰减是表示自由感应衰减是表示9090脉冲激励以后立即产生的信号。脉冲激励以后立即产生的信号。n n当当9090脉脉冲冲终终止止后后，横横向向磁磁矢矢量量开开始始消消失失，纵纵向向磁磁矢矢量量重重新新出出现现，由由于于质质子子失失去去相相位位一一致致性性，横横向向磁磁矢矢量量这这一一信信号号很很快快衰衰减减，在在MRIMRI不不能能被被直直接接利利用用，因因为为必必须须有有足足够够的的时时间间来来使使梯梯度度场场起起作用，以获取空间定位的信号。作用，以获取空间定位的信号。四、自由感应衰减自由感应衰减是表示90脉冲激励以后立即产生45四、自由感应衰减n n为为了了要要取取得得MRMR成成 像像 中中 有有用用的的信信号号，必必须须在在一一定定间间隔隔时时间间再再给给 一一 个个 180RF180RF脉脉 冲冲，以以取取得得一一个个自自由由感感应应衰衰减减的的回回波波信信号号，即即自自旋旋回波信号。回波信号。四、自由感应衰减为了要取得MR成像中有用的信号，必须在一定间46四、自由感应衰减n n这个可以用浅显的比喻来理解：此180RF脉冲的作用，就像一堵墙和一座山那样将信号碰回，如同在回音壁或山谷中听到的回声一样。n n这就是我们为什么称由此所形成的更强一些的信号为回波或自旋回波的道理。四、自由感应衰减这个可以用浅显的比喻来理解：此180RF脉47四、自由感应衰减n n假假设设一一只只兔兔于于与与一一只只乌乌龟龟从从同同一一起起跑跑线线上上赛赛跑跑，在在某某一一时时间间（TE/2TE/2）后后，兔兔子子跑跑在在乌乌龟龟的的前前面面。当当让让它它们们在在同同一一时时间间向向相相反反方方向向跑跑来来，则则两两者者会会同同时时回回到到起起点点(假假设设速度不变）。速度不变）。四、自由感应衰减假设一只兔于与一只乌龟从同一起跑线上赛跑，在48四、自由感应衰减n n在在得得到到信信号号自自旋旋回回波波后后，质质子子再再次次失失去去相相位位一一致致性性。正正如如前前面面所所说说的的，较较快快的的质质子子位位于于前前面面。可可以以用用另另一一个个180180脉脉冲冲再再行行实实验验，并并且且再再一一个个、再再一一个个如如果果绘绘制制时时间间与与信信号号强强度度曲曲线线，就会得到一条曲线。就会得到一条曲线。四、自由感应衰减在得到信号自旋回波后，质子再次失去相位一致性49休息休息50五、伪 影n n MR与CT比较其优点之一是伪影少。n n骨骼、大的钙化、高密度造影物质MR都不形成伪影。n n人体内非铁磁性金属物体仅导致图像轻微变形。按伪影形成的原因，伪影可分为三类。五、伪 影 MR与CT比较其优点之一是伪影少。51（一）人体体内因素形成的伪影运动形成的伪影运动形成的伪影 MR信号采集时间比人体内某些器官的生理运动，如心脏搏动、呼吸动和肠蠕动周期长，因而胸部和上腹部的图像易受这些器官运动的影响。心脏和呼吸运动产生的伪影可以用心电图门控及呼吸门控减少。（一）人体体内因素形成的伪影运动形成的伪影 52（一）人体体内因素形成的伪影运动形成的伪影运动形成的伪影（一）人体体内因素形成的伪影运动形成的伪影 53（一）人体体内因素形成的伪影血液和脑脊液流动伪影血液和脑脊液流动伪影n n动动静静脉脉内内的的血血流流均均可可产产生生伪伪影影，前前者者为为血血管管搏搏动动引引起起；后后者者因因血血流流缓缓慢慢形形成成。脑脑脊脊液液在在不不同同部部位位流流速速不不同同，产产生生不不同同信信号号的的伪伪影影。脑脊液的流动可造成相位编码方向上的运动伪影。脑脊液的流动可造成相位编码方向上的运动伪影。（一）人体体内因素形成的伪影血液和脑脊液流动伪影54（二）体外因素形成的伪影金属物体金属物体 n n非非铁铁磁磁性性金金属属物物体体产产生生和和其其形形态态相相似似的的周周围围绕绕以以高高信信号号的的低低信信号号区区。铁铁磁磁性性物物质质引引起起局局部部低低信信号号区区和和图图像像变变形形，伪伪影影和和正正常常图图像像分分界界不不清清。此此种种伪伪影影是是金金属属物物质质受受射射频频磁磁场场作作用用产产生生涡涡旋旋电流所致。电流所致。（二）体外因素形成的伪影金属物体 55（二）体外因素形成的伪影静电静电 n n静电产生的伪影为互相交错的带状高低信号带，影响全部图像。多见于为了保暖给病人盖毛毯和尼龙类织物引起。为此，病人用的床单、衣服、保暖物品等必须用棉织品。（二）体外因素形成的伪影静电 56（三）MRI系统形成的伪影化学位移伪影化学位移伪影 n n此种伪影出现于脂肪和非脂肪（主要是含水的）器官之间。此种伪影出现于脂肪和非脂肪（主要是含水的）器官之间。n n产生原因为水分子的质子进动频率比脂肪质子进动频率快。产生原因为水分子的质子进动频率比脂肪质子进动频率快。n n梯梯度度磁磁场场使使这这两两种种物物质质产产生生不不同同的的进进动动频频率率，并并且且编编码码使使邻近两种像素信号重叠。邻近两种像素信号重叠。n n结结果果在在一一侧侧脂脂肪肪-水水界界面面出出现现高高信信号号带带，而而另另一一侧侧水水-脂脂肪肪界面出现低信号带。界面出现低信号带。n n常见于肾常见于肾-脂肪，膀胱脂肪，膀胱-脂肪交界面。脂肪交界面。（三）MRI系统形成的伪影化学位移伪影 57（三）MRI系统形成的伪影化学位移伪影化学位移伪影 A A肾横轴位，肾横轴位，T2T2加权像，肾和周围脂肪组织分界虽然清楚，但在梯度磁加权像，肾和周围脂肪组织分界虽然清楚，但在梯度磁场场的高、低侧分别的高、低侧分别可见白色和黑色可见白色和黑色的条状伪影。的条状伪影。为化学位移和梯为化学位移和梯度磁场关系的线度磁场关系的线条图。条图。C C膀胱周膀胱周围的围的化学位移伪化学位移伪影。影。（三）MRI系统形成的伪影化学位移伪影 58（三）MRI系统形成的伪影折叠伪影折叠伪影 n n此此种种伪伪影影为为被被检检物物体体的的一一部部分分处处于于成成像像范范围围外外的的时时候候。伪伪影影的的特特点点为为伪伪影影重重叠叠于于其其图图像像的的对对侧侧，其其解解剖剖方方位位和和信信号号强强度度完完全全同同真真正正扫扫描描物物体体影影像像相相似似，并并和和相相位位编编码码方向一致。方向一致。（三）MRI系统形成的伪影折叠伪影 59（三）MRI系统形成的伪影低信号伪影低信号伪影 伪影和真正的物体图像相同，只是信号低和图像方向相反，出现于扫描物体图像的一侧。产生原因为质子共振频率的正负端被错误采集或者是X、轴磁化矢量错误放大。（三）MRI系统形成的伪影低信号伪影 60 七、MRI对比剂（一）概述（一）概述（一）概述（一）概述n nMRIMRI具具有有很很强强的的组组织织分分辨辨能能力力。故故在在投投入入临临床床应应用用初初期期曾曾被被认认为为是是一一种种不不需需要要使使用用对对比比剂剂的的“非创伤性非创伤性”检查方法。检查方法。n n未经增强的未经增强的MRIMRI平扫尚有一些缺陷。平扫尚有一些缺陷。n n在在某某些些情情况况下下，不不能能满满足足人人们们对对诊诊断断疾疾病病高高敏敏感性和特异性的要求。感性和特异性的要求。七、MRI对比剂（一）概述61七、MRI对比剂（一）概述（一）概述（一）概述（一）概述n nMRIMRI平扫在检查组织功能活动方面亦有一定局限平扫在检查组织功能活动方面亦有一定局限性。性。n n利用对比剂来获得更完整的诊断信息开始受到重利用对比剂来获得更完整的诊断信息开始受到重视。视。n n临床常用的是以临床常用的是以GD-DTPAGD-DTPA为代表的钆（为代表的钆（gadolinumgadolinum，Gd Gd）类顺磁性对比剂。）类顺磁性对比剂。n n此类对比剂在中枢神经系统疾病的发现和定性诊此类对比剂在中枢神经系统疾病的发现和定性诊断方面显示出重要价值。断方面显示出重要价值。七、MRI对比剂（一）概述62七、MRI对比剂n nMRMR对比剂的功用与传统对比剂的功用与传统X X线对比剂，如碘制剂类似；线对比剂，如碘制剂类似；n n其其作作用用机机制制原原理理却却不不同同。X X线线对对比比剂剂直直接接影影响响X X线线的的吸吸收收和和穿穿透透，增增强强效效应应与与局局部部对对比比剂剂的的浓浓度度成成线线性性关系。关系。n n绝绝大大多多数数MRMR对对比比剂剂所所选选的的元元素素就就是是根根据据它它们们所所具具有有的缩短组织的缩短组织T T1 1和和T T2 2时间的能力。时间的能力。n n一一般般说说来来，MRMR对对比比剂剂总总是是同同时时影影响响T T1 1和和T T2 2，但但程程度度却却不不一一定定相相同同。在在某某一一特特定定剂剂量量范范围围内内往往往往以以一一种种影响占主导地位。影响占主导地位。七、MRI对比剂MR对比剂的功用与传统X线对比剂，如碘制剂类63七、MRI对比剂（二）（二）MRMR对比剂的分类和作用机制对比剂的分类和作用机制n nMR对比剂有几种分类方法，其中较常用的有按MR图像信号的改变划分为阳性、阴性对比剂；n n根据MR特性区分为顺磁性、铁磁性和超顺磁性对比剂；n n还有依据对比剂主要影响T1或T2，简单分为T1增强剂和T2增强剂。七、MRI对比剂（二）MR对比剂的分类和作用机制64七、MRI对比剂1 1阳性对比剂构成及作用原理阳性对比剂构成及作用原理n n阳阳性性对对比比剂剂又又可可称称为为顺顺磁磁性性或或T T1 1对对比比剂剂。由由一一些些金金属元素，如锰（属元素，如锰（MnMn），铁（），铁（FeFe）和钆（）和钆（GdGd）所组成。）所组成。n nGdGd含含有有个个不不成成对对的的核核外外电电子子。由由于于不不成成对对核核外外电电子的存在，使这些元素具有很强的顺磁性。子的存在，使这些元素具有很强的顺磁性。n n在在外外加加磁磁场场中中，这这些些元元素素将将干干扰扰邻邻近近质质子子的的弛弛豫豫，导致导致T T1 1和和T T2 2时间缩短。时间缩短。n n在在顺顺磁磁性性物物质质浓浓度度较较低低时时，T T1 1缩缩短短的的效效应应占占主主导导地地位，引起位，引起MRMR信号增加。信号增加。七、MRI对比剂1阳性对比剂构成及作用原理65七、MRI对比剂1 1阳性对比剂阳性对比剂n nGdGd类类细细胞胞外外对对比比剂剂最最主主要要应应用用在在中中枢枢神神经经系系统统的的MRMR成像。成像。n n在在正正常常情情况况下下，颅颅内内无无血血脑脑屏屏障障的的结结构构，如如垂垂体体、静脉窦及其它颅内血管显示增强。静脉窦及其它颅内血管显示增强。n n在在病病理理情情况况下下，例例如如肿肿瘤瘤、梗梗塞塞、感感染染、以以及及急急性脱髓鞘病变等，血脑屏障遭到破坏。性脱髓鞘病变等，血脑屏障遭到破坏。n n此此时时，对对比比剂剂即即可可穿穿过过不不完完整整的的血血脑脑屏屏障障进进入入细细胞外间隙，引起局部增强效应。胞外间隙，引起局部增强效应。七、MRI对比剂1阳性对比剂66七、MRI对比剂阳性对比剂阳性对比剂脑膜瘤注射GD-DTPA前后对照七、MRI对比剂阳性对比剂脑膜瘤注射GD-DTPA前后对照67七、MRI对比剂1 1阳性对比剂阳性对比剂椎管内肿瘤及腰椎结核注射GD-DTPA前后对照七、MRI对比剂1阳性对比剂椎管内肿瘤及腰椎结核注射GD-68七、MRI对比剂1 1阳性对比剂阳性对比剂 Gd类对比剂引起的不良反应很少，发生率约1。此类药物无绝对禁忌证，但严重肾功能不良者应慎用。七、MRI对比剂1阳性对比剂69七、MRI对比剂阴性对比剂阴性对比剂 n n包包括括口口服服对对比比剂剂、单单核核巨巨噬噬细细胞胞系系统统对对比比剂剂等等。阴性对比剂又称为铁磁性超顺磁性对比剂。阴性对比剂又称为铁磁性超顺磁性对比剂。n n用用于于口口服服对对比比剂剂的的主主要要是是氧氧化化亚亚铁铁，用用来来区区分分胃胃肠肠道道和和与与其其邻邻近近的的腹腹腔腔或或盆盆腔腔脏脏器器的的解解剖剖结结构构或或病病变变。对对于于胃胃肠肠道道本本身身的的病病变变，使使用用口口服服对对比比剂剂还利于显示胃肠道壁的情况。还利于显示胃肠道壁的情况。七、MRI对比剂阴性对比剂 70七、MRI对比剂阴性对比剂阴性对比剂n n单单核核巨巨噬噬细细胞胞系系统统对对比比剂剂主主要要集集中中在在肝肝、脾脾、骨骨髓和淋巴系统。髓和淋巴系统。n n主要用于肝脏成像。主要用于肝脏成像。n nMRMR成成像像选选用用T T2 2加加权权序序列列，在在图图像像上上正正常常肝肝组组织织的的信信号号显显著著降降低低，肿肿瘤瘤组组织织则则由由于于缺缺乏乏单单核核巨巨噬噬细细胞胞（KupfferKupffer细胞）而不受对比剂影响，呈相对高信号。细胞）而不受对比剂影响，呈相对高信号。n n单单核核巨巨噬噬细细胞胞系系统统对对比比剂剂突突出出的的优优点点是是易易于于鉴鉴别别肝脏肿块的良恶性。肝脏肿块的良恶性。七、MRI对比剂阴性对比剂71七、MRI对比剂阴性对比剂阴性对比剂男性，55岁，结肠癌肝转移A、平扫时，病灶很难识别 B、超顺磁氧化铁增强后，正常肝组织信号明显下降，病灶显示清楚。七、MRI对比剂阴性对比剂男性，55岁，结肠癌肝转移A、72第五节 MRI的设备n n磁磁共共振振成成像像系系统统主主要要由由磁磁体体、梯梯度度系系统统、射射频频系系统统及及计计算算机机系系统统组成见。组成见。第五节 MRI的设备磁共振成像系统主要由磁体、梯度系统、射73 一、磁 体n n磁共振的磁体（Magnet）的主要作用是产生稳定均匀的静磁场使组织产生磁化。磁体有三种类型n n（一）常导型磁体（一）常导型磁体（一）常导型磁体（一）常导型磁体n n（二）永磁型磁体（二）永磁型磁体（二）永磁型磁体（二）永磁型磁体n n（三）超导型磁体（三）超导型磁体（三）超导型磁体（三）超导型磁体 一、磁 体磁共振的磁体（Magnet）的主要作用是产74一、磁 体（一）常导型磁体（一）常导型磁体（Resistive MagnetResistive Magnet）n n常常导导型型磁磁体体的的线线圈圈由由铜铜或或铝铝线线绕绕制制的的线线圈圈组组成成，按按线线圈圈有有无无铁铁芯芯可可分分为为铁铁芯芯常常导导型型和和空空心心常常导导型。型。n n常常导导型型磁磁体体制制造造工工艺艺简简单单且且成成本本低低，可可以以做做成成开放式磁体，磁场可以关闭。开放式磁体，磁场可以关闭。n n但但磁磁场场稳稳定定性性差差，电电力力消消耗耗大大，对对电电源源稳稳定定性性要求高，运行维护费用高。要求高，运行维护费用高。一、磁 体（一）常导型磁体（Resistive Mag75一、磁 体（二）永磁型磁体（二）永磁型磁体（Permanent MagnetPermanent Magnet）n n永磁型磁体由铁氧体或钕铁硼等铁磁性物质及合金组成。n n该磁体对周围环境影响小，屏蔽简单，可做成开放式磁体，安装及维护费用低，但场强较低，磁场的稳定性和均匀性差，受环境温度变化影响大，磁场不能关闭。一、磁 体（二）永磁型磁体（Permanent Mag76一、磁 体（二）永磁型磁体（二）永磁型磁体一、磁 体（二）永磁型磁体77一、磁 体（三）超导型磁体（三）超导型磁体（Superconducting MagnetSuperconducting MagnetSuperconducting MagnetSuperconducting Magnet）n n超超导导型型磁磁体体由由某某些些特特殊殊合合金金如如铌铌钛钛合合金金导导线线（超超导导温温度度8K8K）绕绕制制成成的的超超导导线线圈圈，当当放放置置于于超超导导磁磁体体的的液液氦氦（温温度度4.2K4.2K，-269-269）当当中中时时，其其导导线线的的电电阻阻降降为为0 0，线线圈圈呈呈超超导导状状态态，此此时时线线圈圈导导线线中中可可通通过过强强大的电流而不产生任何能量损耗。大的电流而不产生任何能量损耗。n n励磁后可将电源断开，超导线圈内的电流恒定不变。励磁后可将电源断开，超导线圈内的电流恒定不变。n n超超导导磁磁体体的的磁磁场场强强度度高高，目目前前临临床床应应用用可可达达到到1.91.9，磁场的稳定性和均匀性好，磁场可以关闭。磁场的稳定性和均匀性好，磁场可以关闭。一、磁 体（三）超导型磁体（Superconducti78一、磁 体（三）超导型磁体示意图（三）超导型磁体示意图线圈位于铝制作圆筒外面的沟内，圆筒两端的线圈转入，保持磁场均匀铝制圆筒线圈鈮钛合金线圈一、磁 体（三）超导型磁体示意图线圈位于铝制作圆筒外面79一、磁 体（三）超导型磁体（三）超导型磁体n n超导磁体设计制造工艺复杂、成本高、维护费用高，消耗一定量的液氦，消耗的液氦要及时补充，否则达到一定程度时能引起”失超“，消耗大量液氦而造成更大的损失。一、磁 体（三）超导型磁体80 二、梯度系统n n梯梯度度系系统统（gradient gradient systemsystem）的的作作用用是是产产生生线线性性变变化化的的梯梯度度磁磁场场，用用于于组组织织的的空空间间定定位位。梯梯度度系系统统主主要要由由X X、Y Y、Z Z三三组组梯梯度度功功率率放放大大器器及及对对应应的的X X、Y Y、Z Z三个方向的梯度线圈组成。三个方向的梯度线圈组成。二、梯度系统梯度系统（gradient system）的作81二、梯度系统n n梯梯度度功功率率放放大大器器对对MRIMRI控控制制器器发发出出的的梯梯度度给给定定信信号号进进行行功功率率放放大大后后，输输出出给给梯梯度度系系统统的的X X、Y Y、Z Z线线圈圈，在在主主磁磁场场内内形形成成X X、Y Y、Z Z三三个个方方向向相相互互垂垂直直的的线线性性梯梯度度磁磁场场。在在磁磁共共振振成成像像中中分分别别用用于层面选择、相位编码及频率编码于层面选择、相位编码及频率编码。二、梯度系统梯度功率放大器对MRI控制器发出的梯度给定信号进82 三、射频系统n n射频系统（RF system）用于发射射频脉冲和接收MR信号，射频系统主要由三部分组成。n n（一）射频发射机（一）射频发射机（一）射频发射机（一）射频发射机n n（二）射频接收机（二）射频接收机（二）射频接收机（二）射频接收机 n n（三）射频线圈（三）射频线圈（三）射频线圈（三）射频线圈 三、射频系统射频系统（RF system）用于发射射频脉冲83四、计算机系统n n磁共振的计算机系统（computer system）可分为硬件和软件二大部分。n n（一）硬件部分（一）硬件部分n n由由主主计计算算机机及及阵阵列列处处理理机机、MRMR控控制制器器等等组组成成。其其作作用用是是进进行行系系统统控控制制，产产生生脉脉冲冲序序列列，完完成成磁磁共共振振系系统统的的扫扫描描，图图像像采采集集、重重建建、显显示示和和存贮。存贮。四、计算机系统磁共振的计算机系统（computer syst84四、计算机系统n n（二）（二）软件系统软件系统n n磁共振计算机软件可分为以下几个部分。n n计计算算机机操操作作系系统统软软件件由由计计算算机机公公司司编编制制，用于计算机运行管理。用于计算机运行管理。n n磁磁共共振振应应用用软软件件，用用于于MRMR系系统统的的运运行行控控制制、病病人人数数据据的的录录入入、扫扫描描序序列列的的选选择择和和参参数数设设定定，病病人人扫扫描描数数据据采采集集，存存贮贮和和图图像像重重建建，以以及及各各种图像和数据的后处理等。种图像和数据的后处理等。四、计算机系统（二）软件系统85五、射频屏蔽和磁屏蔽（一）射频屏蔽（一）射频屏蔽n n由于射频脉冲的高频信号可能对周围的精密仪器产生干扰，影响其正常工作同时又要避免周围的射频信号对十分微弱的MR信号的干扰，以获得良好图像，所以安装射频屏蔽是非常必要的；n n射频屏蔽一般安装在扫描室内，由薄铜板焊接成为整体，四壁及屋顶、地面均需密封。观察窗应安装铜网。五、射频屏蔽和磁屏蔽（一）射频屏蔽86五、射频屏蔽和磁屏蔽（二）磁屏蔽（二）磁屏蔽n n由由于于磁磁体体有有强强磁磁场场，一一方方面面可可以以对对附附近近的的精精密密仪仪器器产产生生磁磁化化，同同时时会会对对心心脏脏起起搏搏器器和和急急救救仪仪器器磁磁化化造造成成严严重重后后果果。另另一一方方面面为为了了防防止止扫扫描描室室外外的的大大的的铁铁磁磁性性物物体体如如汽汽车车等等对对磁磁场场的的干干扰扰，影影响响图图像质量，所以应对磁体进行屏蔽。像质量，所以应对磁体进行屏蔽。n n绝绝对对禁禁止止把把铁铁磁磁性性物物体体带带人人室室内内，以以免免被被磁磁体体吸吸住破坏磁体，或者落人扫描室内影响磁场均匀性。住破坏磁体，或者落人扫描室内影响磁场均匀性。五、射频屏蔽和磁屏蔽（二）磁屏蔽87休息！休息！休息！88五、影响T1、T2的物理因素n n人体组织中水分子之间是在经常不停地运动着，间互相碰撞，每次碰撞都使水分子运动速度及方向有所变化。n n每个氢核的小磁场每秒钟也要经历无数次的波动。因此其共振频率也在经常不停地变化。五、影响T1、T2的物理因素人体组织中水分子之间是在经常不停89五、影响T1、T2的物理因素n n所以组织内由于水分子的剧烈运动，局部的内磁场是极其复杂的，氢核对这种复杂的波动的内磁场的反应决定了在90脉冲停止后其能量丧失的速度，以及相位失去一致性的速度。五、影响T1、T2的物理因素所以组织内由于水分子的剧烈运动，90五、影响T1、T2的物理因素（一）温度的影响温度的影响 n n正常体温情况下，水分子的运动频率极快，远远超出一定场强下质子的Larmor频率。n n如果将温度减低，水分子的运动频率减慢，接近于共振的Larmor频率，使T1弛豫更有效，T1缩短了。五、影响T1、T2的物理因素（一）温度的影响 91五、影响T1、T2的物理因素（二）大分子的影响（二）大分子的影响n n水的分子小、运动快，频水的分子小、运动快，频 率也高。率也高。n n大分子如蛋白质运动很大分子如蛋白质运动很 慢，在其表面可以吸附慢，在其表面可以吸附 很多水分子，组成水化很多水分子，组成水化 层。层。五、影响T1、T2的物理因素（二）大分子的影响92五、影响T1、T2的物理因素（二）大分子的影响（二）大分子的影响n n由由于于体体积积及及重重量量的的原原因因，大大分分子子的的运运动动是是很很缓缓慢慢的的，远远远远低低于于共共振振频频率率，而而小小的的水水分分子子的的运运动动又又极极快快，远远远远超超过过共共振振频频率率，但但靠靠近近大大分分子子表表面面水水化化层层内内的的水水分分子子其其运运动动速速度度大大大大减减慢慢了了，当当大大分分子子表表面面水水分分子子的的运运动动频频率率接接近近于于LarmorLarmor频频率率时时，T T1 1弛弛豫豫有有效效，T T1 1缩缩短短。如如果果不不一一致致时，时，T T1 1延长。延长。五、影响T1、T2的物理因素（二）大分子的影响93五、影响T1、T2的物理因素（二）大分子的影响（二）大分子的影响n n纯净的水分子很小，运动太快，不符合共振频率，因此纯净的水分子很小，运动太快，不符合共振频率，因此T T1 1长；长；n n脑脊液犹如纯净的水，其脑脊液犹如纯净的水，其T T1 1长；长；n n但但当当有有梗梗阻阻性性脑脑积积水水时时，脑脑压压增增高高，脑脑积积液液透透过过室室管管膜膜渗渗透透到到脑脑室室周周围围的的组组织织间间隙隙，使使水水肿肿区区质质子子所所处处的的环环境境与与脑脑室室内内的的脑脑脊脊液液不不同同，脑脑室室旁旁组组织织间间隙隙内内的的水水处处在在水水化化层层，水水分分子子围围绕绕髓髓鞘鞘内内的的蛋白分子运动，蛋白分子运动，T T1 1缩短。缩短。五、影响T1、T2的物理因素（二）大分子的影响94五、影响T1、T2的物理因素（二）大分子的影响（二）大分子的影响n n胆胆固固醇醇是是一一个个中中等等大大小小的的分分子子，其其共共振振频频率率接接近近于于磁磁共共振扫描机场强下质子的共振频率，故其振扫描机场强下质子的共振频率，故其T T1 1短。短。五、影响T1、T2的物理因素（二）大分子的影响95五、影响T1、T2的物理因素（三）顺磁性物质的影响（三）顺磁性物质的影响n n一一个个元元素素其其外外层层电电子子数数决决定定其其原原子子价价与与化化学学特特性性，外外层层电电子子数数为为双双数数者者，该该原原子子即即不不是是顺顺磁磁性性的的，在在外外层层中中任任何何一一层层的的电电子子数数为为奇奇数数时时即即为为顺顺磁磁性性原子；原子；n n例例如如FeFe2+2+，为为非非顺顺磁磁性性的的，而而FeFe3+3+则则为为顺顺磁磁性性原原子；子；n n钆钆在在原原子子核核的的外外层层轨轨道道上上有有7 7个个不不成成对