MR物理学原理PPT演示文稿

1、1,g,GE Medical Systems Training in Partnership,核磁物理学基础图像质量基础脉冲序列,2,氢原子,原子核,电子,质子,所有磁矩的和 用 M表示,净磁化矢量,3,排列/进动 术语,B0: 静磁场 Hertz: 表示频率的标准单位,每秒的转数 ( 1 hertz = 1 秒1转 ) Phase: 在旋转中的相对位置,进动频率,低 B0,运动轨迹和静磁场大小相关,高 B0,静磁场引起的质子自旋. 质子在静磁场中沿圆形轨迹自旋,5,Larmor 公式,w = g Bo,进动频率,系数，氢质子为 42.6mHz,静磁场强度,6,进动频率表,同位素 0.2 0.

2、5 1.0 1.5,1H,13C,19F,31P,42.6,8.5,21.3,42.6,63.9,mHz,g,10.71,40.04,17.24,16.1,60.1,25.9,5.35,20.03,8.62,10.73,40.1,17.26,2.14,8.01,5.05,7,共振术语,B1 : 加在垂直于静磁场(B0)方向上的磁场. Frequency: 时间周期内的旋转转数 在MR中，B1磁场由特定射频频率的电磁波产生,8,射频频率,共振发生需要两个条件： 1. RF的方向垂直于静磁场 B0 2. RF的频率必须和质子的自旋频率一致,9,核磁信号的产生术语,FID: 自由感应衰减的简称，射频

3、发射终止后，接收线圈接收到的可测量的MR信号。 Free precession: 没有射频作用时的质子状态,10,自由进动,射频结束时的三个现象： 1. 质子释放能量，从高能状态回到低能状态。 2. 磁化矢量恢复到纵向。 3. 横向磁化矢量衰减时,质子间相互失相位。 4. MR 信号产生。 施加RF时 RF结束时,11,B,o,脉冲序列,静磁场,12,自旋回波脉冲序列,RF,Gz,Gy,Gx,90,180,4,参数: TR, TE,13,梯度,一组带电线圈，用来产生在某个方向上变化的磁场梯度,K空间,梯度斜率/幅度,层面,相位,频率,Fourier 转换,空间编码,14,梯度,通过轻微改变磁场

4、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,记住: 磁场强度改变导致进动频率改变。 当发射共振频率射频脉冲时，将产生横向磁化向量,相位编码前,相位编码,相位编码后,相位编码,K空间,高振幅梯度,低振幅梯度,K空间外围 边缘细节,K空间中心 高SNR,K-空间 / 梯度振幅,频率编码,19,梯度斜率,FOV 和层厚都会影响梯度斜率。当梯度线圈内电流增加时，梯度斜率加大。较高的电流带来更多的热量，并增加最短TE。 小FOV, 薄层，高矩阵将加重梯度系统负担,7,Fourier 转换,用于将编码后的MR信号，转换成图像。 将信号从频率/时间域转换成频率/幅度域

5、,20,空间编码,25,21,4,图像质量,图像采集,2D 多层面采集 影响交叉伪影的参数: 层面间隔 按顺序 2D 3D 模式,影响参数: 空间分辨率 SNR 图像对比度权重 扫描时间参数的选择和权衡,22,2D多层面采集,一次采集获取多幅图像。层面激发的顺序为先奇数后偶数层面。一次TR采集所有层面,多层面采集,同一个TR采集5个层面,4,23,交叉伪影,层面间隔是指从一层中心到另一层面中心的距离。 交叉伪影：当某一层面被激发时，相邻层面的质子也同时被激发，这样，当激发这一层面时，部分横向磁化向量被饱和。 交叉伪影同时损失SNR和对比度,10,24,减小交叉伪影的两个方法: 1.多次采集 激

6、发顺序 2. 间隔扫描 激发顺序,交叉伪影,1 2 3 4,11,25,2D 按顺序,按顺序采集一幅图像意为当一层所有的激发脉冲全部结束后再进行下一层扫描,按顺序采集= 无交叉伪影,完成一层扫描后再进行下一层扫描,5,26,3D 采集,在 3D容积采集时 ,发射宽的脉冲激发整个扫描容积块。空间编码必须加在相位，频率和层面三个轴上,6,3D 容积,层面编码,相位编码,频率编码,27,空间分辨率,两个物体能被分辨时之间的最小距离,11,28,空间分辨率,三个参数影响分辨率: FOV 矩阵 层厚,列,行,体素,12,小 FOV、大矩阵、薄层为高分辨率,29,FOV,FOV 是指图像上显示的解剖部位大

7、小。FOV越大，象素越大，分辨率越低。FOV的变化以厘米为单位,24 cm FOV,16 cm FOV,13,30,信噪比/SNR,SNR指磁共振信号和噪声幅度的比值。噪声是由患者、环境、系统电子设备产生的无用信号,31,信噪比,例外 : 接收带宽,SNR,时间 TR NEX,分辨率 FOV 矩阵 层厚,18,接收带宽 (频率范围,33,对比权重,MR的优势是当选择一个脉冲序列和时间参数时可选择性突出显示三种对比权重中的一种,26,T1,PD,T2,34,接收带宽权衡,化学位移 = 脂肪和水中的质子间频率差,21,35,T1 Relaxation,T1 relaxation Longitudi

8、nal recovery Spin lattice energy exchange,28,36,对比权重,T1加权像 ：纵轴上增长的磁化向量转化成的横向磁化向量 所产生的对比度。 T2加权像 ：质子失相位的速度造成的图像对比度。 质子加权像 ：反映组织中质子数量的对比度,27,37,饱和,TR 和翻转角决定饱和程度，控制 T1效果,S i g n a l,1 T1 2 T1 3 T1 4 T1 5 T1 Time (TR,63,86,95,98,100,fat,brain,csf,38,T1 弛豫,影响T1 驰豫率的因素: 磁场强度 低磁场强度 = 驰豫快 高磁场强度 = 驰豫慢 组织晶格 紧

9、密晶格 = 驰豫快 松散晶格 = 驰豫慢,29,39,T2 驰豫,T2 驰豫 横向驰豫 质子质子驰豫,31,40,失相位,S i g n a l,1 T2 2 T2 3 T2 4 T2 5 T2 Time (TE,37,16,5,2,0,TE 控制失相位从而控制 T2 效果,brain-g,fat,csf,brain-w,41,质子密度,H质子含量 H质子活动程度 磁场强度影响平行于 静磁场BO 排列的质子数量,34,42,对比度组织,恢复驰豫 ( T1 ) 净磁化向量完全恢复所需要的时间。 失相位驰豫 ( T2 ) 质子失相位，净磁化向量消失所需要的时间。 质子密度 ( PD ) 不同组织中

10、含有磁化矢量的质子数量,35,43,Scan timing parameter chart,TR (T1,TE (T2,脑组织信号,白质/灰质= 灰 CSF = 亮 脂肪= 亮,白质 = 浅灰 灰质 = 灰 CSF = 黑 脂肪= 亮,灰质 = 浅灰 白质 = 灰 CSF = 黑 脂肪 = 亮,Min Full 最小 部分回波,短,2000,2000,80-90,T2,T1,PD,300-700: 1.5T 300-600: 1.0T 300-500: 0.5T 300-350: 0.2T,36,扫描时间参数表,44,扫描参数权衡,45,安全,对病人损伤 听力 金属 面部、眼睛 起搏器 内部损

11、伤 RF 加热 电缆和线圈,Hand out Safety Screening form for scanning,46,金属,铁磁性,和主磁场轻微反向 (-1) 金 铜 锌 水银,顺磁性,反磁性,轻微被主磁场吸引 (+1) 铱锰 钛钆 铂,被主磁场吸引： 铁 镍 钴 一些合金,47,当把金属带进磁体间时所发生的状况,48,The MR technologist should screen anyone (not just the patient) for any possible contraindications prior to entering the MR scan room,Saf

12、ety,YOU,49,50,翻转恢复序列,RF,Gy,echo,90,180,3,180,参数: TR, TE, TI,51,TI 范围,STIR,FLAIR,1.5 T,1.0T,1.5T,1.0T,145-160,120-130,2200 - 2500,25,52,双回波序列,RF,Gy,echo,90,180,180,双回波、多回波序列,3, of Echoes,53,双回波自旋回波序列,time,s i g n a l,1 7,3 4,5 1,6 8,8 5,1 0 2,1 1 9,1 3 6,1 5 3,1 7 0,1 8 7,2 0 4,2 2 1,2 3 8,2 5 5,2 7

13、2,TE,传统自旋回波 (短TE,time,s i g n a l,1 7,3 4,5 1,6 8,8 5,1 0 2,1 1 9,1 3 6,1 5 3,1 7 0,1 8 7,2 0 4,2 2 1,2 3 8,2 5 5,2 7 2,TE,传统自旋回波 (长TE,5,54,快速自旋回波,ETL=8 Eff. TE=5xESP,Gy,Gx,echo,RF,9,参数: TR, TE, ETL,55,快速自旋回波,术语 回波链 (ETL): 操作者在 FSE序列中所选的回波数。 图像中以ET表示。 回波间隔: 最短TE 的倍数,第一个TR : 8 ETL,K 空间,57,传统SE (TE,快速

14、自旋回波 (TE,对比度 SE vs. FSE,11,58,自旋回波扫描时间,举例: (2000) (256) (2) (1/60,000,采集时间 = (TR) (# 相位编码步数) (NEX) (1/60,000,2000) (256) (2) (1/60,000) = 17 minutes,17,快速自旋回波扫描时间,采集时间 = (TR) (# 相位编码步数) (NEX) (1/60,000) ETL,举例: (2000) (256/16) (2) (1/60,000,2000) (256/16) (2) (1/60,000) = 1 minute,59,回波链长度,ETL 怎样影响其

15、他参数,ETL,15,60,回波间隔,回波间隔是最短 TE的倍数 增加最短 TE的扫描参数,矩阵,13,61,接收带宽,接收带宽对 FSE中的许多参数有影响。 下面是增加 RBW时对其他参数的影响,最短 TE,19,回波间隔,运动伪影,化学位移,SNR,层数,62,梯度回波脉冲序列,RF,Gz,Gy,Gx,29,参数: TR, TE, FA,63,比较:自旋回波 vs 梯度回波,相似点 都使用 RF 激发 都使用梯度选层，相位编码和频率编码。 都生成回波信号,30,64,不同 自旋回波使用1800 RF脉冲使质子重新聚相位，而梯度回波使用梯度使质子重新聚相位。 1800 RF 重聚脉冲能校正

16、T2 (准T2)效应; the 重聚梯度无法校正T2效应,比较: 自旋回波vs梯度回波,31,65,T2*加权像,T2 和T2效应都影响横向磁化向量衰减。 T2是由于局部磁场不均匀造成的横向磁化向量衰减,32,T2*加权像 ：由于局部磁场不均匀造成的横向磁化向量失相位所决定的对比度,66,什么导致磁敏感性伪影 ,不同组织在磁场中的磁化程度不同。取决于周围环境。 例如在 气体 / 水交界. 这些组织的进动频率差别导致局部磁场相互抵消，质子失相位。 这是梯度回波所不能校正的T2效应，也就是为什么在气体/水交界处信号丢失的原因,34,67,磁敏感性伪影,33,梯度回波,自旋回波,第二种化学位移,反向,同向,第二种化学位移,70,2D GRE,TR 200 ，短 TE ( 15 20ms ) 小翻转角 (250) 得到 T2* 对比度。 TR 越长饱和越少，因此T1影响不明显,40,71,横向稳态,长 T2驰豫时间的组织与短 T2驰豫时间的组织相比有更多的残余磁化矢量.。这是因为长 T2驰豫时间的组织在信号衰减消失前在横向上保留的时间更长,37,72,两种消除残余横向磁化向量的方法,1.