第一节 MR成像原理

第一节MR成像原理MR成像设备系统MR现象弛豫过程MR信号MRI的空间定位与图像重建三

、弛豫过程（一）弛豫是指受RF脉冲激励，低能态的质子获得能量跃迁至高能态，RF停止后，这些质子由高能态回复到原来的低能状态，这个现象就是弛豫，即质子由高能态恢复至磁共振前的状态为止的变化过程。弛豫过程包括纵向弛豫时间（T1）和横向弛豫（T2）。弛豫过程平衡状态:

磁化矢量M在B0方向，z轴分量Mz=M，xy平面分量Mxy=0。不平衡状态:

施加激励脉冲，M0偏离主磁场一定角度，Mz

M；Mxy

0。若偏转90°:Mxy=M0,Mz=0

。激发脉冲停止后，Mz，

Mxy逐渐恢复，最后达到平衡，这一过程叫“驰豫过程”，是释放能量的过程。

zyyxB0xMXYAB弛豫过程中，产生能量zB0MZ代表主磁场的方向90度对Mz施加90度的射频脉冲弛豫时间与形式受激励后核自旋与周围物质交换能量主要有两种形式：一是核自旋与周围物质进行热交换，最后达到热平衡，称“自旋一晶格弛豫过程”（T1）。二是同类自旋核之间的能量交换，称为“自旋－自旋弛豫过程”（T2）。5

1.自旋－晶格弛豫时间（T1时间）：激发脉冲停止后，Z轴分量Mz逐渐恢复至最大值Mo，当其恢复至最大值Mo的63%时的所经历的时间为T1时间。在弛豫过程中，自旋的原子核不断与周围环境（晶格）进行着热交换，从而达到能量平衡，此时离开高能态的质子释放能量并回落，因此纵向弛豫也称为“热弛豫时间”。6自旋－晶格弛豫（T1）示意图9常见组织在两种磁场强度下的T1弛豫时间不同组织的T1值不同.10T1WI脂水平衡状态90纵向弛豫90采集时T1WI两种组织的信号差别——是这样获得的T1弛豫：到达63%的时间，以脂肪与脑脊液为例脂肪T1弛豫短，又称短T1——高信号；脑脊液T1弛豫长，又称长T1——低信号；2.自旋－自旋弛豫时间（T2时间）：

激发脉冲停止后，Mxy分量从最大值逐渐减少至零，这个过程称为横向弛豫；当其减少至最大值的37%时所经历的时间为T2时间，它是横向磁化矢量衰减快慢的一个量度。在横向弛豫过程中，系统本身的能量是不变，横向磁化矢量的消失意味着质子间相位同步性丧失，由于原子核受主磁场和附近核的影响，它们的进动频率稍有不同，而这种具有不同自旋的原子核之间的相互作用是导致横向弛豫的主要原因。13自旋－自旋弛豫（T2）示意图16常见组织的T2弛豫时间不同组织的T2值不同.17T2WI平衡状态90度激发后采集信号时刻脑水T2WI两种组织的信号差别——是这样获得的采集时T2弛豫：减少到37%的时间，以脑灰质与脑脊液为例。脑灰质T2弛豫相对较短，又称短T2——较低信号；脑脊液T2弛豫长，又称长T2——高信号；横向弛豫和纵向弛豫横向弛豫和纵向弛豫是同时发生的，这两种弛豫过程反映了氢质子与周围原子间的相互作用，进而反映物质的结构特性，是MR体现人体内部生理、生化特性的物理基础。四、MR信号（一）MR信号的产生

弛豫过程中横向磁化矢量垂直并围绕主磁场B。以Larmor频率旋进，横向磁化矢量的变化使环绕在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呈正比，这个可以放大的感应电流就是MR信号，也称回波。它具有一定的相位、频率和强度，结合三者出现的先后秩序，可以进行计算机空间定位处理并应用于信号强度数字化表达，在MR图像上反映不同组织的亮暗特征。受90°脉冲的激励，组织中将产生横向磁化矢量，RF脉冲停止后组织中的横向磁化矢量受T2和主磁场不均匀双重因素的影像以指数形式较快衰减，称为自由感应衰减，利用MR接受线圈直接记录横向磁化矢量的这种自由感应衰减，得到的MR信号，我们称之为自由感应衰减信号（FID）。信号的衰减快慢由T1、T2及该区域的核自旋密度ρ值决定。（二）自由感应衰减信号33不同组织在MRI上的亮暗差别随回波信号不同而不同