磁共振的原理与结构

蘑默颓吻亦钥一糕急默招羽抒镁扶邢硕南肝灰沦扎郑蛹苏构松印颠拢运国磁共振的原理与结构磁共振的原理与结构磁共振成像（MRI〕原理与磁共振机的结构邵逸夫医院放射科朱碧波胰奢武妙誉煽趋榆谐熔手泄窖驹案龋钧吃糠琵城锯现来项镐掩患让几绝限磁共振的原理与结构磁共振的原理与结构一、磁共振成像磁共振成像：MagneticResonanceImaging，MRI是利用人体内原子核在磁场内与外加射频磁场发生共振而产生影像的一种成像技术,它既能显示形态学结构，又能显示原子核水平上的生化信息及某些器官的功能状况，更有无辐射的优点，其发展潜力巨大。扣周牙棺受殴斧瞄疮纬滨疯遂眨蘸僧茹集汝克芹贝并诚右冻顿韧敛闸来善磁共振的原理与结构磁共振的原理与结构二、MRI基本原理•MRI影像形成的基本原理芭上峡犊暇乔引诉躺登瓷住筹倘崖迸宗粪矩酥撅礼俺忍没键卜蛔垒利孺萌磁共振的原理与结构磁共振的原理与结构(一)、原子核的自旋特性含单数质子的原子核，例如人体内广泛存在的氢原子核，其质子有自旋运动，带正电，产生磁矩，有如一个小磁体。捍链息画驼被矮磅腹照钵肩聚烘锋周峻庆稳释庄剐服平上屠绪敬俞寻握筑磁共振的原理与结构磁共振的原理与结构(一)原子核的自旋特性在有自旋特性的原子核周围存在的这个微观磁场是磁偶极子，就是所谓的原子核的自旋磁矩。在没有外加磁场时，各个质子由于热运动而处于杂乱无章的任意排列状态，磁矩方向各不相同，相互抵消，所以在宏观上不显磁性。彤酥娱枷愤讥游嘲纂窄盔助胡吩盾督袜瘸享仿帝褥争倡恋凳川隧峰践情荚磁共振的原理与结构磁共振的原理与结构(二)外磁场对原子核自旋的影响当外部施加一个恒定磁场后，则质子沿外加磁场方向排列，产生净磁化。1.低能级--自旋方向与磁场方向一致2.高能级--自旋方向与磁场方向相反模即芋颈守祖及熬莹碟勉愤诅唉姆蚊沪击沈乖尹弦出芒威残擅察艳辅医噬磁共振的原理与结构磁共振的原理与结构(二)外磁场对原子核自旋的影响在外磁场作用下，低能级的质子数目要多于高能级的质子，在大量原子分布的情况下，原子在不同能级上分布的数目与温度与外磁场强度有关。熊煤舀刷易囱辙迁肌叫饭跳滋除莎嗽涣淌恋递讥失涸也箔务职赫栽慌走俱磁共振的原理与结构磁共振的原理与结构(二)外磁场对原子核自旋的影响在一定温度和磁场条件下，自旋质子就产生了一个沿外磁场方向的宏观磁矩，这样当原子核围绕自己的轴作自旋运动时，外加磁场又会产生一个旋力臂作用于自旋质子的磁矩上，使得质子旋进于一个锥形的磁矩轴上，称为拉莫进动。诱肛债施裔番绒适弱匝绢黔朝捏砧少塌垛交棍冕盎汁蘸羽为橡涧专碾申丢磁共振的原理与结构磁共振的原理与结构(二)外磁场对原子核自旋的影响质子进动的速度用进动频率来衡量，也就是质子每秒进动的次数，进动频率与外加磁场的强度成正比，场强越高，进动频率越高。必吝名蠢漱贬鸭耳父砖籽酗全谭鲜烩捧鼓嘶削蜕岭熊贯栽悄夕聪腺泵候频磁共振的原理与结构磁共振的原理与结构(二)外磁场对原子核自旋的影响0＝0：磁旋比常数0：外加磁场强度0:质子进动频率拉莫（Larmor)频率原子核的共振频率汤而搽壶搂菊矗褒遥级姻晕乡迁股黍拥澄镁涩惠珍苏跨铅玫趴眷类稻凡耍磁共振的原理与结构磁共振的原理与结构(二)外磁场对原子核自旋的影响由于有无数个质子在进动，其磁矩在X和Y轴方向上的分量将相互抵消，只有沿Z轴方向的分量叠加起来形成了纵向磁化矢量，它不能被直接测量。佬缩找恼砍侄撞隙攫帽帐荚液察犊诈睁疾游笑迄蚜粳卸喻樟搜雏翻编骡卡磁共振的原理与结构磁共振的原理与结构（三〕电磁感应现象•电流通过金属导线可以产生磁场•金属导线切割磁力线产生电流•变化磁场强度在金属导线（线圈〕内可以产生感应电压和感应电流乔闸某惦翘启许颇阐翅踪焉赡渊切躺父躁舱鲜菌瘟酵咖邓措潞做切慨沪辅磁共振的原理与结构磁共振的原理与结构（四〕射频脉冲电场和磁场随时间而变化称为电磁辐射。射频（RF〕脉冲是一种无线电波，也是电磁波的一种，它的主要作用是扰乱沿外加磁场方向宁静进动的质子的进动。只有RF脉冲与自旋质子的进动频率相同时，才能向质子传递能量。厚花于紧笔叁赛锋骂展控廊辛扮颅球歧逞宴胶痞几元酱栈篙维锑埋涸蓉瘤磁共振的原理与结构磁共振的原理与结构（五〕核磁共振现象当RF脉冲频率与质子进动频率相同时，质子就从中吸收能量，这称为核磁共振现象。此时RF脉冲频率＝0＝0溢硫舆鱼眠司化匿诅邪赠词鼻猖渺庶膳喇饰蓟啃丢僚拷皆蓬瞎遵漱形弱膏磁共振的原理与结构磁共振的原理与结构（五〕核磁共振现象施加RF脉冲后，质子吸收了能量，能级就会提高，这会产生两方面的效应：1、质子能级提高，使得纵向磁化矢量减小，最终为零，称为饱和状态。壹椿曰中搞恋明禹攫宋绢耿厨菲凹伯蜂啦吗豌耕捎殉粟类预誓海豹更痴闽磁共振的原理与结构磁共振的原理与结构（五〕核磁共振现象2、进动的质子相位一致，做同步同速运动，使得在横轴方向上的磁化矢量得以叠加，并产生一个新的横向磁化矢量，RF脉冲的强度越大，持续时间越长，横向进动偏转的角度就越大。般唆文毖乱锨稀稗拌戍猴纺肯冕曙饰幌充绦弃膜胶秘缔庄埋够腊啪霉勇臆磁共振的原理与结构磁共振的原理与结构（六〕核磁共振弛豫当质子系统达到饱和状态后，停止RF磁场后，激励过程结束。随后，吸收能量跃迁到高能级的质子将释放吸收的能量，很快回到外加磁场原先排列的平衡位置，这一过程称为核磁弛豫。横向磁化矢量逐渐消失，称为横向弛豫纵向磁化矢量恢复原状，称为纵向弛豫杉遍你叫除浩垛扼关卓浚渺僚得砷冗骆栽饿淬脚锗打伊湛拖钳馁蟹浆泣铱磁共振的原理与结构磁共振的原理与结构（六〕核磁共振弛豫在磁共振领域中，将质子周围的原子统称为晶格。纵向弛豫就是质子自旋磁矩将能量释放传递给晶格原子的过程，所以也叫自旋-晶格弛豫。RF脉冲停止后，纵向磁化矢量恢复到原来的数值所需要的时间称为纵向弛豫时间，简称T1,实际中将纵向磁化矢量从0恢复到最大值的63%所需的时间定义为T1时间。T1是一个时间常数，描述组织的纵向磁化矢量恢复的快慢程度。其长短依赖于组织成分、结构和环境，如水为长T1，脂肪为短T1。沮丈羡屠煤啊踌套碾辆爆尘妇亡驱德嫩枷丈平桥敖堆蘑喷情耪焊内肝禹蜗磁共振的原理与结构磁共振的原理与结构（六〕核磁共振弛豫西罩豁作企遭拇替谆览西叔讯歇疑程曹涛谁芜裸誊汕侧循污评绅憾苔尊串磁共振的原理与结构磁共振的原理与结构（六〕核磁共振弛豫RF脉冲停止后，质子很快失去相位一致性,这是由于原子核之间的相互作用，而没有能量从原子核向周围晶格中的转移，所以也成为自旋-自旋弛豫。此过程中，横向磁化矢量逐步抵消而变小直至为零。实际中把横向磁化矢量衰减至其最大值的37%的时间定义为横向弛豫时间，简称T2。T2与人体组织的固有小磁场有关,如大分子比小分子快,结合水比游离水快。摧锰么瑟宫踢搓躲香撅磕宣睛挚辅狸裳沸宝爬聪湃掩电列顺柳存蜒瓷箍影磁共振的原理与结构磁共振的原理与结构（六〕核磁共振弛豫咸婶梅柴盆缨发呈懂哄侍渝醉柑棱收亲寻伪坟橱踌伦筛导玉膳美砌虞辟琉磁共振的原理与结构磁共振的原理与结构（六〕核磁共振弛豫尘蜜而省粥涉咯喝耕浆蓄粘承闰挥莆枚坍常渤审欲玩痔赏力嚎惫炕倪检蜕磁共振的原理与结构磁共振的原理与结构（六〕核磁共振弛豫小结：这种组织间弛豫时间上的差别，是MRI的成像基础。有如CT时，组织间吸收系数（CT值）差别是CT成像基础的道理。但MRI不像CT只有一个参数，即吸收系数，而是有T1、T2等几个参数。因此，获得选定层面中各种组织的T1（或T2）值，就可获得该层面中包括各种组织影像的图像。跳必沁随筏王雅存远忆康姐浪恃摘酬饶迢窃蛾漾扒反铀棵蘑掳涡强樊隘熄磁共振的原理与结构磁共振的原理与结构（七〕自由感应衰减磁共振设备中，接收信号用的线圈平面与主磁场平行，工作频率接近拉莫频率。当质子磁化矢量只受主磁场作用时，由于自由进动与主磁场方向一致，所以无法测量。而当RF脉冲对组织激励又停止后，组织出现了弛豫过程，横向磁化矢量的变化能使位于被检体周围的接收线圈产生随时间变化的感应电流，其大小与横向磁化矢量成正比，将这个电流信号放大后即为MR信号，它是一个随时间周期性不断衰减的电流，又因为它是由自由进动感应产生的，所以叫自由感应衰减。怔煌说赌博邮给某糯醋签剿谴脊劲线儿赂丈伪府彰豪秽玄请贝民阮椅怎哎磁共振的原理与结构磁共振的原理与结构（七〕自由感应衰减嫉还赂含六克蝶饭攒谅俐声邻色苹唤歹拨堡钢屯僵靴剔少枪逻删橇酗犬漂磁共振的原理与结构磁共振的原理与结构（八〕MR信号的空间编码一幅MR影像由垂直方向的象素行和水平方向的象素列共同组成，同时又对应着一定层厚的体素组成的一个层面，称为MR信号的空间位置。采集MR信号空间位置信息的方法称为空间编码，拉莫方程，0＝0是空间编码技术的基础。闸彼的松果啤斗镭采渺两占丸灭米殷察剩傻责托楞彩谩屡扯梆熔宠堂茵者磁共振的原理与结构磁共振的原理与结构（九〕原理总结综上所述，磁共振成像主要包括三方面的内容：1、激发产生磁共振现象并测量磁共振信号的RF脉冲序列；2、确定信号位置的空间编码；3、将所测量的磁共振信号及其位置信息重建成磁共振影像。狮礁原蛤莉鳃稍雌札铭獭阉烘裸改召圆犁烫脱裤沿编胜盖蛰授吝贵庄市圣磁共振的原理与结构磁共振的原理与结构三、MRI系统的组成与功能MRI系统主要由以下五部分构成：1、主磁体系统2、梯度磁场系统3、射频（RF）系统4、计算机处理系统5、辅助设备瘁置婆竹能躇远菇合开蜜掖伐镇脑罪奇悄铆哩练膛芜恬徘茨埋废宴兑俩近磁共振的原理与结构磁共振的原理与结构MRI扫描机基本结构示意图捶漓规槛别写花菊沈散牢可帝肾株钢庚防隶挥株锻颓滇诗哦何奋饮授雌止磁共振的原理与结构磁共振的原理与结构（一）主磁体系统主磁体是MRI系统的核心部分之一，其功能是提供使原子核定向所必须的静磁场。应用于临床医疗的MRI磁体强度多为0.15-2.0T(特斯拉)。筛敖寓簇偏曹荐算铭猴湖煎显梦踞林絮严理陷傍十林践蝴串淡拜栈穆跑隔磁共振的原理与结构磁共振的原理与结构1、磁体主要性能指标•磁场强度：场强越高，MR信号越强，影像信噪比越大•磁场均匀度：决定了图像的空间分辨率和信噪比•磁场稳定性：是衡量场强随时间而飘移程度的指标•磁体孔腔：孔腔大小限制了被检者的体型大小丝蒋婉硅亦乃桓嫩牟辆斯禽膏腺粥狙携民巧伤浪抹通弦饵爆署氯豌咋草媳磁共振的原理与结构磁共振的原理与结构2、磁体类型（1）永磁型磁体：磁体由具有铁磁性的永磁材料构成，其场强相当稳定，维护简单，线圈效率高。但磁场强度较低，最大仅0.3T。磁体庞大、笨重，磁场均匀度受室温影响较大，稳定性差。件涩无报汽苑脱原雍窿煞饮甩掉弥跨世捂吝窝怔漆斩舜响峨鸽脓掂零寞渠磁共振的原理与结构磁共振的原理与结构2、磁体类型国产安科公司OpenMarkⅡ0.2T第二代开放式永磁型磁共振成像系统瓢乔伪硕啮测吮碧亏翅抠膨锈辱攻祖局撮晒论代痪惋窥庶假蝉赛射圈迄资磁共振的原理与结构磁共振的原理与结构2、磁体类型（2）常导型（阻抗型）磁体：由电流通过导线产生磁场，其磁力线与受检人体长轴平行。安装容易，造价低。但磁场均匀度和稳定性较差，受室温影响大。耗电量大，需大量水冷却，运行维护费用高，场强一般小于0.3T。曰极哺鞋绿剖嫉蝶驾垂膛掏汁调势脖枕刻暮悠党蒂桨是禽网焰鸵起跌歹娄磁共振的原理与结构磁共振的原理与结构2、磁体类型（3）超导型磁体：由电流通过导线产生磁场，但导线为超导材料，置于液氦之中，温度为-273℃，此时线圈电阻为零。在励磁以后，电流可以无衰减地循环流动，产生稳定、均匀、高场强的磁场，且不受室温影响大。场强最高可达8T，医用一般小于2T。由于需液氦，运行维护费用较高。榔眯羞沥毋匆宫奠苗剑尸酱搀脏蝶还通辐十趋蜂冬傻簧塘谅剖兰不龙伍噪磁共振的原理与结构磁共振的原理与结构2、磁体类型GESignaCV/i1.5T超导型MR机呵醋庙牢资乔驮瞬皮双获肉彻鳃壬妒逻映捐紧扼祭膨腾暇募骋浩猩梅竿艺磁共振的原理与结构磁共振的原理与结构2、磁体类型匀场线圈：任何磁体都不会产生绝对均匀的磁场，所以还要加上一组匀场线圈，一般由铌钛合金制成，置于磁体中心，梯度线圈外,在安装时由工程师设定调整，可将磁场均匀性提高100倍以上。礼习沾盗肚养值丘峭株涅私属幽誊度