核磁共振成像

1、核 磁 共 振 成 像Magnetic Resonance Imaging(MRI)1133目 錄 發(fā)展歷史 核磁共振基本原理 核磁共振信號(hào)的弛豫 自由感應(yīng)衰減（FID）信號(hào) 核磁共振成像及其系統(tǒng) 常用射頻脈沖序列 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 附錄核磁共振分類 核磁共振波譜學(xué)（NMR） 化學(xué)位移 核磁共振成像學(xué)（MRI） 全稱：Nuclear Magnetic Resonance ImagingLarmor 頻率 原子核化學(xué)位移: 結(jié)構(gòu)測(cè)定(功能團(tuán))J-偶合: 結(jié)構(gòu)測(cè)定(原子的相關(guān)性)偶極偶合: 結(jié)構(gòu)測(cè)定 (空間位置關(guān)系)弛豫: 動(dòng)力學(xué)結(jié)構(gòu)確定 化學(xué)鑒定 聚合物特性測(cè)定 藥品開發(fā)催化研究定義：原子核在外加恒定磁

2、場(chǎng)作用下產(chǎn)生能級(jí)分裂，從而對(duì)特定頻率的電磁波發(fā)生共振吸收的現(xiàn)象迄今為止眾多科學(xué)家因核磁共振領(lǐng)域的研究獲得諾貝爾獎(jiǎng)迄今為止眾多科學(xué)家因核磁共振領(lǐng)域的研究獲得諾貝爾獎(jiǎng)1924年： Pauli 預(yù)言了NMR 的基本理論（有些核同時(shí)具有自旋和磁量子數(shù)，這些核在磁場(chǎng)中會(huì)發(fā)生分裂）斯特恩和蓋拉赫在原子束實(shí)驗(yàn)中觀察到了鋰原子和銀原子的磁偏轉(zhuǎn)。隨后斯特恩等人測(cè)量了質(zhì)子的磁距,斯特恩于1943年獲得諾貝爾物理獎(jiǎng)。1939年： 拉比第一次做了核磁共振實(shí)驗(yàn) ，并于1944年獲得諾貝爾物理獎(jiǎng)1946年： Harvard 大學(xué)的Purcel和Stanford大學(xué)的Bloch各自首次發(fā)現(xiàn)并證實(shí)NMR現(xiàn)象，并于1952年分

3、享了諾貝爾物理獎(jiǎng)1953年：Varian開始商用儀器開發(fā)，并于同年制作了第一臺(tái)高分辨NMR 儀1956年：Knight發(fā)現(xiàn)元素所處的化學(xué)環(huán)境對(duì)NMR信號(hào)有影響，而這一影響與物質(zhì) 分子結(jié)構(gòu)有關(guān) 1970年：Fourier(pilsed)-NMR 開始市場(chǎng)化（早期多使用的是連續(xù)波 NMR 儀器）1973年：核磁共振技術(shù)被引入醫(yī)學(xué)臨床檢測(cè)1991年：Ernst 獲1991年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)（高分辨核磁共振波譜學(xué)方法方面 ）2002年：瑞士核磁共振波譜學(xué)家維特里希，由于用多維NMR技術(shù)在測(cè)定溶液中蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的三維構(gòu)象方面的開創(chuàng)性研究，而獲2002年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。同獲此獎(jiǎng)的還有一名美國(guó)科學(xué)家和一名日本科學(xué)家

4、 2003年：美國(guó)科學(xué)家勞特勞爾于1973年發(fā)明在靜磁場(chǎng)中使用梯度場(chǎng)，能夠獲得磁共振信號(hào)的位置，從而可以得到物體的二維圖像；英國(guó)科學(xué)家曼斯菲爾德進(jìn)一步發(fā)展了使用梯度場(chǎng)的方法，指出磁共振信號(hào)可以用數(shù)學(xué)方法精確描述，從而使磁共振成像技術(shù)成為可能，他發(fā)展的快速成像方法為醫(yī)學(xué)磁共振成像臨床診斷打下了基礎(chǔ)。諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)授予美國(guó)科學(xué)家勞特布爾和英國(guó)科學(xué)家曼斯菲爾德，以表彰他們?cè)诤舜殴舱癯上窦夹g(shù)領(lǐng)域的突破性成就 核磁共振發(fā)展史2003年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)授予美國(guó)科學(xué)家勞特布爾（圖左）和英國(guó)科學(xué)家曼斯菲爾德（圖右） 1952年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)授予美國(guó)科學(xué)家布洛赫（圖左）和波賽爾（圖右）1991年諾貝爾

5、化學(xué)獎(jiǎng)授予瑞士物理學(xué)家艾斯特1944年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)授予美國(guó)科學(xué)家拉比2002年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)授予美日瑞士三國(guó)科學(xué)家芬恩 （圖左），田中耕一（圖中），維特里希（圖右） 斯特恩 1943年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)授予美國(guó)科學(xué)家斯特恩核磁共振成像發(fā)展史1946年 美國(guó)哈佛大學(xué)的 E.Purcell及斯坦福大學(xué)的 F.Bloch 領(lǐng)導(dǎo)的兩個(gè)研究小組各自獨(dú)立地發(fā)現(xiàn)了磁共振現(xiàn)象。Purcell 和 Bloch 共同獲得1952年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)1968年 Jockson 試制全身磁共振1971年 美國(guó)紐約州立大學(xué)的 R.Damadian 利用磁共振波譜儀對(duì)小鼠研究發(fā)現(xiàn)，癌變組織的T1，T2弛豫時(shí)間比正常組織長(zhǎng)1973

6、年 美國(guó)紐約州立大學(xué)的 Lauterbur 利用梯度磁場(chǎng)進(jìn)行空間定位，獲得兩個(gè)充水試管的第一幅磁共振圖像1978年 英國(guó)取得了第一幅人體頭部的磁共振圖像1980年 第一副人體胸腹部MR圖像產(chǎn)生 ，磁共振設(shè)備商品化1982年底 全世界有2000名病例接受MRI檢查1984年 美國(guó)FDA批準(zhǔn)核磁共振使用于臨床1986年 中國(guó)成立安科公司1998年 世界磁共振成像年 醫(yī)用核磁共振成像儀器醫(yī)用核磁共振成像儀器核磁共振成像優(yōu)缺點(diǎn)1 1、成像條件、成像條件 有信號(hào)、獲取信號(hào)、處理信號(hào)及圖像重建。2 2、MRIMRI的特點(diǎn)與意義的特點(diǎn)與意義高、尖、新：高科技、邊緣科學(xué)、發(fā)展迅速、產(chǎn)生了14位諾貝爾獎(jiǎng)金獲得者

7、。綜合性：數(shù)學(xué)、核物理、電磁學(xué)、電子學(xué)、計(jì)算機(jī)、生理解剖學(xué)、超導(dǎo)技術(shù)、材料科學(xué)、醫(yī)學(xué)診斷等等從宏觀到微觀的各個(gè)領(lǐng)域；生命意義：科技的雙刃劍作用；3 3、MRIMRI應(yīng)用于醫(yī)學(xué)的優(yōu)勢(shì)應(yīng)用于醫(yī)學(xué)的優(yōu)勢(shì)利用人體氫質(zhì)子的MR信號(hào)成像，從分子水平提供診斷信息；任意截面成像；軟組織圖象更出色；不受骨偽影的影響；無電離輻射,一定條件下可進(jìn)行介入MRI治療4 4、MRIMRI的局限性的局限性成像速度慢（相對(duì)于X-CT而言）對(duì)鈣化灶和骨皮質(zhì)灶不敏感圖像易受多種偽影影響禁忌癥：心臟起搏器及鐵磁性植入者等定量診斷困難核磁共振基本原理0()2IpegEBmJ 磁旋比磁場(chǎng)中的核能級(jí)間距: 核磁共振的研究對(duì)象: 自旋量子

8、數(shù)0 的原子核(本實(shí)驗(yàn)對(duì)象為1H 核) Larmor頻率: 0B(1)JIII 在磁場(chǎng)中 有2種取向00(,1,1, )EBB mmIIII 磁場(chǎng)中核能級(jí)分裂: 0.53T磁場(chǎng)中的1H1核的共振頻率(本實(shí)驗(yàn)的情況): 8602.6752 100.5322.6 1022BfHz自旋角動(dòng)量: 在磁場(chǎng)中熱平衡時(shí)，各能級(jí)粒子數(shù)服從玻爾茲曼分布，宏觀磁化強(qiáng)度M： 00220e(1)3eIBkmmIImTBTmIkmNI IMBTNk常溫，I=1/2，T=300K，B0 =0.53T，平衡時(shí)： 01620121e13.6 10BkTNNTkB 12N12N0B0M12I 12I Larmor進(jìn)動(dòng) iiM0

9、0121()xyzM iM jMMdMMBBkdtTT 0121xyzM iM jMMdMMBkdtTT 旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中: 000cos()sin()xyztdBtdtconst 一個(gè)核： 多個(gè)核： 0BXYZZM0BXYZZM磁化強(qiáng)度磁化強(qiáng)度M的絕熱章動(dòng)的絕熱章動(dòng) 11121211,ppBtBandtT TTT硬脈沖：，00sin90 180cosyzMMMM常取，0BXYZ00ZXYMMM平衡狀態(tài) 0BXYZ00ZXYMMM硬脈沖 900BXYZ00ZXYMMM硬脈沖 180 u自旋體系可以與周圍環(huán)境相互作用。u在低能態(tài)上的核躍遷到高能態(tài)的同時(shí)，高能態(tài)的核向周圍環(huán)境轉(zhuǎn)移能量，及時(shí)地回復(fù)到低能

10、態(tài)，核體系仍然保持低能態(tài)核數(shù)目比高能態(tài)微弱過剩的熱平衡狀態(tài)，維持玻爾茲曼分布，從而保證了共振吸收的繼續(xù)進(jìn)行。u這種不經(jīng)過輻射而回到低能態(tài)的過程叫弛豫（relaxation）。馳豫的概念 馳豫（馳豫（relaxation）種類）種類受激發(fā)射受激發(fā)射：在電磁波作用下，處于高能級(jí)的粒子回到低能級(jí)，：在電磁波作用下，處于高能級(jí)的粒子回到低能級(jí)，發(fā)出頻率為發(fā)出頻率為 的電磁波，因此電磁波強(qiáng)度增強(qiáng)的現(xiàn)象。的電磁波，因此電磁波強(qiáng)度增強(qiáng)的現(xiàn)象。 Boltzmann分布表明，在平衡狀態(tài)下，高低能級(jí)上的粒子數(shù)分布分布表明，在平衡狀態(tài)下，高低能級(jí)上的粒子數(shù)分布由下式?jīng)Q定：由下式?jīng)Q定： 自發(fā)輻射自發(fā)輻射的幾率與能級(jí)差

11、成正比的幾率與能級(jí)差成正比 從激發(fā)狀態(tài)恢復(fù)到從激發(fā)狀態(tài)恢復(fù)到Boltzmann平衡的過程就是平衡的過程就是馳豫過程馳豫過程ElkThN = e N縱向馳豫是自旋的原子核與周圍分子（晶格）之間交換縱向馳豫是自旋的原子核與周圍分子（晶格）之間交換能量的過程，磁性核的能量隨之降低能量的過程，磁性核的能量隨之降低縱向馳豫的結(jié)果：高能級(jí)的核數(shù)目減少，就整個(gè)自旋體縱向馳豫的結(jié)果：高能級(jí)的核數(shù)目減少，就整個(gè)自旋體系來說，總能量下降系來說，總能量下降縱向馳豫過程所經(jīng)歷的時(shí)間用縱向馳豫過程所經(jīng)歷的時(shí)間用T1表示，表示，T1越小、縱向馳越小、縱向馳豫過程的效率越高，越有利于核磁共振信號(hào)的測(cè)定。豫過程的效率越高，越

12、有利于核磁共振信號(hào)的測(cè)定。 縱向馳豫又稱自旋縱向馳豫又稱自旋-晶格馳豫晶格馳豫（spin-lattice relaxation）或）或 T1馳豫馳豫晶格是泛指包含有自旋核的整個(gè)自旋分子體系，也可以說它是構(gòu)成質(zhì)子和原子的外在環(huán)境液體晶格本身也在運(yùn)動(dòng)，液體中組成晶格的原子和分子主要有旋轉(zhuǎn)、振動(dòng)和平移三種熱運(yùn)動(dòng)方式。由此而產(chǎn)生瞬息萬(wàn)變的、具有各種頻率的交變磁場(chǎng)如果其中之一的頻率與某一自旋核的進(jìn)動(dòng)頻率相同，處于高能態(tài)上的核就有可能把能量轉(zhuǎn)移給這個(gè)交變磁場(chǎng)，即傳遞到晶格中去，自身則弛豫到低能態(tài)這種保持玻爾茲曼過剩的機(jī)理叫自旋-晶格弛豫 自旋核與自旋核之間進(jìn)行能量交換的過程即自旋的原子自旋核與自旋核之間進(jìn)

13、行能量交換的過程即自旋的原子核進(jìn)動(dòng)相位的一致性逐漸散相的過程，其快慢與周圍核進(jìn)動(dòng)相位的一致性逐漸散相的過程，其快慢與周圍同種核的均勻性有關(guān)同種核的均勻性有關(guān)橫向弛豫的結(jié)果：交換能量的兩個(gè)核的取向被掉換，各橫向弛豫的結(jié)果：交換能量的兩個(gè)核的取向被掉換，各種能級(jí)的核數(shù)目不變，核體系的總能量不變。種能級(jí)的核數(shù)目不變，核體系的總能量不變。橫向馳豫過程所需時(shí)間以橫向馳豫過程所需時(shí)間以T2表示，一般的氣體及液體樣表示，一般的氣體及液體樣品品T2為為1秒左右。秒左右。馳豫時(shí)間決定了核在高能級(jí)上的平均壽命馳豫時(shí)間決定了核在高能級(jí)上的平均壽命T，由由 于于 ，所以，所以T取決于取決于T1及及T2之較小者。之較小

14、者。12111TTT橫向馳豫又稱自旋橫向馳豫又稱自旋-自旋馳豫自旋馳豫（spin-spin relaxation）或）或 T2馳豫馳豫 橫向馳豫橫向馳豫相位發(fā)散的過程相位發(fā)散的過程橫向馳豫過程中，各種取向的核總數(shù)（統(tǒng)計(jì)意義上）沒有發(fā)生變化。只是一個(gè)相位發(fā)散的過程。相位發(fā)散在理想的均勻磁場(chǎng)中，所有被激發(fā)的核都具有相同的進(jìn)動(dòng)頻率。（激發(fā)瞬間）整齊地震蕩某一頻率上的質(zhì)子群的進(jìn)動(dòng)頻率（在自旋自旋耦合的作用下）發(fā)生變化，導(dǎo)致頻散，失去同步，進(jìn)而產(chǎn)生相散。局部磁場(chǎng)的非均勻性（如H20形成的偶極子場(chǎng)）會(huì)改變質(zhì)子的進(jìn)動(dòng)頻率，進(jìn)而加速相散，加快橫向馳豫。 關(guān)閉射頻電磁波后，樣品的宏觀磁化矢量(縱向磁化矢量和橫向

15、磁化矢量)將恢復(fù)到加射頻電磁波之前的平衡狀態(tài)，這一恢復(fù)狀態(tài)的過程稱為弛豫（T1弛豫和T2弛豫），該恢復(fù)過程的快慢用弛豫時(shí)間描述(相應(yīng)的有T1弛豫時(shí)間和T2弛豫時(shí)間) 。弛豫過程以 90硬脈沖為例 自旋-晶格弛豫時(shí)間（T1）核磁共振中，自旋體系因受到射頻波的激勵(lì)而失去平衡射頻場(chǎng)關(guān)斷后它又借自旋-晶格弛豫而恢復(fù)玻爾茲曼平衡。核系統(tǒng)這種從共振激發(fā)到恢復(fù)平衡所需要的時(shí)間稱為自旋-晶格弛豫時(shí)間在生物組織中， 的值在幾百毫秒到數(shù)秒之間1T縱向恢復(fù)時(shí)間T1是由于被激發(fā)的反平行于靜磁場(chǎng)的質(zhì)子恢復(fù)到平行狀態(tài)，所以縱向磁化增大。弛豫快慢遵循指數(shù)遞增規(guī)律，把從0增大到最大值的63%的所需時(shí)間稱定義為縱向馳豫時(shí)間(T

16、1)。T1與靜磁場(chǎng)的強(qiáng)度大小有關(guān)，一般靜磁場(chǎng)強(qiáng)度越大， T1就大T1長(zhǎng)短取決于組織進(jìn)行能量傳遞的有效性。一般大分子（如生物蛋白）和小分子（如水）由于共振頻率與拉莫爾頻率差別較大，對(duì)能量傳遞有效性差，因此T1較長(zhǎng)。中等分子（如脂肪）的共振頻率接近于拉莫爾頻率，能量傳遞越有效，因此T1較短。影響T1時(shí)間的因素自旋-自旋弛豫時(shí)間（T2） 自旋-自旋弛豫的特點(diǎn)是能量交換在相同的自旋核之間進(jìn)行，因而弛豫的效率非常高。 生物組織的T2值在30150ms之間。 可見一般情況下T1T2（T1約為T2的410 倍）。 橫向恢復(fù)時(shí)間T2是由于相位同步的質(zhì)子又開始變得不同步,所以橫向磁化減小。弛豫快慢遵循指數(shù)遞減規(guī)

17、律，把從最大下降到最大值的37%的時(shí)間定義為橫向馳豫時(shí)間(T2)。a、射頻結(jié)束瞬間，橫向磁化達(dá)到最大,進(jìn)動(dòng)相位一致b、c、內(nèi)部小磁場(chǎng)的不均勻性使得進(jìn)動(dòng)相位分散，橫向磁化矢量逐漸減小d 、最終相位完全分散，橫向磁化矢量為零abcdu不同成分和結(jié)構(gòu)的組織T2不同，例如水的T2值要比固體的T2值長(zhǎng)。uT2與磁場(chǎng)強(qiáng)度無關(guān)。uT2的長(zhǎng)短取決于組織內(nèi)部的局部小磁場(chǎng)的均勻性對(duì)小磁化散相的有效性。u一般組織分子的大小均勻性越好（如水），散相效果越差，T2越長(zhǎng)u組織分子的大小越不均勻（如肌肉），散相越快，T2越短影響影響T T2 2的因素的因素幾種常見組織在不同場(chǎng)強(qiáng)下的T1（ms），T2（ms）及質(zhì)子密度值組織

18、組織T1T2質(zhì)子密度質(zhì)子密度(%)0.2T1.0T1.5T脂肪脂肪240-609.6白質(zhì)白質(zhì)3906207187610.6灰質(zhì)灰質(zhì)4908109989110.6腦脊液腦脊液14002500300014010.8肌肉肌肉370730860509.3 弛豫時(shí)間T1和T2的長(zhǎng)短反映了自旋核周圍的環(huán)境情況。（1）場(chǎng)強(qiáng)依賴性（沒有理想的均勻B0）;（2）與晶格的分子大小、物理狀態(tài)等有關(guān)；（3）溫度依賴性。影響弛豫時(shí)間的總因素在MRI中T1和T2時(shí)間的測(cè)定，其意義遠(yuǎn)不如X射線CT掃描中CT值測(cè)定的意義大（T1和T2僅可作為鑒別診斷的參考值）。時(shí)域: 02/0( )itt TS tM ee頻域: 02002

19、2220022( )( )/()11()()()()i tFS t edtMTMiTTFID(Free induction decay )信號(hào)核磁共振的信號(hào)是一個(gè)自由振蕩衰減的信號(hào)核磁共振的信號(hào)是一個(gè)自由振蕩衰減的信號(hào) 宏觀磁化矢量弛豫軌跡通過自由振蕩衰減（FID）信號(hào)確定Larmor頻率 硬脈沖：非選擇性激發(fā)0TPAmpFFT 1FF2FAFFT 軟脈沖：選擇性激發(fā)實(shí)驗(yàn)中測(cè)弛豫時(shí)間的RF脈沖序列 反轉(zhuǎn)恢復(fù)序列測(cè)T1 CPMG序列T2反轉(zhuǎn)恢復(fù)序列測(cè)T10100zzztMMdMdtTMM 10(12)tTzMeMxyzd10(12)tTzMeMT1擬合： CPMG序列T2T2擬合 核磁共振的物理

20、圖象在垂直于主磁場(chǎng) 的方向施加與拉莫爾頻率一致的射頻電磁波 ,則樣品的宏觀磁化矢量在以 為軸進(jìn)動(dòng)的同時(shí), 還以 為軸章動(dòng),使得樣品的宏觀磁化矢量的運(yùn)動(dòng)軌跡為球面螺旋線。0B 1B 0B 1B 空間定位是利用三個(gè)相互垂直、可控的線性梯度磁場(chǎng)結(jié)合選擇性激發(fā)的軟脈沖來實(shí)現(xiàn)。 選層梯度磁場(chǎng)（Gs） 頻率編碼梯度（Gf） 相位編碼梯度 （Gp）核磁共振成像：空間定位數(shù)字灰度圖像是由像素組成，每一個(gè)像素是平等的，且具備兩個(gè)參數(shù)：像素的位置信息-與受檢體的體素信息實(shí)現(xiàn)一一對(duì)應(yīng)-人體內(nèi)的空間位置像素的灰度值-與該體素的某種組織參數(shù)實(shí)現(xiàn)比例對(duì)應(yīng)等效使用，可以互換等效使用，可以互換選層梯度原理圖RFRF的頻帶寬度

21、與梯度場(chǎng)強(qiáng)度共同決定層厚的頻帶寬度與梯度場(chǎng)強(qiáng)度共同決定層厚選層的厚度（層厚）取決于兩個(gè)因素：選層梯度的強(qiáng)度（梯度場(chǎng)的斜率）選層梯度的強(qiáng)度（梯度場(chǎng)的斜率） 激勵(lì)射頻的頻率范圍（射頻帶寬）激勵(lì)射頻的頻率范圍（射頻帶寬）層厚與射頻帶寬成正相關(guān)：射頻頻率范圍越大，能夠激發(fā)的質(zhì)子層面越厚，反之越薄頻率編碼原理圖沿選定層面內(nèi)的沿選定層面內(nèi)的X方向疊加一線性梯度（方向疊加一線性梯度（Gf）磁場(chǎng)，可使沿）磁場(chǎng)，可使沿X方向質(zhì)子所處方向質(zhì)子所處磁場(chǎng)線性變化，從而共振頻率線性變化，將采集的信號(hào)經(jīng)傅里葉變換即可磁場(chǎng)線性變化，從而共振頻率線性變化，將采集的信號(hào)經(jīng)傅里葉變換即可得到信號(hào)頻率與得到信號(hào)頻率與X方向位置的線

22、性一一對(duì)應(yīng)關(guān)系方向位置的線性一一對(duì)應(yīng)關(guān)系相位編碼原理示意圖任意兩個(gè)體素內(nèi)的質(zhì)子不可能具有完全相同的頻率和相位，二者最多只能有一個(gè)參數(shù)是相同的。還有一些梯度場(chǎng)不起空間定位作用，主要有：相位平衡梯度，快速散像梯度，重聚相速度核磁共振圖像（核磁共振圖像（MRI）重建）重建核磁共振成像的種類：核磁共振成像的種類：T1成像、成像、T2成像、密度成像成像、密度成像12/21121221(,)()(1)TR TTE TS TE TRN HeeTETTRTTTETTRTTTETTRT密度加權(quán)：，加權(quán)像：，加權(quán)像：，圖像重建算法： FFT 自旋回波序列信號(hào)：自旋回波序列信號(hào)： 將人體組織所發(fā)出的微弱的核磁共振信

23、號(hào)重建成一幅二維斷面圖像的方法將人體組織所發(fā)出的微弱的核磁共振信號(hào)重建成一幅二維斷面圖像的方法點(diǎn)成像法：對(duì)每個(gè)組織體素信號(hào)逐一進(jìn)行測(cè)量成像的方法（敏感點(diǎn)法和場(chǎng)聚焦法）點(diǎn)成像法：對(duì)每個(gè)組織體素信號(hào)逐一進(jìn)行測(cè)量成像的方法（敏感點(diǎn)法和場(chǎng)聚焦法）線成像法：一次采集一條掃描線數(shù)據(jù)的方法（敏感線，線掃描及多線掃描，化學(xué)位移）線成像法：一次采集一條掃描線數(shù)據(jù)的方法（敏感線，線掃描及多線掃描，化學(xué)位移）面成像法：同時(shí)采集整個(gè)斷面數(shù)據(jù)的方法（投影重建法，各種平面法，面成像法：同時(shí)采集整個(gè)斷面數(shù)據(jù)的方法（投影重建法，各種平面法，2D-FFT變換）變換）體積成像法：施加兩維的相位編碼梯度和一維的頻率編碼梯度同時(shí)對(duì)組

24、織進(jìn)行整個(gè)三維體積成像法：施加兩維的相位編碼梯度和一維的頻率編碼梯度同時(shí)對(duì)組織進(jìn)行整個(gè)三維 體積的數(shù)據(jù)采集和成像方法（不使用選層梯度進(jìn)行面的選擇）體積的數(shù)據(jù)采集和成像方法（不使用選層梯度進(jìn)行面的選擇） K空間空間核磁共振成像圖像重建二維成像是用方向正交的相位二維成像是用方向正交的相位編碼梯度和頻率編碼梯度進(jìn)行編碼梯度和頻率編碼梯度進(jìn)行空間編碼空間編碼三維成像是利用三個(gè)相互正交三維成像是利用三個(gè)相互正交的磁場(chǎng)梯度實(shí)現(xiàn)空間編碼，它的磁場(chǎng)梯度實(shí)現(xiàn)空間編碼，它增加一個(gè)與層面方向垂直的相增加一個(gè)與層面方向垂直的相位編碼梯度以實(shí)現(xiàn)第三個(gè)方向位編碼梯度以實(shí)現(xiàn)第三個(gè)方向上的空間編碼。一次性激勵(lì)整上的空間編碼。

25、一次性激勵(lì)整個(gè)成像容積個(gè)成像容積三維圖像重建或容積成像是通三維圖像重建或容積成像是通過擴(kuò)展二維成像平面中的空間過擴(kuò)展二維成像平面中的空間編碼方向來實(shí)現(xiàn)的編碼方向來實(shí)現(xiàn)的成像面術(shù)語(yǔ)矢狀面(Sagittal plane) : Slice=0 冠狀面(Coronal plane): Slice=1 橫斷面(Transverse plane): Slice=2 Z方向 核磁共振成像系統(tǒng)根據(jù)核磁共振的基本原理結(jié)合計(jì)算機(jī)斷層圖像重建原理而開發(fā)的一種影像診斷設(shè)備根據(jù)核磁共振的基本原理結(jié)合計(jì)算機(jī)斷層圖像重建原理而開發(fā)的一種影像診斷設(shè)備磁體子系統(tǒng)磁體子系統(tǒng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)射頻子系統(tǒng)射頻子系統(tǒng)梯度場(chǎng)子系統(tǒng)梯度

26、場(chǎng)子系統(tǒng)掃描控制子系統(tǒng)掃描控制子系統(tǒng)譜儀子系統(tǒng)譜儀子系統(tǒng)核磁共振的體系結(jié)構(gòu)核磁共振的體系結(jié)構(gòu)場(chǎng)強(qiáng)大小 高場(chǎng) 1.0T 中場(chǎng) 0.5TM1.0T 低場(chǎng) 65 cm, 但太大增大逸散磁場(chǎng)，降低均勻性射頻子系統(tǒng)射頻子系統(tǒng)射頻發(fā)射單元射頻發(fā)射單元信號(hào)接收單元信號(hào)接收單元射頻線圈的主要性能指標(biāo)：信噪比、靈敏度、射頻均勻性、品質(zhì)因素、填充系數(shù)、有效范圍射頻線圈的主要性能指標(biāo)：信噪比、靈敏度、射頻均勻性、品質(zhì)因素、填充系數(shù)、有效范圍梯度磁場(chǎng)子系統(tǒng)梯度磁場(chǎng)子系統(tǒng)層面選擇、頻率編碼、相位編碼層面選擇、頻率編碼、相位編碼梯度磁場(chǎng)的主要參數(shù)：線性、均勻容積、梯度磁場(chǎng)的啟動(dòng)時(shí)間、梯度磁場(chǎng)的強(qiáng)度梯度磁場(chǎng)的主要參數(shù)：線性

27、、均勻容積、梯度磁場(chǎng)的啟動(dòng)時(shí)間、梯度磁場(chǎng)的強(qiáng)度譜儀及計(jì)算機(jī)系譜儀及計(jì)算機(jī)系統(tǒng)統(tǒng)自旋回波序列成像杭椒的T1成像空間分辨：0.15mm u硬脈沖FID確定Larmor頻率及 90、 180 硬 脈沖 的脈寬 (水加玉米樣品)u反轉(zhuǎn)恢復(fù)序列、CPMG序列測(cè)量T1、T2 (水加玉樣品) u 軟脈沖射頻寬度（水加玉米樣品）u核磁共振成像：自旋回波序列 （玉米、花生等）實(shí)實(shí) 驗(yàn)驗(yàn) 內(nèi)內(nèi) 容容實(shí)驗(yàn)要點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)樣品：純水（結(jié)構(gòu)單一、信號(hào)強(qiáng)）測(cè)化學(xué)位移時(shí)，用小口徑試管時(shí)分辨更好探頭上小孔用于調(diào)諧，用網(wǎng)絡(luò)分析儀監(jiān)測(cè)，可將現(xiàn)有譜儀改造成氟譜電子勻場(chǎng)時(shí)，對(duì)水樣品的FID信號(hào)，不要有鼓包成像時(shí)D0取200毫秒，快速成像D1

28、、SW、NE1之間有比例關(guān)系，默認(rèn)比例：1000微秒：100kHz：128GxAmp(%)、 GyAmp(%)、 GzAmp(%)為三個(gè)方向的梯度值，該值越大，則梯度越大，相應(yīng)的選層越薄，此時(shí)RG可取大些反演過程中用對(duì)數(shù)布點(diǎn)，不要用均勻布點(diǎn)實(shí)驗(yàn)前請(qǐng)認(rèn)真閱讀注意事項(xiàng)！實(shí)驗(yàn)前請(qǐng)認(rèn)真閱讀注意事項(xiàng)！思考題 產(chǎn)生NMR共振的基本關(guān)系是什么？怎樣滿足這一關(guān)系？ NMR實(shí)驗(yàn)中共用了幾種磁場(chǎng)？各起什么作用？附附 錄錄 縮短成像時(shí)間 提高圖像質(zhì)量 降低成像費(fèi)用 更舒適、人性化的受檢環(huán)境 原理方面：開發(fā)研究新的成像參數(shù)，溫度、壓強(qiáng)、 導(dǎo)電率、粘滯度、彈性等 軟件方面：開發(fā)新的脈沖序列 硬件方面：高溫超導(dǎo)材料研究、

29、4K技術(shù)、高靈敏 線圈研發(fā)等 應(yīng)用技術(shù)方面：血管造影技術(shù)、心臟電影、介入 MRI治療、增強(qiáng)劑技術(shù)等 fMRI:功能磁共振成像，主要指腦功能磁共振成像 MRS:磁共振波譜分析，化學(xué)位移、核磁矩、元素確定、 體內(nèi)化學(xué)成分分析。 新的成像核素的開發(fā)：如31P專用小型磁共振的開發(fā)，如 關(guān)節(jié)磁共振、站立式磁共振 主要主要MRIMRI廠家廠家國(guó)際: PHILIPS G.E SIEMENS HITACHI MARCONI ( 原PICHER) TOSHIBA國(guó)內(nèi): 東大阿爾派(沈陽(yáng)) 安科(深圳) 麥迪特(深圳) 鑫高益(寧波) 萬(wàn)東(北京) 威達(dá)（廣東） MRI: Magnetic Resonance Imaging宏觀弛豫通常是指磁化強(qiáng)度矢量M的弛豫過程（relaxation process）。它是醫(yī)學(xué)磁共振成像中所說的弛豫，是上述兩種弛豫的宏觀反應(yīng)。M弛豫的時(shí)間常數(shù)T1和T2就是上面所說的T1和T2。 處于熱平衡的核系統(tǒng)，受外界作用，磁化強(qiáng)度矢量M 會(huì)偏離平衡位置一個(gè)角度。 外場(chǎng)停止后，受激核系統(tǒng)從受激的不平衡態(tài)向平衡 態(tài)恢復(fù)的過程稱為弛豫過程。 M的弛豫過程就是核系統(tǒng)的弛豫過程。磁化強(qiáng)度矢量的弛豫過程磁化強(qiáng)度矢量M的弛豫應(yīng)該包括兩個(gè)方面：一、Mz，即縱向分量的恢復(fù)。稱為縱向弛豫（T1）。二、Mxy，即橫向分量的消失。稱為橫向弛豫（T2