磁共振原理--课件

磁共振原理1ppt课件一、概况n磁共振成像的历史n磁共振成像的优越性n磁共振的局限性2ppt课件什么是MRI?nMRI-Magnetic Resonance Imagingn最初称为核磁共振Nuclear Magnetic Resonance ImagingNuclear（人体内的原子核）Magnetic Field（磁场）在Radio Frequency Pulse（射频脉冲）的作用下引起共振（Resonance），并因此产生MR信号3ppt课件磁共振的历史n1946年美国斯坦福大学的Block和哈佛大学的Purcell共同发现了磁共振现象。1952年，他们共同获得了诺贝尔物理学奖n1978年，英国的物理学家获得了第一幅磁共振头颅磁共振图像4ppt课件磁共振成像的优越性n可以在同一层面进行多种组织参数成像，如T1，T2，质子密度等；n可以任意截面成像；n很高的软组织对比度；n很高的组织学、分子学特性，使影像诊断从形态学涉及到病理生理学；n没有骨伪影的干扰，解决了后颅窝诊断盲区；n没有电离辐射；n丰富的特殊序列成像；n功能成像，MRS，磁共振介入等5ppt课件磁共振成像的局限性n容易产生各种伪影；n对骨骼和钙化显示不敏感；n抢救设备不能进入现场n容易产生幽闭恐惧；n金属异物等禁忌较多。6ppt课件磁共振系统硬件介绍n磁体n梯度系统n射频系统7ppt课件磁共振系统的硬件组成8ppt课件磁体n磁体的作用：产生强大的静磁场，用于组织的磁化；n磁体的类型：常导，永导，超导；n磁体的主要参数：磁场强度、均匀性、孔径大小。9ppt课件常导型磁体n常导型磁体是指电流在常温下通过螺线型线圈来产生磁场，场强一般小于0.4Tn优点：工艺简单，造价低；磁场可关闭，重量轻；n缺点：耗电量、产热量大，需要水冷，磁场均匀性受环境温度影响大，场强低；磁场的稳定性差，需要高精度的直流恒流电源提供稳定的直流电流。10ppt课件永磁型磁体n由永磁材料组成；n优点：价格及维护费用低，不耗电，也无需制冷剂消耗，对周围环境影响小；磁体多为开放式，有利于消除幽闭恐惧症，便于介入的开展；n缺点：场强低，一般小于0.5T；重量大；磁场稳定性差；受室温影响大，磁场无法关闭。11ppt课件超导磁体n利用超导材料（铌钛合金）在低温（8K）环境下的0电阻特性，在很小的截面上可以通过大电流，产生强磁场；n利用液氦提供低温环境。绝对温度0K=-273，液氦温度4.2K；n优点：场强高，磁场稳定而均匀；紧急情况下可以关闭；n缺点：需要消耗制冷剂，制造工艺复杂，造价高。12ppt课件磁共振信号的产生磁共振信号的产生13ppt课件组织的磁化14ppt课件磁场中质子磁性运动的表现15ppt课件16ppt课件17ppt课件18ppt课件进动原子核在静磁场原子核在静磁场B0中产生磁性运动中产生磁性运动进动进动进动是一种复合运动，包含三种运动形式进动是一种复合运动，包含三种运动形式以自身旋转以自身旋转自身轴围绕另一个轴作回旋自身轴围绕另一个轴作回旋自身自身轴受外力的影响，回旋半径相应改变轴受外力的影响，回旋半径相应改变19ppt课件拉莫尔公式 =B n：角频率n：磁化率，也叫磁旋比，氢质子的磁旋比为42.58nB：磁场强度n拉莫尔频率（在磁共振系统拉莫尔频率（在磁共振系统 中称为中心频率）与磁场强度成正比中称为中心频率）与磁场强度成正比20ppt课件进动频率表（MHZ)质子质子B=0.2T B=0.5T B=1.0T B=1.5T1H（氢）（氢）42.68.521.342.663.913C（碳（碳13）10.712.145.3510.736.7119F（氟（氟19）40.048.0120.0340.160.131P（磷（磷31）17.245.058.6217.2625.921ppt课件共振吸收和释放能量的过程22ppt课件在磁共振中，射频脉冲被吸收和释放23ppt课件总结n产生磁共振的条件产生磁共振的条件1、大量的粒子、大量的粒子氢原子氢原子2、静磁场、静磁场磁体磁体3、射频脉冲、射频脉冲磁共振就是吸收和释放能量磁共振就是吸收和释放能量24ppt课件射频脉冲射频脉冲25ppt课件射频激励n发射到射频线圈的实际脉脉冲是一个正弦波发射到射频线圈的实际脉脉冲是一个正弦波n射频脉冲停止后，射频线圈变为接收线圈射频脉冲停止后，射频线圈变为接收线圈26ppt课件怎样检测信号1.净磁化在横断面感应电流（电磁学原理）2.射频线圈采集电流作为信号输出27ppt课件射频脉冲有什么用1.它使原子核自旋同相它使原子核自旋同相-在在0.5T-相同频率，不同相位（失相）相同频率，相同相位（同相）21.29MHZ射频脉冲射频脉冲28ppt课件射频脉冲有什么用2、将能量传递给原子核、将能量传递给原子核29ppt课件30ppt课件失相“lost phase”31ppt课件相位重聚 Rephase180脉冲使磁化矢量重新回到同相位脉冲使磁化矢量重新回到同相位32ppt课件回顾回顾射频脉冲使磁化矢量翻转射频脉冲使磁化矢量翻转当射频脉冲线圈停止发射射频时，它相当于一个当射频脉冲线圈停止发射射频时，它相当于一个接收线圈。接收线圈。磁共振信号实际上是磁化矢量所感生的电流磁共振信号实际上是磁化矢量所感生的电流当射频脉冲停止后，感应的电流变弱，信号开始当射频脉冲停止后，感应的电流变弱，信号开始衰减（衰减（FID）33ppt课件梯度系统梯度系统34ppt课件35ppt课件梯度使磁共振成像成为可能梯度磁场由梯度线圈产生，梯度线圈是一组带电线圈，用梯度磁场由梯度线圈产生，梯度线圈是一组带电线圈，用来产生在某方向上线性变化的梯度磁场。来产生在某方向上线性变化的梯度磁场。通过轻微改变磁场强度来加快或减慢质子的进动频率。通过轻微改变磁场强度来加快或减慢质子的进动频率。用来选择扫描范围和对接收到的信号进行空间编码定位。用来选择扫描范围和对接收到的信号进行空间编码定位。记住记住：磁场强度改变导磁场强度改变导致进动频率改变致进动频率改变B036ppt课件梯度在磁共振成像中的空间定位作用1、进行层面选定、进行层面选定确定成像平面确定成像平面2、通过相位梯度磁场确定在这个平面内行的位置、通过相位梯度磁场确定在这个平面内行的位置3、经过频率编码，梯度磁场再确定每个、经过频率编码，梯度磁场再确定每个MR信号的信号的方位。方位。梯度磁场实现对层面内的像素进行空间标记梯度磁场实现对层面内的像素进行空间标记实实现像素与相应组织体素间点与点对应现像素与相应组织体素间点与点对应无论是选层还是对层面内像素进行空间标记，其理无论是选层还是对层面内像素进行空间标记，其理论基础均是基于拉莫尔公式（论基础均是基于拉莫尔公式（=B）37ppt课件层面选择激励拉莫尔公式：拉莫尔公式：=B38ppt课件通过轻微改变磁场强度来加快或减慢质子的进动频率通过轻微改变磁场强度来加快或减慢质子的进动频率39ppt课件相位编码n相位编码前相位编码前n相位编码相位编码n相位编码后相位编码后当射频停止，质子几乎在同一相位当射频停止，质子几乎在同一相位施加的相位梯度改变了磁场强度，进而改变了进动施加的相位梯度改变了磁场强度，进而改变了进动的频率，质子以不同的频率进动的频率，质子以不同的频率进动如果梯度关断，质子又会以相同频率进动如果梯度关断，质子又会以相同频率进动40ppt课件41ppt课件频率编码和相位编码在相位梯度和频率梯度后，所选层面上每一象素有在相位梯度和频率梯度后，所选层面上每一象素有不同的频率和相位。从而实现了空间的编码。不同的频率和相位。从而实现了空间的编码。42ppt课件43ppt课件梯度场的效果 质子的共振频率随着梯度轴的位置变化而不同质子的共振频率随着梯度轴的位置变化而不同44ppt课件傅里叶变换幅度幅度/时间转换为幅度时间转换为幅度/频率，即时域变为频域频率，即时域变为频域45ppt课件原始数据原始数据是成像区域收集到的数据原始数据是成像区域收集到的数据2D-FFT用来重建图像用来重建图像46ppt课件总结n梯度场用来确定成像部位的空间位置n质子的共振频率随磁场强度的变化而变化n磁共振信号是不同频率在时域上的合成n傅里叶变换将时域变为频域，进行图像重建47ppt课件脉冲序列脉冲序列48ppt课件什么是脉冲序列n脉冲：射频脉冲，梯度脉冲n序列：脉冲的幅度、宽度、时间间隔以及施加顺序n脉冲序列：即通过对射频脉冲和梯度脉冲的适当编排来影响MR信号的产生和空间编码49ppt课件脉冲序列的作用n获得不同的组织对比：SE(T1),FSE(T2),FLAIR(重T1),SSFSE(重T2)，FIESTA(T2/T1),TOF(流动)，MRS(化学组成)n抑制某些物质的信号：STIR(压脂)，T2FLAIR(压自由水)n缩短扫描时间：SEFSESSFSEn减少伪影：FSE(磁敏感伪影)，EPI(运动伪影)50ppt课件脉冲序列的构成51ppt课件射频脉冲和选层梯度射频脉冲与选层梯度一起施加到要激励的单一层面射频脉冲与选层梯度一起施加到要激励的单一层面梯度脉冲的高度代表幅度，宽度代表持续时间梯度脉冲的高度代表幅度，宽度代表持续时间脉冲序列的角度与射频激发时间的长短有关，也叫翻转角脉冲序列的角度与射频激发时间的长短有关，也叫翻转角52ppt课件相位梯度脉冲序列被多次施加，信号被独立存储通过改变相位梯度的幅度（次数由矩阵的相位编码大小决定），获得整个数据；这些数据频率相同，但相位不同。53ppt课件扫描参数TE,TRTR(重复时间重复时间)指一个脉冲序列开始到下一个脉冲序列开始之指一个脉冲序列开始到下一个脉冲序列开始之前的时间间隔前的时间间隔TE(回波时间回波时间)指脉冲序列的第一个脉冲到回波中心之间的时指脉冲序列的第一个脉冲到回波中心之间的时间间隔间间隔54ppt课件自旋回波序列Spin echo（SE）n以以90射频脉冲作为激发脉冲，射频脉冲作为激发脉冲，180射频脉冲作为重聚脉冲，射频脉冲作为重聚脉冲，获得自旋回波信号。获得自旋回波信号。55ppt课件自旋回波序列的特点及临床应用nSE由于180重聚脉冲的作用而与GRE相比对磁场不均匀敏感度较低nSE序列一个TR内只进行一次相位编码，因此对长TR（T2加权）扫描耗时较长nSE序列在临床上适用于对图像质量要求较高而对时间要求不高的T1加权56ppt课件双回波序列57ppt课件加权n通过改变脉冲序列的重复时间TR，回波时间TE，得到某个组织特征参数的图像，称为加权图像。n在脉冲回波中，加权与翻转角有关，翻转角大时得到T1加权，翻转角小时得到T2加权58ppt课件扫描时间参数表TR(T1)TE(T2)脑组织信号脑组织信号T2200080-90 白质白质/灰质灰质=灰灰CSF随随TE增加越来越亮增加越来越亮T1300-700 1.5T300-600 1.0T300-500 0.5T300-350 0.2T10-15ms最小最小（部分回波）（部分回波）白质白质=浅灰浅灰灰质灰质=灰灰CSF=黑黑脂肪脂肪=亮亮PD2000最小最小（部分回波部分回波）灰质灰质=浅灰浅灰白质白质=灰灰CSF=黑黑脂肪脂肪=亮亮59ppt课件对比度对比度依赖于组织与组织之间成像强度的变化对比度依赖于组织与组织之间成像强度的变化 PDWI T2WI T1WI60ppt课件多层采集TE比比TR短的多短的多 TR时间内大部分为闲置时间，在时间内大部分为闲置时间，在每一个每一个TR间隔内可以进行多层的激励和采集间隔内可以进行多层的激励和采集61ppt课件快速自旋回波序列-FSE62ppt课件快速自旋回波-FSE63ppt课件FSE的成像参数64ppt课件65ppt课件66ppt课件67ppt课件68ppt课件69ppt课件70ppt课件71ppt课件72ppt课件73ppt课件74ppt课件75ppt课件76ppt课件77ppt课件78ppt课件79ppt课件80ppt课件81ppt课件82ppt课件83ppt课件84ppt课件