简易磁共振成像原理-1

课时目标MRI发展的背景、历史和现状MRI的优点、作用MRI的成像过程磁共振的物理基础核Nuclear磁Magnetic共振Resonance成像Imaging核磁共振成像NuclearMagneticResonanceImagingNMRI&MRI&NMRCT几种典型的MRI开放式MRIFelixBloch1905-1983EdwardMillsPurcell1912-19971952NobelPrizeforPhysicsStanfordUniversityMITLauterbur,1929Mansfied19332003NobelPrizeinPhysiologyorMedicinePaulC.Lauterbur–PrizeAwardPhotoSirPeterMansfield–PrizeAwardPhoto10/6,2003TheShamefulWrongthatmustberighted•Damadian•1969，提出MRscanner的设想；•1971，“tumordetecting•byMR”,T1,T2•1977，第一台MRI，•1978，Fonar公司•1980，上市RaymondDamadianTheShamefulWrongthatmustberighted第一台MRI装置1977TheShamefulWrongthatmustberighted世界上第一张MRI图象MRI的组成我国MRI的发展•1）安科公司；•2）威达-上海交大；•3）麦迪特？Siemens•4）东大阿尔派成像中心1)无创伤,2)无机械运动，任意截面成像；3)多个参数成像：T1、T2,质子密度像、分子扩散像...MRI的优点多参数成像T1ContrastTE=14msTR=400msT2ContrastTE=100msTR=1500msProtonDensityTE=14msTR=1500msMRA核磁血管造影fMRI功能成像核磁共振成像（Nuclearmagneticresonanceimaging，NMRI）现称为磁共振成像（Magneticresonanceimaging,MRI）的物理学基础都是基于核磁共振现象。1946年，美国哈佛大学的Purcell和斯坦福大学的布洛克Bloch各自独立发现核磁共振现象，并将这一发现用于生物实验，在物理、化学方面做出很大贡献，1952年获诺贝尔物理奖。小结•1971年Damadian发现肿瘤组织的MR信号有所不同，1972年P.C.Lauterbur用充水试管获得一幅MR图像，1978年又与其他学者一起做出第一幅人体组织器官的MR图像。随后MR技术飞速发展，继而广泛用于临床。美国科学家保罗·劳特布尔PaulLauterbur和英国科学家彼得·曼斯菲尔德PeterMansfield，因他们在核磁共振成像技术领域的突破性成就而获得2003年诺贝尔生理学或医学奖。目前MR检查的最新进展主要体现在功能性检测，如多层显示的脑功能性成像；实时显示或3D重建的功能显像等；MR心肌灌注成像可显示心肌的血供情况，采用K-空间螺旋采集技术的MRA可获得很好的冠状动脉显示，并可行影像的3D重建和2D－3D显示的随机切换。与CT相比，磁共振成像有以下优点•没有电离辐射，对机体无甚不良影响,•可以直接作出横断面矢状面和各种斜面图•没有CT图像中那些伪影。•比CT有更高的软组织分辨率。•不需注射造影剂可使心腔和血管腔显影。在下列几个方面不如CT•空间分辨率较差。•价格十分昂贵。•对体内金属起搏器、金属异物易产生“导弹效应”，属检查禁忌。MRI-T1MRI-T2MRI检查步骤可以简单描述为---把病入放入磁体内---发射无线电波---关掉无线电波---病人发出一个信号，该信号被接收并用作图像重建。核磁共振的物理基础当我们把病人放入MR机内，会发生什么呢？我们知道，原子包括一个核与一个壳，壳由电子组成。核内有带正电荷的质子。这些质子类似小行星，像地球一样不停地转动或围绕着一个轴作自旋运动（图1），或像人们所说的，质子具有自旋性。正电荷附着于质子，在自然状态下，与质子一起旋转。那么，运动的电荷是什么?是电流。质子带正电荷,它们象地球一样在不停地绕轴旋转,并有自已的磁场ElectronProton原子核1H质子具有自旋性，所以质子的电荷也在运动。运动的电荷为电流，并能产生磁场。因此质子有自己的磁场，可以把它看作一个小磁棒当我们把质子放入外磁场时，质子会发生什么变化呢？正常情况下，质子处于杂乱无章的排列状态。当把它们放入一个强外磁场中，就会发生改变。它们仅在平行或反平行于外磁场两个方向上排列.但两种排列方式处于不同的能级水平在自然状态下，质子倾向于需能少的排列方式。因此，有较多的质子处在低能级状态，平行于外磁场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。B核在磁场中我们会看到质子并不是静止地平行或反平行于磁力线，而是以某种形式在运动着，这种形式的运动称为进动什么形式的运动是进动？设想一个旋转着的陀螺，当您碰它时，它开始摆动，但并不倒下。在这个进动过程中，旋转轴的顶端环绕形成一个锥形•我们有必要精确地计算这一频率，可通过Larmor方程完成：•ω0=γB0•ω0为进动频率（单位为Hz或MHz）•B0为外磁场强度（单位为Tesla，T）•γ为旋磁比（gyro-magneticratio）•此方程表明，随场强的增加，进动频率亦增高，其关系由旋磁比γ所决定。不同物质的旋磁比不同。复习时间---质子带正电荷，这一电荷在不停地运动，因为质子具有自旋性。这一运动的电荷即为电流，电流产生磁场。所以每一个质子都有一个小磁场，可把质子看作一个小磁棒。---当把病人放入MR磁体时，作为小磁棒的质子以两种形式沿外磁场方向排列：平行或反平行，需能少的状态占优势。---质子沿磁场的磁力线进动，好像一个旋转着的陀螺沿地球的磁力线进动一样。用Larmor方程能计算出进动频率，它在强磁场中较高。为什么进动频率是重要的？---对于MRI，还必须了解共振。谢谢