磁共振原理讲解课件

1、磁共振成像（MRI）原理安徽省立医院 影像科刘 影1什么是磁共振成像磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging，MRI)，又称核磁共振成像（Nuclear Magnetic Resonance，NMR），是一种新的、非创伤性的成像方法。2原 理核磁共振现象激励驰豫驰豫时间T1、T2T1WI、T2WI3人体由很多分子组成，分子由原子组成。所有原子的核心都是原子核。氢原子核： 只有一个自旋的质子，自然界含量丰富，能提供最强的核磁共振信号，其所产生的磁共振信号要比其他原子强1000倍。目前磁共振成像主要利用人体内的氢原子核。核磁共振现象 4核磁共振现象人体内广泛存在的氢原子核，

2、其质子有自旋运动，带正电，产生磁矩，有如一个小磁体。5小磁体的自旋轴排列无一定规律。但如在均匀的强磁场中，则将按磁场磁力线的方向重新排列。此时，用特定频率的射频脉冲（radionfrequency，RF）进行激发，氢原子核吸收一定的能量而共振，即发生了（核）磁共振现象。6激 励给磁场中氢质子施加一个与Larmor频率相同的射频脉冲时，质子吸收能量，又将吸收的能量以相同频率的无线电波形式释放出来。这一吸收能量的过程称激励。7弛豫过程射频脉冲停止，被激发的氢原子核把所吸收的能逐步释放出来，其相位和能级都恢复到激发前的状态。这一恢复过程称为弛豫过程。8驰豫时间恢复到原来平衡状态所需的时间。纵向弛豫时

3、间，又称自旋-晶格弛豫时间，是90射频脉冲后，纵向磁化恢复的过程，在这过程中有能量传递，是以热的形式逸散，称T1。横向弛豫时间，又称自旋-自旋弛豫时间，反映横向磁化衰减、丧失的过程，也即是横向磁化所维持的时间，称T2。9信号的接收用射频线圈做天线接收器，将释放出来的能量转化为信号。10图像的形成接收的信号经计算机处理，转变成不同灰度的图像。信号强度。11人体被置于强磁场内(外加磁场，约是地球磁场强度的3万倍)。磁力作用于磁场内的人体氢原子核，质子群均按所在磁场的方向进行排列-平衡状态。施加一种射频脉冲(RF)激励磁场中已被磁化的质子群。释放能量接收线圈，能接收所发出的射频信号。借助于梯度场定位

4、以及傅立叶变换，形成了MRI成像。 成像原理及过程12不同的图像灰度（信号强度）质子的密度组织磁化的弛豫时间13与X线和CT成像的原理不同，MRI没有X线辐射，而主要利用质子密度与质子的弛豫时间（T1与T2）的差异成像，尤其是弛豫时间更为重要。因为质子在人体中的差异仅10，但弛豫时间可相差百分之数百。14质子密度加权像：PdWIT1加权像: T1WIT2加权像 T2WI几种加权像15脉冲序列与扫描参数脉冲序列是由一系列不同强度的射频脉冲的组合，例如90和/或180脉冲。磁共振的信号不但取决于这些脉冲的强度，而且取决于各脉冲间的时间间隔和组成方式。自旋回波（spin echo, SE）以及快速自

5、旋回波部分饱和（partial saturation, PS）反转恢复（inversion recovery, IR）梯度回波(gradient echo, GE)等序列。16自旋回波脉冲序列由于人体的内在磁场的不均衡，一个回波比前一个回波信号低。在用自旋回波技术时，组织间信号的对比取决于所选用的时间参数，即TR与TE。还取决于组织的T1及T2弛豫时间。质子密度对信号强度及组织间信号的对比也有影响。17TR:重复时间从一个脉冲序列到下一个脉冲序列的重复，其间的时间间隔称为重复时间。TE:回波时间。改变这些参数可以改变组织T1、T2弛豫时间或质子密度对图像亮度的响以及组织间的信号对比。18长TR

6、、长TET2WI短TR、短TET1WI长TR、短TE时，所得图象既非T1加权，也非T2加权，而主要由组织的质子密度决定，称为质子密度加权像，PdWI。19MRI的设备磁体梯度系统射频系统计算机系统20 一、磁 体磁共振的磁体（Magnet）的主要作用是产生稳定均匀的静磁场使组织产生磁化。磁体有三种类型（一）常导型磁体（二）永磁型磁体（三）超导型磁体21一、磁 体（一）常导型磁体（Resistive Magnet）常导型磁体的线圈由铜或铝线绕制的线圈组成，按线圈有无铁芯可分为铁芯常导型和空心常导型。常导型磁体制造工艺简单且成本低，可以做成开放式磁体，磁场可以关闭。但磁场稳定性差，电力消耗大，对电

7、源稳定性要求高，运行维护费用高。22一、磁 体（二）永磁型磁体（Permanent Magnet） 永磁型磁体由铁氧体或钕铁硼等铁磁性物质及合金组成。该磁体对周围环境影响小，屏蔽简单，可做成开放式磁体，安装及维护费用低，但场强较低，磁场的稳定性和均匀性差，受环境温度变化影响大。23一、磁 体（三）超导型磁体（Superconducting Magnet）超导型磁体由某些特殊合金如铌钛合金导线（超导温度8K）绕制成的超导线圈，当放置于超导磁体的液氦（温度4.2K，-269）当中时，其导线的电阻降为0，线圈呈超导状态，此时线圈导线中可通过强大的电流而不产生任何能量损耗。励磁后可将电源断开，超导线圈

8、内的电流恒定不变。超导磁体的磁场强度高，目前临床应用可达到19，磁场的稳定性和均匀性好。24一、磁 体（三）超导型磁体超导磁体设计制造工艺复杂、成本高、维护费用高，消耗一定量的液氦，消耗的液氦要及时补充，否则达到一定程度时能引起”失超“，消耗大量液氦而造成更大的损失。25 二、梯度系统梯度系统（gradient system）的作用是产生线性变化的梯度磁场，用于组织的空间定位。梯度系统主要由X、Y、Z三组梯度功率放大器及对应的X、Y、Z三个方向的梯度线圈组成。26二、梯度系统梯度功率放大器对MRI控制器发出的梯度给定信号进行功率放大后，输出给梯度系统的X、Y、Z线圈，在主磁场内形成X、Y、Z三

9、个方向相互垂直的线性梯度磁场。在磁共振成像中分别用于层面选择、相位编码及频率编码。27 三、射频系统射频系统（RF system）用于发射射频脉冲和接收MR信号，射频系统主要由三部分组成。（一）射频发射机（二）射频接收机 （三）射频线圈28四、计算机系统磁共振的计算机系统（computer system）可分为硬件和软件二大部分。（一）硬件部分由主计算机及阵列处理机、MR控制器等组成。其作用是进行系统控制，产生脉冲序列，完成磁共振系统的扫描，图像采集、重建、显示和存贮。29四、计算机系统（二）软件系统磁共振计算机软件可分为以下几个部分。计算机操作系统软件由计算机公司编制，用于计算机运行管理。磁共振应用软件，用于MR系统的运行控制、病人数据的录入、扫描序列的选择和参数设定，病人扫描数据采集，存贮和图像重建，以及各种图像和数据的后处理等。30临床应用非常广泛： 中枢神经系统 骨关节/软组织 泌尿生殖系统 消化系统 心血管 小器官：眼/耳/喉/垂体等新技术：MRA/MRCP/MRU/内耳成像功能成像：DWI/PWI/SWI/MRS/fMRI31禁 忌 证脑内血管银夹