MRI基本原理-杨正汉.ppt
;MRI基本原理;学习MRI前应该掌握的知识;磁共振成像基本原理;
一、MRI扫描仪的基本硬件构成;一般的MRI仪由以下几部分组成
主磁体
梯度线圈
脉冲线圈
计算机系统
其他辅助设备
;1、主磁体;MRI按磁场产生方式分类;按磁体的外形可分为
开放式磁体
封闭式磁体
特殊外形磁体;MR按主磁场的场强分类
MRI图像信噪比与主磁场场强成正比
低场:小于0.5T
中场：0.5T－1.0T
高场:1.0T－2.0T（1.0T、1.5T、2.0T）
超高场强：大于2.0T（3.0T、4.7T、7T）;高斯（gauss,G）。Gauss(1777-1855);地球的磁场强度分布图;特斯拉（Tesla,T）
NikolaTesla(1857-1943),奥地利电器工程师，物理学家，旋转磁场原理及其应用的先驱者之一。;主磁场的均匀度
MRI要求磁场高度均匀，???
空间定位需要
频谱分析（各种代谢物之间的共振频率相差极小）
脂肪抑制（脂肪和水分子中的氢质子共振频率很接近）;50厘米球表面均匀度应该控制在3PPM
45厘米球体均匀度可控制在1PPM;2、梯度线圈;梯度、梯度磁场;梯度磁场的产生;X、Y、Z轴上梯度磁场的产生;梯度线圈性能指标
梯度场强25/60mT/m
切换率120/200mT/m.s;有效梯度场长度
50cm;梯度场强;3、脉冲线圈;脉冲线圈的分类
按作用分两类
激发并采集MRI信号（体线圈）
仅采集MRI信号，激发采用体线圈进行（绝大多数表面线圈）;按与检查部位的关系分
体线圈
表面线圈
第一代为线性极化表面线圈
第二代为圆形极化表面线圈
第三代为圆形极化相控阵线圈
第四代为一体化全景相控阵线圈;3D-FFE
Matrix512×512
FOV2.5cm;4、计算机系统及谱仪;5、其他辅助设备;二、MRI的物理学原理
;1、人体MR成像的物质基础;原子核总是绕着自身的轴旋转－－自旋(Spin)
;地球自转产生磁场
原子核总是不停地按一定频率绕着自身的轴发生自旋(Spin)
原子核的质子带正电荷，其自旋产生的磁场称为核磁，因而以前把磁共振成像称为核磁共振成像（NMRI）。
;地磁、磁铁、核磁示意图;原子核自旋产生核磁;核磁就是原子核自旋产生的磁场;所有的原子核都可产生核磁吗？;用于人体MRI的为1H（氢质子），原因有：
1、1H的磁化率很高；
2、1H占人体原子的绝大多数。
通常所??的MRI为氢质子的MR图像。;人体元素
1H
14N
31P
13C
23Na
39K
17O
2H
19F;人体内有无数个氢质子（每毫升水含氢质子3×1022）
每个氢质子都自旋产生核磁现象
人体象一块大磁铁吗？;矢量的合成与分解;通常情况下人体内氢质子的核磁状态;把人体放进大磁场;2、人体进入主磁体发生了什么？;指南针与地磁、小磁铁与大磁场;进入主磁场前后人体组织质子的核磁状态;;处于高能状态太费劲，并非人人都能做到;进入主磁场后磁化矢量的影响因素;温度
温度升高，磁化率降低
主磁场场强
场强越高，磁化率越高，场强几乎与磁化率成正比
质子含量
质子含量越高，与主磁场同向的质子总数增加（磁化率不变）;处于低能状态的质子到底比处于高能状态的质子多多少？？？;在主磁场中质子的磁化矢量方向是绝对同向平行或逆向平行吗？？？;;Precessing(进动);进动是核磁（小磁场）与主磁场相互作用的结果
进动的频率明显低于质子的自旋频率，但比后者更为重要。;?=?.B;高能与低能状态质子的进动;处于低能状态的质子略多于处于高能状态的质子，因而产生纵向宏观磁化矢量;尽管每个质子的进动产生了纵向和横向磁化矢量，但由于相位不同，因而只有宏观纵向磁化矢量产生，并无宏观横向磁化矢量产生;由于相位不同，每个质子的横向磁化分矢量相抵消，因而并无宏观横向磁化矢量产生;进入主磁场后，质子自旋产生的核磁与主磁场相互作用发生进动;进入主磁场后人体被磁化了，产生纵向宏观磁化矢量
不同的组织由于氢质子含量的不同，宏观磁化矢量也不同
磁共振不能检测出纵向磁化矢量
;MR能检测到怎样的磁化矢量呢？？？;如何才能产生横向宏观磁化矢量？;3、什么叫共振，怎样产生磁共振？;共振;体内进动的氢质子怎样才能发生共振呢？;怎样才能使低能氢质子获得能量，产生共振，进入高能状态？;磁共振现象是靠射频线圈发射无线电波（射频脉冲）激发人体内的氢质子来引发的，这种射频脉冲的频率必须与氢质子进动频率相同，低能的质子获能进入高能状态;射频脉冲激发后的效应是使宏观磁化矢量发生偏转
射频脉冲的强度和持续时间决定射频脉冲激发后的效应;90度脉冲继发后产生的宏观和微观效应;90度脉冲激发使质子发生共振，产生最大的旋