【技考10】专业知识-磁共振原理
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磁共振成像原理磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging,MRI)是一种医学影像技术,通过利用原子核之间的相互作用和共振现象,产生高分辨率的内部结构图像。
本文将介绍MRI的原理和工作过程。
一、概述MRI是基于核磁共振现象的一种成像技术,通过在物体中引入强磁场和射频脉冲,观察磁共振响应而获得图像。
MRI具有无辐射、高分辨率、多平面观察等优点,被广泛应用于医学诊断和科学研究领域。
二、核磁共振现象核磁共振现象是指原子核在外加磁场中,吸收或发射能量的现象。
当被放置在磁场中的原子核与外加射频脉冲发生共振时,会吸收射频能量并发生能级跃迁。
这种能级跃迁的过程中,原子核会发出特定频率的电磁波,即磁共振信号。
利用这种信号,可以推测出原子核所在位置的信息。
三、磁场和射频波MRI的关键部分是强大的静态磁场和可控的射频脉冲。
静态磁场会对体内的原子核进行定向,使其呈现特定的能级分布。
射频脉冲则用于激发原子核发生能级跃迁,产生磁共振信号。
四、磁共振成像过程1. 准备阶段:患者进入机器前,需要清除金属物品,以免干扰磁场和射频波。
患者躺入机器中央,头部或身体部位需要进入磁共振扫描区域。
2. 信号激发:在静态磁场的作用下,使用射频脉冲激发体内的原子核,使其达到共振状态。
3. 信号接收:激发后的原子核会发出磁共振信号,感应线圈将这些信号捕获并转化为电信号。
4. 数据采集:电信号被传送到计算机中进行处理和分析。
计算机将信号转化为图像数据,并对其进行整合和重建,生成可视化的图像。
五、影像结果1. 结构图像:通过磁共振成像,我们可以获得人体内部的高分辨率结构图像。
这些图像可以用于检测和诊断疾病,如肿瘤、损伤和器官异常等。
2. 功能图像:除了结构图像,MRI还可以生成功能图像,用于研究人体组织的功能性变化。
例如,可以观察大脑在特定任务下的活动变化,探索神经系统的工作机制。
六、应用领域MRI在医学诊断中具有广泛的应用。
磁共振的原理磁共振是一种重要的物理现象,它被广泛应用于医学、化学和物理等领域。
本文将围绕磁共振的原理进行阐述。
一、磁共振的概念磁共振是指当原子或分子处于磁场中时,受到磁场的作用而产生共振现象。
磁共振的产生与原子或分子的核自旋有关。
二、核磁共振的原理核磁共振是利用核磁共振现象进行成像的一种技术。
下面将介绍核磁共振的原理。
1. 核自旋原子核由质子和中子组成,其中质子具有正电荷。
当原子或分子处于磁场中时,它们的核会沿磁场方向取向,这个取向被称为“朝上”或“朝下”。
2. 磁场核磁共振需要使用强磁场,通常是一个恒定的静态磁场。
磁场的强度被表示为磁通量密度。
3. 激发在核磁共振实验中,一个射频脉冲作用于样品,使得某些核的自旋倒转了。
这个过程被称为激发。
一旦核自旋倒转,它就开始以特定频率发射电磁波,这个频率被称为共振频率。
4. 探测探测是核磁共振成像的一个关键环节。
当被测试的样品放置在强磁场中,我们会发送一个射频脉冲,这个脉冲会激发样品中的原子核,使其产生共振现象。
这个现象可以被从样品中发射的信号所检测到。
三、磁共振成像的原理磁共振成像是一种非侵入性的医学检查技术,它利用核磁共振原理对人体内部进行成像。
下面将介绍磁共振成像的原理。
1. 原理磁共振成像的原理是利用不同组织在强磁场中的旋转速度不同,从而产生不同的信号。
这些信号被接收器捕捉并转化成数字信号,然后计算机通过数学算法将这些信号转化成图像。
2. 步骤进行磁共振成像需要经过以下几个步骤:(1)患者躺在磁共振机床上。
机器会将患者放置在一个强磁场中。
(2)机器会发送射频脉冲激发患者体内的原子核。
(3)原子核在磁场中发生共振,产生信号。
(4)接收机捕捉这些信号,并将其转化成数字信号。
(5)计算机利用数学算法将数字信号转化成图像。
四、磁共振的应用磁共振已经被广泛应用于医学、化学和物理等领域中。
以下是一些典型应用:1. 医学影像学磁共振成像已成为医学影像学中的重要技术,它可以产生高分辨率的三维影像。
核磁共振成像(MRI,磁共振影像)是一种利用原子核在外磁场中的行为来生成高分辨率影像的医学成像技术。
以下是核磁共振成像技术的基本原理:
1. 核磁共振基础:
-原子核中的带电粒子,例如氢原子核(质子),具有自旋。
当这些原子核置于外部磁场中时,它们会产生磁矩,即一个磁场。
在医学成像中,常用的是质子的核磁共振。
2. 激发:
-当磁共振体(通常是人体组织中的水分子)置于强大的外部磁场中时,核磁矩会在外部磁场的作用下产生预cession运动,这是一种旋转运动。
通过应用额外的无线电频率(射频脉冲)来激发这些核磁共振体,使其离开平衡态。
3. 驰豫:
-一旦停止射频激发,核磁矩将重新恢复到平衡态。
这个过程称为核磁共振驰豫。
在这个过程中,核磁矩会释放出能量,产生一个旋转磁场。
4. 信号检测:
-放射出的能量产生的旋转磁场可以被检测。
在MRI中,探测器
会测量这个信号并传递给计算机。
5. 空间编码:
-为了获得空间信息,外加一组梯度磁场。
这些梯度场使得不同位置的核磁体经历不同的共振频率。
通过测量这些频率差异,可以获取关于空间位置的信息。
6. 图像重建:
-计算机将从探测器接收到的信号转换为二维或三维图像。
这涉及到使用数学算法对信号进行处理和图像重建。
总体而言,核磁共振成像技术利用核磁共振现象,通过对核磁体的激发、驰豫和信号检测,结合梯度磁场和计算机处理,实现对人体组织的高分辨率成像。
MRI对软组织有很好的分辨率,而且不涉及使用放射线。
磁共振成像的原理磁共振成像(MRI)是一种非常先进的医学技术,它能够对人体进行高清晰度的图像学分析,因此被广泛应用于疾病诊断和影像导航等领域。
MRI技术的核心原理是磁共振现象,本文将详细讲解MRI的工作原理。
一、核磁共振现象MRI成像的原理是基于核磁共振现象,下面先介绍核磁共振现象。
所有的原子都具有核自旋,也就是说,所有原子都带有自旋角动量。
自旋角动量可以用一个叫做“自旋量子数”的参数来描述,而自旋量子数只能取整数或半整数。
这些具有自旋角动量的原子在磁场中有一定的方向偏好,即会朝向一定方向旋转。
当这些原子的自旋与磁场完全对齐时,这个原子就会被称作“磁化”的。
除了磁场,还有一个重要的参数——高能粒子需要通过电磁波来奏响自己的“乐章”,这个电磁波通常被称为Larmor频率,是一个频率。
如果在这个磁化的原子上施加一定的外部能量,恰好等于它的Larmor频率,那么这个原子就会发生共振。
共振的结果是,这个原子会重新摆动,产生一个特殊的信号。
二、MRI成像原理有了核磁共振现象的基础知识,接下来介绍MRI成像原理。
首先将被检查的人放入强磁场中,这个强磁场一般是3.0T或1.5T的。
由于磁场的存在,大部分的组织中,原子都被磁化了。
拍摄前,医生会为患者输入一些含氢的底材或者注射一种叫做“Gadolinium”的增强剂,这个增强剂中的氢原子数量比较多,可以增加MRI图像的对比度,使影像更加清晰。
现在开始拍摄MRI,仪器产生一系列的高能电磁波,这些电磁波改变了磁场中的“局势”,让核磁共振现象开始发生。
接下来,MRI仪器会用一种叫做“梯度场”的技术,使得磁场在体内发生一系列的变化,使得被磁化的原子也发生逐渐变化。
然后,MRI仪器收集这些变化后原子所发出的特殊信号。
由于每个组织中,不同类型的原子和水分子,会发出不同的信号,因此MRI仪器会根据这些特殊信号,构造出一幅幅精准的图像,用于诊断或导航。
三、MRI的优点和缺点MRI技术是一种先进的医学成像技术,它的优点非常多。
核磁共振工作原理
核磁共振(NMR)是一种利用原子核的磁性来研究物质结构和性质的物理学和化学技术。
核磁共振成像(MRI)则是将核磁共振技术应用于医学影像学中,用来检查人体内部组织和器官的非侵入性成像技术。
核磁共振的原理基于原子核的磁性。
原子核带有电荷,因此在运动过程中会产生磁场,即磁矩。
当这些原子核置于外部磁场中时,它们会对外部磁场发生作用,使得原子核的磁矩方向发生改变,这种现象被称为磁共振。
核磁共振的工作原理可以简单地描述如下:
1. 样品置于外部强磁场中:将要研究的物质(比如水、蛋白质等)置于强磁场中,这个磁场通常是由大型超导磁体产生的。
2. 加入辅助磁场:在强磁场中加入一个辅助磁场,这个辅助磁场可以是一系列的脉冲磁场,它们的方向和大小可以控制,通过改变脉冲磁场的参数,可以控制样品内部原子核的磁矩方向和大小,使其发生磁共振。
3. 探测信号:当样品内部原子核发生磁共振时,会产生一个高频信号,这个信号可以被外部探测器(如射频线圈)接收并转换成电信号。
4. 数据处理:通过对接收到的信号进行处理,可以获得物质结构和性质的信息。
核磁共振技术广泛应用于物理学、化学、生物学、医学等领域,可以用于分析物质的分子结构、动力学过程、疾病诊断、治疗监测等。
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简述磁共振成像原理
磁共振成像(MRI)是一种通过利用核磁共振现象来获取人体内部组织结构和
功能信息的影像学技术。
它是一种无创伤、无放射线的医学影像学检查方法,因其在临床诊断中的重要作用而备受关注。
磁共振成像的原理是基于核磁共振现象,即在外加静磁场的作用下,人体内的
氢原子核会产生共振现象,而不同组织中的氢原子核受到的影响不同,因此可以通过检测共振信号的差异来获取组织的影像信息。
首先,当人体置于强静磁场中时,静磁场会使得人体内的氢原子核产生磁偶极矩,使得氢原子核具有自旋。
其次,当人体受到无线电波的作用时,氢原子核的自旋会发生共振现象,产生共振信号。
不同组织中的氢原子核受到的共振信号强度和频率不同,这是因为不同组织中的氢原子核受到的局部磁场和化学环境的影响不同。
最后,通过检测和分析这些共振信号,可以得到人体内部组织的影像信息。
磁共振成像的原理可以简单总结为,利用静磁场使人体内的氢原子核产生磁偶
极矩,再通过无线电波的作用使氢原子核发生共振,最后检测和分析共振信号来获取影像信息。
磁共振成像的原理虽然简单,但是在实际应用中需要考虑许多因素,如静磁场
的均匀性、无线电波的频率和强度、共振信号的检测和处理等。
此外,不同的磁共振成像技术(如T1加权成像、T2加权成像、扩散加权成像等)也会对影像的获取
和解释产生影响。
总之,磁共振成像是一种基于核磁共振现象的医学影像学技术,其原理是通过
静磁场和无线电波的作用来获取人体内部组织的影像信息。
在临床诊断中,磁共振成像已经成为一种重要的影像学检查方法,为医生提供了丰富的诊断信息,有助于准确诊断和治疗疾病。
简述核磁共振的原理核磁共振(Nuclear Magnetic Resonance,NMR)是一种应用强磁场和电磁辐射的物理现象对原子核的性质进行研究的技术。
它被广泛用于化学、医学、材料科学等领域,尤其在生物医学中有着重要的应用。
核磁共振的原理基于原子核的自旋(spin)和匀强磁场之间的相互作用。
原子核自旋是原子核固有的一个量子力学性质,类似于自旋的概念,它具有角动量和磁矩。
在应用强磁场时,原子核的自旋会沿着磁场方向分裂成多个能级(Zeeman效应),这些能级之间可以通过吸收或发射电磁辐射的方式发生转变。
当核磁共振技术应用于实际的研究中时,通常需要构建一个恒定的强磁场,以及一个用于产生射频辐射的线圈。
样品中的原子核由于外加的强磁场而分裂成多个能级,其中低能级的核既可以吸收辐射,也可以发射辐射。
在核磁共振实验中,我们主要关注的是样品在吸收射频辐射时发生的转变。
当射频辐射和样品中的原子核共存时,它们之间发生相互作用,会导致能级之间的转变。
在核磁共振实验中,我们通常调节射频辐射的频率,使其接近样品中其中一种原子核的共振频率。
共振频率是一个特定原子核在给定强度的磁场中吸收或发射电磁辐射的频率。
当共振频率匹配时,样品中的原子核会吸收射频辐射能量并跃迁到高能级。
通过测量样品吸收辐射能量的方式,可以获得原子核的共振信号。
核磁共振信号是一个复数,由振幅和相位组成。
振幅表示吸收或发射的强度大小,而相位则表示核磁矩在旋转中的方向。
为了获得高质量的核磁共振信号,实验中通常会使用脉冲序列。
脉冲序列包含一系列射频脉冲和梯度磁场脉冲,可以精确控制信号的产生、操控和检测。
示例中的主要方法包括:1.均匀磁场:构建一个均匀且稳定的强磁场对原子核进行定向。
2.射频激励:通过射频脉冲使样品中的原子核跃迁到高能级。
3.梯度场:通过梯度场变化,使不同位置的原子核在不同时间接受射频激励。
4.接收信号:通过接收线圈接收样品中吸收或发射的射频辐射信号。
磁共振的工作原理
磁共振(Magnetic Resonance Imaging,MRI)是一种利用核磁共振原理对人体进行非侵入性观察和诊断的技术。
其工作原理可以分为以下几个步骤:
1. 在人体内置入一个强大的恒定磁场:MRI设备内有一个巨大的磁体,可以产生一个非常强大和恒定的磁场。
这个磁场使得人体内的原子核(通常是氢核)发生取向,使其磁矩与磁场方向大致相同。
这一过程称为磁化。
2. 施加一组射频脉冲:在磁化稳定后,医师或技师会施加一组射频脉冲。
这些脉冲的频率与目标区域的原子核共振频率相匹配。
3. 接收反馈信号:被磁化的原子核受到射频脉冲的激发后,它们会逐渐返回到原来的磁化状态。
在此过程中,它们会发出能量,即所谓的反馈信号。
4. 信号解析和图像重建:设备会收集反馈信号,并利用数学算法将其转化为图像。
这些图像可以显示出人体内不同组织的特征,如脑部、内脏器官等。
在MRI中,利用原子核的共振频率特性以及组织中水分分布的差异,可以产生高分辨率、详细的图像。
与传统的X光成像相比,MRI无辐射、对软组织具有更好的对比度,因此在医学诊断中广泛应用。
磁共振的工作原理
磁共振(Magnetic Resonance Imaging,MRI)是利用人体水分
子中的氢原子核产生共振信号来获取人体内部结构信息的一种医学成像技术。
它的工作原理如下:
1. 静态磁场:首先,在病人周围建立一个强大的静态磁场。
静态磁场通常是由超导磁体产生的,其磁场强度一般在1.5到
3.0特斯拉之间。
2. 矢量旋转:当病人进入静态磁场后,体内的氢原子核会受到静态磁场的影响,使得它们的自旋沿静态磁场方向发生矢量旋转。
3. 激励脉冲:然后,通过发送一系列的无线电波脉冲,使得体内的氢原子核发生共振。
这些脉冲将被发送到病人的身体部位,以激发特定的核自旋。
4. 信号接收:被激发的氢原子核将放射出共振信号,这些信号可以被特制的射频线圈接收到。
5. 数据处理:接收到的信号将经过复杂的数学计算和信号处理,来生成高质量的图像。
由于不同类型的组织对共振信号的时间和强度有不同的反应,这些图像可以提供人体内部结构的详细信息。
通过这样的工作原理,磁共振成像可以提供高分辨率的图像,并且可以在不使用放射线的情况下获取人体内部结构的信息。
然而,由于设备复杂、成本昂贵和对患者需要一定的合作度等限制,磁共振成像并不适用于所有人和情况。
简述磁共振的成像原理1.引言1.1 概述磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging,简称MRI),是一种利用人体组织内的核磁共振现象进行断层成像的无创检查技术。
它通过对人体放置在强磁场中的氢原子核进行激发和接收,获取人体内部组织的详细图像。
相较于传统的X射线、CT等成像技术,MRI无需使用有害的放射线,具有安全性高、分辨率高等优势,在医学领域具有重要的应用价值。
MRI成像所依据的基本原理是核磁共振现象。
原子核中的质子具有自旋,当处于强磁场中时,这些自旋会在一定条件下发生预cession(进动)的运动,这种运动会产生所谓的Larmor频率。
在医学上常用的是具有单个质子的氢原子核,因此所讨论的核磁共振主要是指质子磁共振。
在磁共振成像过程中,首先需要将被检查者放置在强磁场中,使得人体内的质子保持一定的方向性。
接着,根据需要的成像部位,利用用于激发核磁共振现象的射频脉冲对人体进行激发,使得部分质子的自旋状态发生改变。
然后,通过梯度磁场的作用,调整不同的共振频率,逐步激发和接收不同部位的信号。
最后,利用收集到的信号数据通过计算机进行处理,生成高质量的图像,并由医生进行解读和诊断。
磁共振成像技术已经广泛应用于医学领域,如神经学、骨科、心脏学等。
其高分辨率、无创伤的特点使得医生能够更加准确地观察和诊断人体组织的病变情况,为疾病的早期发现和治疗提供了重要的参考依据。
综上所述,磁共振成像的概述部分主要介绍了该技术的基本原理和应用价值。
在接下来的文章中,我们将详细阐述磁共振成像的原理和步骤,并探讨其在医学领域的前景和应用。
1.2 文章结构文章结构部分的内容如下:文章结构部分旨在给读者提供本文的组织结构和主要内容,并引导读者对磁共振成像的原理有一个初步的了解。
本文将分为三个主要部分进行阐述:引言、正文和结论。
在引言部分,我们将简要概述磁共振成像的背景和基本概念,并介绍本文的结构和目的。
首先,我们将提供磁共振成像的概述,包括其在医学和科学研究领域中的重要性和应用。
【技考10】专业知识-磁共振原理MR成像原理一、磁共振成像的物理学基础磁场对人体的磁化作用1.原子核自旋①原子核结构:原子核位于原子中心,由带正电荷的质子和不显电性的中子组成。
质子数量通常与核外电子书相等,以保持电中性。
质子数和中子数可不等,质子和中子决定原子的质量。
原子核决定原子的物理特性。
电子在核外有轨道运动和自旋运动,轨道运动产生轨道角动量和轨道磁矩,自旋运动产生自旋角动量和自旋磁矩。
分子的磁矩主要来自于自旋。
②原子核的自旋特性:原子核不是固定不变,而是不停绕自身轴旋转。
质子磁矩是矢量,具有方向和大小。
质子的自旋是产生磁共振现象的基础。
只有质子数和中子数均为奇数或质子数和中子数的和为奇数额原子核,其总自旋不为零,才能产生磁共振现象。
氢原子人体含量最多,且磁化率最高,目前生物组织MRI成像主要以氢原子成像。
氢原子核含一个质子,无中子,又称氢质子。
角动量是磁性强度的反应,角动量大,磁性就强。
1个质子角动量约1.41×1026Tesla,磁共振就是利用这个角动量的物理特性来进行激发、信号采集和成像的。
2.原子核在外加磁场中的自旋变化在没有磁场的情况下,自旋中的磁矩方向是杂乱无章的。
①质子自旋和角动量方向根据电磁原理,质子自旋产生的角动量空间方向总是与其自旋的平面垂直。
当人体处于强大外磁场Bo时,角动量方向将受到外磁场的影响,经一定时间达到相对稳定的状态,此时角动量的总的净值称为磁矩,这个净值是一个所有质子总的概念,不是指单个质子的角动量方向。
磁矩方向总与外磁场方向一致。
②磁矩和进动磁矩的重要特性:一是个总和的概念,磁矩方向与外磁场一致,并不代表只有质子角动量方向都与Bo一致,实际上约一半是与其相反的。
第二磁矩是一个动态形成过程,人体置于磁场需要一定时间才能达到动态平衡。
第三磁矩在磁场中是随质子进动的不同而变化的,且进动具有特定频率,称为进动频率。
外加磁场的大小决定着磁矩与Bo轴的角度,外磁场越强,角度越小,磁矩值越大,MRI信号越强,图像结果会更好。
此外外磁场大小还决定了进动的频率,外磁场越大,进动频率越高。
与Bo相对应的进动频率也称Larmor拉莫频率,原子在1.0T磁场中的进动频率称为该原子的旋磁比,为一常数值。
氢原子的磁旋比为42.58MHz。
3.弛豫①弛豫原子核在外加RF(射频脉冲)作用下,发生磁共振而达到稳定的高能态,从外加的RF消失开始,到回复至发生磁共振前的磁矩状态为止,整个变化过程即为弛豫过程。
弛豫过程是一个能量转变的过程,需要一定的时间。
磁共振成像时,受检脏器的每一个质子都要经过反复的RF激发和弛豫过程。
弛豫分为纵向弛豫和横向弛豫。
②纵向弛豫纵向弛豫是一个从零状态恢复到最大值的过程。
由于要使纵向磁矩恢复到与激发前完全一样的时间很长,有时是无穷数,故人为地将纵向磁矩恢复到原来的63%时,所需要的时间称为T1时间或T1值,T1值一般以秒或毫秒为单位。
T1是反映组织纵向弛豫快或慢的物理指标,人体各组织具有不同的T1值。
③横向弛豫横向弛豫是从最大值恢复到零状态的过程。
我们将横向磁矩减少到最大值的37%时所需要的时间称为T2时间或T1值,纵向弛豫和横向弛豫同时发生。
4.MR信号形成MR信号是MRI机中使用的接收线圈探测到的电磁波,具有一定的位相、频率和强度。
磁共振成像设备中,接受线圈可为同一线圈,也可为方向相同的两个线圈。
自由感应衰减FID信号描述的是信号瞬间幅度与时间的对应关系。
“傅里叶变换”就是将时间函数变换成频率函数的方法。
FID不仅提供幅值和频率,还提供幅值和频率相关的相位信息。
二、MR图像重建原理1.梯度与梯度磁场利用梯度磁场G实现MRI的空间定位,共有三种梯度磁场:横轴位Z、矢状位X、冠状位Y。
MRI的空间定位主要由梯度磁场来完成。
根据梯度磁场变化来确定位置时,不需受检者的移动,这是与CT成像明显的不同。
梯度磁场性能是MRI机的一个重要指标,可提高图像分辨能力和信噪比,可做更薄层厚的MRI成像,提高空间分辨率,减少部分容积效应,同时梯度磁场的爬升速度越快,越有利于不通过RF频率的转换。
2.层面选择MRI成像是多切面的断层显像,根据要求可做矢状面、冠状面、横断面成像,只要启动相应的梯度场即可。
MRI做任何断面都不需要移动病人,只是启动不同的梯度场即可。
3.空间编码层面梯度、相位编码梯度和频率编码梯度的时间先后排列和协同工作,可以达到对某一成像体积中不同空间位置体素的空间定位。
4.K空间与图像重建方法K空间填充技术:一次RF激发是相同相位编码位置上的一排像素同时激发,这一排像素的不同空间位置由频率编码梯度场定位作用确定,因此相位和频率的相对应就可明确某一信号的空间位置。
在计算机中,按相位和频率两种坐标组成的一种虚拟空间位置排列矩阵,称为“K空间”,K空间实际上是MR信号的定位空间,在K空间中,相位编码是上下、左右对称的,从正值的最大值逐渐变化到负值的最大,中心部位是相位处于中心的零位置。
K空间中心位置确定了最多数量的像素信号,在傅里叶转换中作用最大,处于K空间周边位置的像素的作用要小很多。
在非常强调成像时间的脑弥散成像、灌注成像机心脏MRI成像时,为节约时间,可将周边区域的K空间全部作零处理,信噪比损失不会超过10%,这种成像方法称K空间零填充技术。
而K空间分段采集技术一般应用于心脏快速MRI成像。
二维傅里叶图像重建法:二维傅里叶变换法是MRI特有且常用的图像重建方法。
傅里叶变换就是将K空间的信息逐行、逐点地解析和填充到真正的空间位置上去,形成多幅反映信号强弱的MRI图像。
三、磁共振的脉冲序列磁共振实质就是通过脉冲序列,获得所需回波信号并将其重建为图像的过程。
影像组织磁共振信号强度的因素很多,如质子密度、T1、T2、化学位移、液体流动、水分子扩散运动等。
射频脉冲RF的调整主要包括带宽即频率范围、幅度即强度、施加时间及持续时间。
梯度场调整包括梯度场方向、场强、施加时间及持续时间。
将射频脉冲、梯度场和信号采集时间等相关参数的设置及其在时间上的排序称为MRI的脉冲序列。
1.脉冲序列的表达和构成:任何脉冲序列都是RF、梯度磁场和信号采集的有序组合。
RF为具有一定宽度、幅度的电磁波,是磁共振信号的激励源,因此在任何脉冲序列中至少有一个射频脉冲。
RF能量以射频的形式被自选核吸收,又以射频的形式被释放,遵循频率一致原则。
射频脉冲的带宽即脉冲频率大小的描述,射频脉冲另一参数是激励角或翻转角,代表纵向磁化矢量接受射频能量后向横向平面翻转的角度。
梯度磁场主要在层面选择、相位编码、频率编码过程中起作用,而信号采集是脉冲序列的最终目的。
脉冲序列的表达方式有两种,即时序图和流程表达式。
时序图是最直观、最常用的脉冲序列表达方式。
2.脉冲序列的分类按检测信号分类:可供磁共振系统使用的信号有三种即①随时间呈振荡衰减的FID信号即自由感应衰减信号②射频方法采集的回波信号即自旋回波信号③梯度场切换方法采集的回波即梯度回波信号。
因此根据采集信号的不同脉冲序列可分为①直接测定FID信号的序列②自旋回波序列SE③梯度回波序列GRE按用途分类分为通用序列和专用序列按扫描速度分为快速成像序列和普通序列。
3.脉冲序列的基本参数①重复时间TRTR指的是脉冲序列执行一次需要的时间。
TR主要决定图像的T1对比,TR越大,T1权重越小;TR越小,T1权重越大。
TR越大,图像的信噪比越高但扫描时间越长。
②回波时间TETE指的是RF激励脉冲中心点到回波信号中心点的时间间隔。
TE 主要决定图像的T2对比,TR越大,T2权重越大,但信噪比下降;TR 越小,T2权重越小。
在SE和GRE序列中,TR和TE共同决定图像的信噪比和对比度。
③反转时间TI在反转恢复脉冲序列IR中,-180°反转脉冲到90°激励脉冲之间的时间间隔称为反转时间TI。
两个-180°脉冲之间的时间间隔为TR,90°到180脉冲之间的时间间隔为TE。
脂肪抑制选用短TI时间,自由水抑制选用长TI时间,为增加脑灰质白质T1对比时,则选用中等长度TI 值。
④层厚二维成像中层面越薄,空间分辨率越高,因体素体积变小,信噪比越低。
磁共振成像的层厚由梯度场场强和射频脉冲带宽共同控制,其他因素不变情况下,场强越强,RF带宽越窄,层厚越薄。
⑤层间隔在扫描层面质子被激励的同时,层面附近的质子往往也会受到激励,造成信号的相互影响,称为层间干扰或层间污染,因此在二维磁共振成像时需要设置一定的层间隔及层距,以减少层间污染。
⑥翻转角也称射频激励角,翻转角度由RF激励射频的强度和作用时间共同决定,射频强度越大,作用时间越长,翻转角越大。
⑦激励次数NEX又称信号平均次数、信号采集次数,NEX增加有利于增加图像信噪比,但采集时间同时增加,激励次数增加一倍,在采集时间增加一倍的情况下,图像信噪比增加倍。
一般序列需要NEX两次以上,但快速脉冲序列多需要1次或更少。
⑧矩阵分采集矩阵和显示矩阵。
对二维图像而言,采集矩阵指的是行与列采集点的多少,对于磁共振图像而言,矩阵指的是层面内频率编码与相位编码的步数。
频率编码不直接影响采集时间,而相位编码直接影响采集时间,相位编码步数越多,采集时间越长。
采集矩阵与成像体素一一对应,在其他参数不变情况下,采集矩阵变大,成像体素变小,空间分辨率提高,但信噪比下降。
⑨视野FOVFOV指的是实施扫描的解剖区域,在矩阵不变情况下,视野越大,成像体素越大,空间分辨率越低,但信噪比越高。
⑩回波链长度ETLETL是快速成像序列专用参数,指的是射频脉冲激发后产生和采集的回波数目。
回波链也被称为快速成像序列的快速因子。
回波链的存在将成比例减少TR重复次数,缩短扫描时间。
11有效回波时间TE eff有效回波时间指的是K空间中心区域回波信号的TE,因为K空间中心区域的信号数据决定了图像的对比度。
在所有FSE序列中,回波时间均为有效回波时间。
12回波间隔时间ESPESP指的是在FSE序列回波链中相邻两个回波中点之间的时间间隔。
ESP缩短将有助于降低图像边缘模糊伪影,ESP的大小还影响着有效回波时间的长短,在ETL相等的前提下,ESP越小,有效回波时间越短。
4.图像对比度与加权T1值和T1对比度:纵向弛豫时间T1是组织的固有属性之一,组织的T1值越短,纵向弛豫速度越快,在下一次射频激发时该组织的纵向磁化恢复程度越高,因此短T1组织在T1加权序列中表现为高信号,长T1组织在T1加权序列中表现为低信号。
T2值与T2对比度:横向弛豫时间T2也是组织的固有特性之一,横向弛豫慢的组织即T2长的组织较之横向弛豫慢的组织保持了更高的剩余横向磁化,表现为图像上的高信号。
质子密度值与质子密度图像对比度:氢质子密度决定弛豫过程中纵向磁化的最大值M o,质子密度越大,其值越大。