质子CT成像
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磁共振成像是利用原子核在磁场内共振所产生信号经重建成像的一种成像技术。
核磁共振(nuclear magnetic resonance,NMR)是一种核物理现象。
早在1946年Block与Purcell就报道了这种现象并应用于波谱学。
Lauterbur1973年发表了MR成像技术,使核磁共振不仅用于物理学和化学。
也应用于临床医学领域。
近年来,核磁共振成像技术发展十分迅速,已日臻成熟完善。
检查范围基本上覆盖了全身各系统,并在世界范围内推广应用。
为了准确反映其成像基础,避免与核素成像混淆,现改称为磁共振成像。
参与MRI 成像的因素较多,信息量大而且不同于现有各种影像学成像,在诊断疾病中有很大优越性和应用潜力。
一、磁共振现象与MRI含单数质子的原子核,例如人体内广泛存在的氢原子核,其质子有自旋运动,带正电,产生磁矩,有如一个小磁体。
小磁体自旋轴的排列无一定规律。
但如在均匀的强磁场中,则小磁体的自旋轴将按磁场磁力线的方向重新排列。
在这种状态下,质子带正电荷,它们像地球一样在不停地绕轴旋转,并有自己的磁场. 正常情况下,质子处于杂乱无章的排列状态。
当把它们放入一个强外磁场中,就会发生改变。
它们仅在平行或反平行于外磁场两个方向上排列用特定频率的射频脉冲(radionfrequency,RF)进行激发,作为小磁体的氢原子核吸收一定量的能而共振,即发生了磁共振现象。
停止发射射频脉冲,则被激发的氢原子核把所吸收的能逐步释放出来,其相位和能级都恢复到激发前的状态。
这一恢复过程称为弛豫过程(relaxationprocess),而恢复到原来平衡状态所需的时间则称之为弛豫时间(relaxationtime)。
有两种弛豫时间,一种是自旋-晶格弛豫时间(spin-lattice relaxationtime)又称纵向弛豫时间(longitudinal relaxation time)反映自旋核把吸收的能传给周围晶格所需要的时间,也是90°射频脉冲质子由纵向磁化转到横向磁化之后再恢复到纵向磁化激发前状态所需时间,称T1。
磁共振技术1•磁共振简介磁共振指的是自旋磁共振(spinmagneticresonance)现象。
它是指磁矩不为零的原子或原子核在稳恒磁场作用下对电磁辐射能的共振吸收现象,其意义上较广,包含有核磁共振(nuclearmagneticresonance,NMR)、电子顺磁共振(electronparamagneticresonance,EPR)或称电子自旋共振(electronspinresonance,ESR)。
用于医学检查的主要是磁共振共像(MagneticResonanceImaging,MRI)。
磁共振是在固体微观量子理论和无线电微波电子学技术发展的基础上被发现的。
1945年首先在顺磁性Mn盐的水溶液中观测到顺磁共振,第二年,又分别用吸收和感应的方法发现了石蜡和水中质子的核磁共振;用波导谐振腔方法发现了Fe、Co和Ni薄片的铁磁共振。
1950年在室温附近观测到固体Cr2O3的反铁磁共振。
1953年在半导体硅和锗中观测到电子和空穴的回旋共振。
1953年和1955年先后从理论上预言和实验上观测到亚铁磁共振。
随后又发现了磁有序系统中高次模式的静磁型共振(1957)和自旋波共振(1958)。
1956年开始研究两种磁共振耦合的磁双共振现象。
这些磁共振被发现后,便在物理、化学、生物等基础学科和微波技术、量子电子学等新技术中得到了广泛的应用。
2•电子顺磁共振电子顺磁共振(ElectronParamagneticResonance简称EPR),或称电子自旋共振(ElectronSpinResonance简称ESR)。
它主要研究化合物或矿物中不成对电子状态,用于定性和定量检测物质原子或分子中所含的不成对电子,并探索其周围环境的结构特性。
2.1电子顺磁共振的发展史EPR现象首先是由前苏联物理学家 E.K.扎沃伊斯基于1945年从MnCl2、CuCl2等顺磁性盐类发现的。
物理学家最初用这种技术研究某些复杂原子的电子结构、晶体结构、偶极矩及分子结构等问题。
磁共振(MRI)检查为何时间那么长在医院放射科的各项检查中,磁共振(MRI)检查老是要排很长时间的队,有些医院甚至要预约到两周或更长时间。
所以经常会有患者或家属提出疑问,做个CT检查分分钟就好了,怎么做磁共振检查要那么长的时间呢?磁共振(MRI)检查磁共振作为放射科的常规检查之一,有着非常明显的优势,比如无电离辐射,软组织对比度高,多参数、多方位成像,可以无需对比剂进行血管成像、灌注扫描等,在这众多的优点中,磁共振检查有两个至今无法避免的缺点:噪音与检查时间长。
今天我们就一起来谈谈磁共振检查为何时间较长。
磁共振成像一般都是利用氢质子成像,那么为什么选择氢质子而不是其他呢?因为原子核中的质子并非是静止状态,以自身的旋转轴作自旋运动,是原子核的一种特性。
自旋与质子数目有关。
质子和中子只有在基数和偶数不一样的情况下它核才有自旋(如果质子中子都是偶数这个原子核就可能是没有自旋,如果是基数可能有也可能没有)。
我们需要的是质子和中子不一样的情况下才是有价值的。
只有奇数质子元素具备了磁共振研究条件的碳13、磷31、钠23、氟19、H1。
氢质子只有一个质子,即角动量最强,而且在人体中占的比例最高达65%以上,因此医学磁共振成像主要利用H1氢质子来完成的。
当人体进入磁场以后,体内的氢质子因具有角动能而具有磁性被磁化,被磁化后的氢质子沿主磁场纵轴方向排列的磁化矢量称纵向磁化矢量。
因与磁场平行处于同一方向的纵向磁化矢量不能直接探测到(因为主磁场的强度太大,微弱的纵向磁化矢量不能被磁共振线圈探测到)。
然而横向磁化矢量与主磁场垂直,其发生弛豫时可以切割线圈产生微弱的电信号(类似于发电机原理),这个微弱的电信号是可以被探测和记录的。
那么,又如何产生横向磁化矢量呢?这时就需要射频脉冲(RF)来激励氢质子使其产生共振(当RF的频率与氢质子的进动频率一致时,氢质子将产生共振吸收能量,发生能级跃迁),从而使纵向磁化矢量发生偏转,这样就产生了横向磁化矢量。
MRI检查技术 MRI成像技术有别于CT扫描,它不仅可行横断面,还可行冠状面、矢状面以及任意斜面的直接成像。同时还可获得多种类型的图像,如T1WI、T2WI等。若要获取这些图像必须选择适当的脉冲序列和成像参数。一、序列技术
MRI成像的高敏感性基于正常组织与病理组织弛豫时间T1及T2的不同,并受质子密度、脉冲序列的影响,常用的脉冲序列有:1.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。
3.快速自旋回波(turboSE,TSE;fatSE,FSE)序列采用“90°-180°-180°-...”脉冲组合形式构成。其图像对比性特征与SE相似,磁敏感性更低,成像速度加快,使用大量180°射频脉冲,射频吸收量增大,其中T2加权像中脂肪高信号现象是TSE与SE序列的最大区别。
4.梯度回波(gradientecho,GRE)序列梯度回波技术中,激励脉冲小于90°,翻转脉冲不使用180°,取而代之的是一对极性相反的去相位梯度磁场及相位重聚梯度磁场,其方法与SE中频率编码方向的去相位梯度及读出梯度的相位重聚方法相同。由于小翻转角使纵向磁化快速恢复,缩短了重复时间TR,也不会产生饱和效应,故使数据采集周期变短,提高了成像速度。其最常用的两个序列是快速小角度激发(fatlowanglehot,FLASH)序列和稳态进动快速成像(fatimagingwithteadytatepreceion,FISP)序列。 5.快速梯度自旋回波(TGSE)序列TGSE是在TSE的每个自旋回波的前面和后面,再产生若干个梯度回波,使180°翻转脉冲后形成一组梯度和自旋的混合回波信号,从而提高单位重复时间(TR)的回波数。该序列具有SE及TSE的对比特点,且较之具有更高的磁敏感性,采集速度进一步加快。6.单次激发半傅里叶采集快速自旋回波(half-fourieracquiitioningle-hot-turbo-SE,HASTE)序列该序列在一次激励脉冲后使用128个180°聚焦脉冲,采集128个回波信号,填写在240某256的K空间内。HASTE序列具有TSE序列T2加权图像的特征,每幅图像仅需一次激励便可完成数据采集,高速采集可冻结呼吸及其它生理性运动。因此该序列多用于有生理性运动器官的T2加权成像。
影像技术考试大题及答案一、简答题1. 简述X线成像的基本原理。
答:X线成像的基本原理是利用X线穿透人体不同组织时,由于不同组织对X线的吸收程度不同,从而在X线胶片或数字成像设备上形成不同密度的影像。
X线穿透力强,能够穿透人体组织,当X线通过人体时,不同组织对X线的吸收不同,软组织吸收较少,骨骼吸收较多,因此在成像设备上形成不同密度的影像。
X线成像技术广泛应用于医学诊断,如X线平片、CT等。
2. 描述MRI成像的基本原理。
答:MRI成像的基本原理是利用核磁共振现象。
在强磁场中,人体中的氢原子核(质子)被激发,当射频脉冲关闭后,这些激发状态的质子返回到平衡状态时,会释放出能量,这些能量被MRI设备接收并转换成图像。
MRI成像技术可以提供人体内部结构的高分辨率图像,且无辐射,广泛应用于软组织成像,如脑部、肌肉、关节等。
3. 简述数字减影血管造影(DSA)的临床应用。
答:数字减影血管造影(DSA)是一种利用X线成像技术对血管进行造影的方法。
其临床应用主要包括:(1)诊断血管病变,如动脉瘤、血管狭窄或闭塞等;(2)评估血管手术后的效果;(3)进行介入治疗,如血管内支架植入、血栓抽吸等;(4)监测肿瘤的血管供应情况,指导肿瘤治疗。
二、论述题1. 论述CT成像技术的优势和局限性。
答:CT成像技术的优势包括:(1)高分辨率:CT能够提供高分辨率的横断面图像,对于小病变和细微结构的显示优于常规X线。
(2)速度快:现代CT扫描速度较快,能够在短时间内完成全身扫描。
(3)多平面重建:CT数据可以进行多平面重建,提供不同角度的图像,有助于病变的全面评估。
(4)无创性:CT检查为无创性检查,患者接受度较高。
CT成像技术的局限性包括:(1)辐射剂量:CT检查存在一定的辐射剂量,尤其是对于儿童和孕妇,需要权衡利弊。
(2)对比剂风险:部分患者对碘对比剂过敏,存在一定的风险。
(3)软组织对比度有限:CT对软组织的对比度不如MRI,对于某些病变的诊断存在局限性。