MR物理学原理课件

gGEMedicalSystemsTraininginPartnership核磁物理学基础

图像质量

基础脉冲序列氢原子+-原子核电子质子所有磁矩的和用M表示Mz净磁化矢量排列/进动

术语B0:

静磁场Hertz:

表示频率的标准单位,每秒的转数(1hertz=1秒1转)Phase:

在旋转中的相对位置Larmor公式w=gBo进动频率系数，氢质子为42.6mHz静磁场强度进动频率表

同位素0.20.51.01.51H13C19F31P42.68.521.342.663.9mHzg10.7140.0417.2416.160.125.95.3520.038.6210.7340.117.262.148.015.05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核磁信号的产生

术语FID:自由感应衰减的简称，射频发射终止后，接收线圈接收到的可测量的MR信号。

Freeprecession:没有射频作用时的质子状态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B0

Bo磁体内孔<磁体匀场线圈梯度线圈RF线圈RF线圈<梯度线圈<匀场线圈<磁体脉冲序列静磁场

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转换空间编码梯度通过轻微改变磁场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。梯度B034012-1-2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X轴梯度同相位回波质子一致频率编码梯度斜率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。7Fourier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。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2D3D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123454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。SliceSliceSliceSlice102D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1

完成一层扫描后再进行下一层扫描

53D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。63D容积层面编码相位编码频率编码{3D容积块FOVFOV是指图像上显示的解剖部位大小。FOV越大，象素越大，分辨率越低。FOV的变化以厘米为单位。24cmFOV16cmFOV13信噪比/SNRSNR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。噪声信号信噪比例外:接收带宽SNR

时间TRNEX分辨率FOV矩阵层厚18+32kHz采样率=4ms+16kHz采样率=8ms信号

接收带宽

(频率范围)噪声对比权重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。26T1PDT2接收带宽权衡RBWSNR化学位移伪影TE运动伪影化学位移=脂肪和水中的质子间频率差H20Fat约74Hz(.5T)约35Hz(.2T)(+)(-)约220Hz(1.5T)约143Hz(1.0T)21T1RelaxationT1relaxationLongitudinalrecoverySpinlatticeenergyexchange28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饱和

TR和翻转角决定饱和程度，控制T1效果Signal1T12T13T14T15T1

Time(TR)63%86%95%98%100%fatbraincsfT1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=驰豫慢组织晶格紧密晶格=驰豫快松散晶格=驰豫慢29T2驰豫T2驰豫横向驰豫质子质子驰豫31失相位Signal1T22T23T24T25T2

Time(TE)37%16%5%2%0%TE控制失相位从而控制T2效果brain-gfatcsfbrain-w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)

不同组织中含有磁化矢量的质子数量。35ScantimingparameterchartTR(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MinFull最小

部分回波短2000>2000>80-90T2T1PD300-700:1.5T300-600:1.0T300-500:0.5T300-350:0.2T36扫描时间参数表

层厚NEXTETRFOV

接收带宽相位频率SNRSp.res.TimeCont.Cont.Cont.T1PDPDT2T2T1扫描参数权衡安全对病人损伤听力金属面部、眼睛起搏器内部损伤RF加热电缆和线圈HandoutSafetyScreeningformforscanningScreeningForm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

一些合金当把金属带进磁体间时所发生的状况!TheMRtechnologistshouldscreenanyone(notjustthepatient)foranypossiblecontraindicationspriortoenteringtheMRscanroom!SafetyYOU!

翻转恢复序列RFGyecho901803180参数:TR,TE,TITI范围

STIRFLAIR1.5T1.0T1.5T1.0T145-160120-1302200-250025

双回波序列RFGyecho90180180双回波、多回波序列:3#ofEchoes双回波自旋回波序列timesignal1734516885102119136153170187204221238255272TE:传统自旋回波(短TE)timesignal1734516885102119136153170187204221238255272TE:传统自旋回波(长TE)5快速自旋回波ETL=8Eff.TE=5xESPGyGxechoRF9参数:TR,TE,ETL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:8ETLK–空间传统SE(TE)快速自旋回波(TE)对比度

SEvs.FSEtimesignal1734516885102119136153170187204221238255272TE:timesignal1734516885102119136153170187204221238255272TE:11

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)=17minutes17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)=1minute回波链长度ETL怎样影响其他参数ETLT2对比度层数扫描时间

运动伪影边缘blurring伪影15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:

FOVMINTEMINTEMINTEMINTEFOV矩阵RBW层厚层厚RBW

矩阵13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TERBW19回波间隔运动伪影化学位移SNR层数

梯度回波脉冲序列RFGzGyGx

29参数:TR,TE,FA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不同自旋回波使用1800RF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。1800RF重聚脉冲能校正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31T2*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,回波T2衰减T2*衰减32T2*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。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磁敏感性伪影33梯度回波自旋回波“同向"“反向"第二种化学位移反向同向TE(1.5T)0msec2.2msec4.4msec6.6msec“同向