医学影像成像理论磁共振弛豫和磁共振“加权成像”

1、第二节 弛豫和磁共振“加权成像”1弛豫是一个广泛使用的概念，在能级分裂的量子力学系统中，弛豫可理解为粒子受到激发之后，以非辐射的方式回到基态而达到玻尔兹曼平衡的过程。（激发态平衡态）2一、弛豫（relaxation）（一）弛豫概念平衡态下两相邻能级之间的核数满足玻尔兹曼分布。在Bl的作用下，单位时间内由低能级跃迁到高能级的核数大于从高能级跃迁到低能级的核数，此为共振吸收。当Bl作用时间足够长时，就会出现饱和现象。 3自旋体系与周围环境相互作用。在低能态上的核跃迁到高能态的同时，高能态的核向周围环境转移能量，及时地回到低能态，核体系仍然保持低能态核数比高能态微弱过剩的热平衡状态，维持玻尔兹曼分布

2、，从而保证了共振吸收的继续进行。我们把不经过辐射而回到低能态的过程叫弛豫 (relaxation)。弛豫过程在射频激励期间已经发生。4无线电波激发使磁场偏转90度，关闭无线电波后，磁场又慢慢回到平衡状态（纵向)5射频脉冲停止后，在主磁场的作用下，横向宏观磁化矢量逐渐缩小到零，纵向宏观磁化矢量从零逐渐回到平衡状态，这个过程称为核磁弛豫。核磁弛豫又可分解为两个部分： 横向弛豫：Mxy 0 纵向弛豫：Mz平衡状态值6（二）分类1. 纵向弛豫（纵向磁化矢量的恢复）也称为T1弛豫，是指90度脉冲关闭后，在主磁场的作用下，纵向磁化矢量开始恢复，直至恢复到平衡状态的过程。90度脉冲7纵向弛豫的机理90度激发

3、低能的质子获能进入高能状态纵向弛豫高能的质子释放能量8晶格震动频率低于质子进动频率能量传递慢含高浓度大分子蛋白晶格震动频率接近于质子进动频率能量传递快脂肪，含中小分子蛋白质高能的质子把能量释放给周围的晶格（分子）晶格震动频率高于质子进动频率 能量传递慢纯水9自旋-晶格弛豫T1弛豫是由于高能质子的能量释放回到低能状态用T1值来描述组织T1弛豫的快慢10不同组织有不同的T1弛豫时间112. 横向弛豫（横向磁化矢量的衰减）也称为T2弛豫，简单地说，T2弛豫就是横向磁化矢量减少的过程。90度脉冲1290激发脉冲关闭后，所产生的横向磁化矢量很快衰减，自由感应衰减（free induction decay

4、，FID）1314横向磁化强度矢量的衰减是由于质子失相位15T2弛豫的原因自旋质子暴露于不均匀的主磁场中自旋质子磁场暴露在大磁场与临近自旋质子、其他原子核、电子的微磁场环境中，由于分子的运动，质子周围的小磁场不断波动每个质子感受的磁场不均匀磁场高质子进动快场强低质子进动慢同相位进动的质子失相位根据Lamor定律16导致真正的横向弛豫T2*弛豫T2弛豫是由于进动质子的失相位用T2值来描述组织T2弛豫的快慢17不同的组织横向弛豫速度不同（T2值不同）18人体各种组织的T2弛豫要比T1弛豫快得多19T1弛豫：能量传递给质子群以外的其他分子（晶格） -自旋-晶格弛豫T2弛豫：能量传递发生于质子内部，即

5、自旋质子于自旋质子之间 -自旋-自旋弛豫人体各种组织的T2弛豫要比T1弛豫快得多T2 T120不同组织有着不同 质子密度 横向(T2)弛豫时间 纵向(T1)弛豫时间这是MRI显示解剖结构和病变的基础21二、磁共振“加权成像”（MRI weighted imaging，WI）22T1WIT2WIPD何为加权？所谓的加权就是“重点突出”的意思T1加权成像（T1WI）-突出组织T1弛豫（纵向弛豫）差别T2加权成像（T2WI）-突出组织T2弛豫（横向弛豫）差别质子密度加权成像（PD）-突出组织氢质子含量差别2324MR只能采集旋转的横向磁化矢量MR不能检测到纵向磁化矢量，但能检测到旋转的横向磁化矢量共

6、同游戏规则：在任何序列图像上，信号采集时刻旋转横向的磁化矢量越大，MR信号越强25T2加权成像(T2WI)T2值小 横向磁化矢量减少快 残留的横向磁化矢量小 MR信号低（黑）T2值大 横向磁化矢量减少慢 残留的横向磁化矢量大 MR信号高（白）水T2值约为1600毫秒 MR信号高脑T2值约为100毫秒 MR信号低反映组织横向弛豫的快慢！26T2WI平衡状态90度激发后采集信号时刻脑水脑脊液脑组织27T1加权成像(T1WI)T1值越小 纵向磁化矢量恢复越快 已经恢复的纵向磁化矢量大 MR信号强度越高（白）T1值越大 纵向磁化矢量恢复越慢 已经恢复的纵向磁化矢量小MR信号强度越低（黑）脂肪的T1值约为250毫秒 MR信号高（白）水的T1值约为3000毫秒 MR信号低（黑）反映组织纵向弛豫的快慢！28T1WI脂水平衡状态90纵向弛豫9029脂肪脑脊液重要提示!人体大多数病变的T1值、T2值均较相应的正常组织大，因而在T1WI上比正常组织“黑”，在T2WI上比正常组织“白”。 总结：MR成像过程把病人