磁共振成像原理 ppt.ppt

∵S1→S2
S1PPRS2PRP S1P1 R1P1 S2P2 R2P2
∴R1P1=R2P2 且P1、P2在胶片中心位置不 变 ∴R点的影像即R1R2位置也 不变，即可获得清晰的断 层图像。
1、 NMR现象的发现（属于原子核物理研究范畴）
1945年12月，哈佛大学的 Purcell和他的小组， 在石蜡样品中观察到质子的核磁共振吸收信号
不仅为MRI奠定了基础，而且鼓舞了这一 领域的学者。
1988年Damadian和Lauterbur获美国最高科 技奖（总统奖）。
Lauterbur和英国Mansfield共同获2003年 Nobel医学及生理学奖。
2003 Nobel Prize in Physiology or Medicine
（2）奇偶核:质子数是奇数，中子数是偶数；或 质子数是偶数，中子数是奇数的核，自旋量子数 I=1/2，3/2，5/2…等半整数；
（3）奇奇核:质子数是奇数，中子数也为奇数的 核，I=1，2，3…等正常数。
只有自旋量子数 I 0 的原子核要进行自旋运动，原 子核的自旋运动用自旋角动量L描述，L的方向与自旋 轴重合。
原子核的一般特性 核中的质子数核的电荷； 核中的质子数目（Z）+中子数（N）核的质量（A）
2、核素
Z、N相同且有相同能量状态的一类原子核称为核素； 或Z、A相同且有相同能量状态的一类原子核称为核素；
4.1.2 原子核的电荷
原子核带正电荷，其电荷量Q=Ze 即核中的质子数核的电荷；
4.1.3 原子核的质量
RF信号包含人体内组织空间的定位信息， MR图像就是一个显示来自人体层面内每个体 素RF信号强度大小的象素陈列。图像象素的亮 度取决于相应体素所发射的RF信号的强度，而 RF的强度又取决于组织的性质。

99.0 1.6 0.35 0.1 0.078 0.045 0.031 0.015 0.0066
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相对磁化率
1.0 0.083 0.066 0.016 0.093 0.0005 0.029 0.096 0.83
•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
– 激发人体产生共振（广 播电台的发射天线）
– 采集MR信号（收音机 的天线）
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•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）
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接收线圈与MRI图像SNR密切相关
接收线圈离身体越近，所接收到的信号越强 线圈内体积越小，所接收到的噪声越低
•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
OpenMark 3000
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•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）
• 没有外加磁场的情况下，质子自旋 产生核磁，每个氢质子都是一个
“小磁铁”，但由于排列杂乱无章，
磁场相互抵消，人体并不表现出宏
观的磁场，宏观磁化矢量为0。
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指南针与地磁、小磁铁与大磁场
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组进 织入 质主 子磁 的场 核前 磁后 状人 态体
•MRI基本原理
•非常重要 •难以理解

MRI成像原理及序列概 述
放射科 王岩
1
MRI的来源与发展
Nuclear magnetic resonance， NMR(核磁共振)是一种核物理现象， 1946年Bloch与Purcell报道了这种 现象，并应用于波谱学。1973年 Lauterbur发表了MRI技术，应用 于医学领域。 广泛使用较晚，原因：太慢
2
磁共振：具有磁性的原子核处在外界静磁 场中，并用一个适当频率的射频电磁波 来激励这些原子核，从而使原子核产生 共振，向外界发出电磁信号的过程。
磁共振成像：利用磁共振原理探测人体内 不同部位的信号，并形成图像。
3
影像诊断方式对比
普通X线：主要以形态学变化来诊断疾病 CT：以形态学和密度差异来诊断疾病 MRI：以形态学、多种信号差异、密度 差异来诊断
32
个人观点供参考，欢迎讨论！
加权分类 T2WI（城里人花样繁多） T1WI（乡下人稳重可靠） PDWI（城乡结合部忽视）
11
化妆品
附加功能 Fsat、STIR、探针技术、水抑制 这些都是用来化妆的，不论如何，人还 是那个人 乱花渐欲迷人眼 提纲挈领，把握关键
12
我院使用的诊断序列：
常规序列
T2WI：SE序列T2加权成像 T1WI：SE序列T1加权成像 FLAIR序列：快速液体衰减反转恢复序列 MRA：血管成像 EPI-T2*WI:FE序列为基础的T2加权序列
13
选用序列
T1-FLAIR：质子密度加权为基础的水抑制 DWI：弥散加权成像 PWI：灌注成像（超急性脑梗塞专用） 重T2 水成像:显示第七八对颅神经及脑室水 成像 脂肪抑制序列（STIR、 FatSat）
14
没有购买及安装的序列

MRI技术具有无辐射、无创伤、无痛苦、成像清晰等优点，广泛应用于临床医学 、生物学、药学等领域。
MRI原理
MRI技术基于原子核的自旋磁矩和外 加磁场之间的相互作用，通过施加射 频脉冲激发原子核产生共振，然后检 测共振信号并重建图像。
原子核在磁场中会受到洛伦兹力，产 生能级分裂，当外加射频脉冲的频率 与原子核的固有频率相同时，原子核 受到激发产生共振。
诊断报告
医生根据图像处理结果和 患者病史等信息，撰写 MRI诊断报告。
报告解读
患者或家属可向医生咨询 MRI检查结果，了解病情 状况。
03
MRI图像解读
图像特点
高分辨率
MRI图像具有高分辨率， 能够清晰显示组织的细微 结构。
多平面成像
MRI可以进行多平面成像 ，如横断面、矢状面和冠 状面，有助于全面观察病 变。
循环系统
心包疾病
MRI可以检测心包积液、心包肿 瘤等心包疾病，为医生提供更准 确的诊断依据。
大血管疾病
MRI可以检测大血管的狭窄、阻 塞和动脉瘤等病变，有助于医生 制定治疗方案。
05
MRI与其他影像学检查的比较
CT与MRI的比较
分辨率
MRI具有更高的软组织分辨率 ，能够更清晰地显示器官和组
织结构。
软组织对比度高
MRI利用不同组织间的弛 豫时间差异产生对比，使 得软组织对比度较高。
常见病变表现
肿瘤
MRI图像上肿瘤常表现为形态不 规则、信号不均匀的异常信号影
。
炎症
炎症常表现为软组织肿胀、积液等 ，MRI图像上表现为信号增强。
出血
出血在MRI图像上表现为高信号影 ，根据出血时间的不同，信号强度 也会有所变化。
06

射频脉冲与磁化矢量
射频脉冲
向样品发射特定频率的射频脉冲，使磁化矢量发生旋 转。
磁化矢量旋转
射频脉冲使磁化矢量从一个静息态旋转到另一态，产 生能量变化。
信号的产生
磁化矢量回到静息态时释放能量，被探测器接收并转 换为可测信号。
信号的接收与处理
接收线圈
环绕在样品周围的接收线圈用于接收磁共振信号。
信号处理
超高场强磁共振成像
超高场强磁共振成像技术使用大于或等于7 特斯拉（T）的磁场进行成像。超高场强设 备在图像质量和分辨率方面具有显著优势， 能够提供更深入的生理和病理信息，有助于 疾病的早期诊断和精准治疗。
功能与分子影像学在技术利用磁场变化 来研究大脑和其他器官的功能活动。通过测 量血液氧合状态的变化，fMRI可以揭示大脑 在执行特定任务时的活动模式。此外，fMRI 还可以用于研究其他器官的功能和疾病进程。
射频电磁场安全
射频电磁场是磁共振成像过程中产生的另一种能量形式， 需要确保其强度符合国际和国家安全标准，避免对患者的 健康造成潜在影响。
热安全
在磁共振成像过程中，设备会向人体发射射频脉冲，这些 脉冲会产生热量。因此，需要监测和限制患者的体温升高， 确保热安全。
磁共振成像质量控制
01
图像分辨率
图像分辨率是磁共振成像质量的重要指标之一。为了获得高质量的图像，
参数优化
根据不同的扫描目标和需求，优化扫描序列中的参数，如磁场强度、射频脉冲的频率和持续时间等，以提高图像 质量和分辨率。
04
磁共振成像设备
磁体系统
01
02
03
磁体类型
超导磁体、永磁磁体和常 导磁体等。
磁场强度
磁场强度决定了成像质量， 通常在0.5-3.0特斯拉之间。

13
三、病理组织的信号特点
• 出血：影像表现很复杂，与出血的部位、 时间有关
① 《24h仅见周围水肿征象； ② 1~3天急性期，脱氧血红蛋白可使T2缩短
且水肿更明显； ③ 3~14天亚急性期，红血球溶解破坏，脱
氧血红蛋白氧化成高铁血红蛋白，T1弛豫 明显缩短T2弛豫延长，周围水肿存在； ④ 》14天慢性期，高铁血红蛋白氧化为半 色素，含铁血红蛋白沉积血肿周边部。
14
三、病理组织的信号特点
• 坏死：坏死组织的水分增多，肉芽组织形 成，慢性纤维结缔组织形成；
• 钙化：质子密度很少，不如CT敏感； • 囊变：囊内容物-纯水物质，蛋白质水分； • 肿瘤：病理组织成分复杂，影像特点与其
所含成分有关，一般来讲肿瘤组织的质子 密度较正常组织高，T1延长不明显，T2延 长明显。
5
一、磁共振成像基本原理
• 值得注意的是，MRI的影像虽然也以不同的 灰度显示，但其反映的是MRI信号强度的不 同或弛豫时间T1与T2的长短，而不象CT图 像，灰度反映的是组织密度。
• 一般而言，组织信号强，图像所相应的部分 就亮，组织信号弱，图像所相应的部分就暗， 由组织反映出的不同的信号强度变化，就构 成组织器官之间、正常组织和病理组织之间 图像明暗的对比。
15
目录
一、磁共振成像基本原理 二、磁共振常见物质的信号特点 三、病理组织的信号特点 四、中枢神经系统磁共振成像常用序列 五、磁共振图片展示
16
四、中枢神经系统MRI常用序列
• 自旋回波（SE）序列 采用“90°-180°” 脉冲组合形式构成。 其特点为可消除由于磁场不均匀性所致 的去相位效应，磁敏感伪影小。但其采集 时间较长，尤其是T2加权成像，重T2加权 时信噪比较低。该序列为MRI的基础序列。

饱和现象(Saturation) 自旋核系统对射频能量的吸收减少 或完全不能吸收，导致NMR信号减 小或消失的现象 化学位移（chemical shift) 由化学环境不同而引起的共振频率 偏移的现象
MRI中的弛豫 • 原子核系统从受激的不平衡态向 平衡态恢复的过程 • 包括两方面: 纵向磁化分量MZ的恢复 横向磁化分量 MXY的衰减
两种能态自旋粒子分布
两种能态自旋粒子分布
两种能态自旋粒子分布
两种能态自旋粒子分布
两种能态自旋粒子分布
原子核系的静磁学
原子核系的静磁学
原子核系的静磁学
剩余自旋与净磁化 • 剩余自旋：平衡磁场中上旋态核磁 矩与下旋态核磁矩之差 • 净磁化：平行于磁场方向由剩余自 旋产生的磁化矢量（宏观 磁化矢量）



• 核磁矩在净磁场0中的运动
• • • • • 磁矩分解为Z轴、X-Y平面矢量 旋进过程中Z轴矢量方向不变 X-Y平面矢量绕Z轴方向不断变化 X-Y平面矢量相位随机 不形成宏观磁化矢量
进动时核磁矩各分量的运动
在静磁场中，核磁矩围绕0进动， 运动轨迹为圆锥 进动的特征频率——拉莫频率0 (Larmor frequency)
净磁化的产生
影响净磁化矢量的因素
净磁化矢量M：由于自旋的量子化分布，平 衡态样体在磁力线方向上形 成的稳定磁化矢量。
M=· B0· N/T
—常数 B0—磁场强度 N—单位体积样体质子数（组织质子密度） T—绝对温度
核磁矩在净磁场0作用下 产生力矩
= 0
核磁矩对时间的变化率
d B dt
180度脉冲的作用：使去相位状态（dephase)变为 在相位状态(inphase)
I KB0 e

局限性
检查费用较高、检查时间长、对 金属植入物敏感、部分患者不适 宜进行检查等。
02 MRI解剖学基础
头部MRI解剖
脑干与小脑
脑室与脑池
展示脑干和小脑的MRI图像，解释其 结构与功能。
介绍脑室和脑池的MRI表现，阐述其 临床意义。
脑皮质与髓质
通过MRI图像展示脑皮质和髓质的解 剖特点，解释其在神经系统中的作用。
信号产生与接收
通过施加射频脉冲，使原子核发生 能级跃迁并释放出能量，被探测器 接收并转化为电信号，再经过计算 机处理形成图像。
成像原理
利用不同组织对射频脉冲的吸收和 散射程度不同，通过测量磁场中原 子核的共振频率和相位信息，重建 出人体内部结构的图像。
MRI技术发展历程
1971年
第一台医用核磁共振成像仪问 世。
腹部MRI解剖
腰椎与肾脏
展示腰椎和肾脏的MRI图像，解释其在腹部结构中的功能。
肝脏与脾脏
通过MRI图像展示肝脏和脾脏的解剖特点，阐述其在消化系统中的作用。
03 正常MRI解剖图像展示
正常头部MRI解剖图像
总结词
展示大脑、脑干、小脑等结构
详细描述
正常头部MRI解剖图像可以清晰地展示大脑、脑干和小脑等重要结构，以及它们 之间的相互关系。这些结构包括灰质、白质、脑室和脑池等，对于诊断神经系统 疾病具有重要意义。
疗效评估
手术后或放化疗后，MRI 可用于评估肿瘤缩小或消 退的情况，监测疗效。
血管疾病的诊断与评估
动脉粥样硬化
MRI能够检测动脉粥样硬化的早期病变，对预防 心血管事件具有重要意义。
血管狭窄与阻塞
MRI能够评估血管狭窄和阻塞程度，为治疗方案 的选择提供依据。

磁共振成像(MRI)的基本原理 Magnetic Resonance Imaging
同济医科大学附属协和医院MR室 刘定西
1
磁共振现象的发现及发展
1924年pauli在进行电在子波谱 试验中发现了许多原子核象带电的 自旋粒子一样具有角动量和磁动量。
1946年美国物理学家Block和 Purcell分别测出了在均匀物质中磁 共振的能量吸收，进一步证实了核 自旋的存在，并为此获得了1952年 诺贝尔物理学奖。
• 影响M的因素：静磁场强度、温度、自 旋密度（单位体积的自旋数）。
• 纵向磁化：平行于磁场方向的磁化矢量 • 横向磁化：垂直于磁场方向的磁化矢量
30
31
磁共振成像中的坐标系统
Z
Y X
32
第四节 核磁共振现象
• 单摆共振 • 核磁共振
33
单摆共振的条件
• 系统与激发源的固有频率相同 • 系统吸收能量内能增加
10
3
11
净自旋
• 原子核的运动:自旋 • 净自旋：具有自旋磁动量的自旋。 • 零自旋/非零自旋：净自旋为零/净自旋不
为零 • 净自旋产生的条件:奇数质子和/或奇数中
子 • 净自旋的意义：是磁共振信号来源的基
础。 • 自旋系统：磁场中所有自旋的集合。
12
1H的原子核结构及特性
1H原子核仅有一个质子，无中子。 其磁化敏感度高，在人体的自然 丰 富度很高，是很好的磁共振靶核。
21
M1
M2
22
Z
M0 B1 X
Y
23
24
自旋在磁场中的运动
• 进动（旋进）：自旋轴绕磁场方 向的圆周运动。遵循 lamor 定理， w=rB0
• 影响进动频率的因素：磁场强度。 • 进动的方向：上旋态与下旋态。