生物醫(yī)學(xué)工程基礎(chǔ)四-生物醫(yī)學(xué)圖象2

生物醫(yī)學(xué)圖象(BiomedicalImaging)生物醫(yī)學(xué)工程基礎(chǔ)（四）核磁共振成象LinJiangli(AssociateProf.)（2019.11）Imagingtechnologiesarechangingthewayscienceisdone(R.P.Crease,Science,Vol.261,July1993)5/14/20241四川大學(xué)材料學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程系核磁共振成象

（MRI：MagneticResonanceImaging）MRI完成于80年代，對(duì)醫(yī)學(xué)成像產(chǎn)生意義深遠(yuǎn)的影響5/14/20242四川大學(xué)材料學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程系核磁共振成象

（MRI：MagneticResonanceImaging）磁共振圖像也是通過計(jì)算機(jī)處理后產(chǎn)生的圖像。與CT不同的是，CT圖中每個(gè)像素的數(shù)值代表的是人體組織中某一個(gè)體素對(duì)X線的衰減；而在磁共振圖像中，每個(gè)像素的值代表的是從某個(gè)體素來的磁共振信號(hào)的強(qiáng)度，它與共振核子的密度有關(guān)。

5/14/20243四川大學(xué)材料學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程系對(duì)人體無創(chuàng)傷、無電離輻射，安全；可以較容易地獲得人體組織不同斷面的圖像圖像分辨率高（分辨率可達(dá)0.5mm）可以不注射造影劑,對(duì)血管成像對(duì)人體可以做出形態(tài)和功能兩方面的診斷（fMRI：磁共振功能成像）MRI的突出優(yōu)點(diǎn)5/14/20244四川大學(xué)材料學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程系主要內(nèi)容MRI的歷史與MRI的概況核磁共振現(xiàn)象馳豫時(shí)間MRI的信號(hào)檢測(cè)核空間定位MRI成像原理MRI成像設(shè)備組成5/14/20245四川大學(xué)材料學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程系一、History核磁共振現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)1946年美國Stanford大學(xué)的FelixBloch費(fèi)利克斯·布洛赫及哈佛大學(xué)EdwardPurcell愛德華·珀塞爾各自首次發(fā)現(xiàn)核磁共振現(xiàn)象，并因此于1952獲得諾貝爾獎(jiǎng)。1950~1970，NMR發(fā)展成為物理與化學(xué)的重要分析儀器。到70年代后期，對(duì)人體的成像才獲得成功5/14/20246四川大學(xué)材料學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程系5/14/20247四川大學(xué)材料學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程系5/14/20248四川大學(xué)材料學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程系History：NMR診斷的想法1971年，美國SUNY-Brooklyn的醫(yī)生RaymondDamadian利用磁共振波譜儀對(duì)小鼠研究，發(fā)現(xiàn)組織與腫瘤的核磁共振T1、T2弛豫時(shí)間不同，癌變組織的T1，T2弛豫時(shí)間比正常組織長；而引發(fā)用NMR診斷的想法。1969，提出MRscanner的設(shè)想；1971，“tumordetectingbyMR”,T1,T21977，第一臺(tái)MRI，1978，F(xiàn)onar公司1980，上市5/14/20249四川大學(xué)材料學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程系History：MRI出現(xiàn)1973--PaulLauterbur（保羅·勞特布爾）首先以小試管樣本示范MRI。他發(fā)表于3/16/1973Nature的論文"Imageformationbyinducedlocalinteraction;examplesemployingmagneticresonance"。Nature的編輯原先將此文退稿，理由是不具有科學(xué)價(jià)值。在此文中，Lauterbur描述了如何用迭加于強(qiáng)磁場(chǎng)上的弱梯度磁場(chǎng)來得到兩支裝水試管的空間位置。5/14/202410四川大學(xué)材料學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程系History：FTMRI1975年，瑞士ETH-Zurich物理化學(xué)教授RichardErnst建議應(yīng)用相位編碼、頻率編碼、Fourier轉(zhuǎn)換之技術(shù)于MRI，而沿用至今。RichardErnst:FTMRI

NobelPrize,1991獲得諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)

5/14/202411四川大學(xué)材料學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程系History：EPI1977年，RaymondDamadian示范全身MRI。1977年，英國Nottingham大學(xué)物理教授PeterMansfield彼得·曼斯菲爾德開發(fā)出回波平面成像(echo-planarimaging,EPI)法，后來發(fā)展到可達(dá)錄像速率(30ms/影像)的成像法。

5/14/202412四川大學(xué)材料學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程系History：MRI走向臨床1980—運(yùn)用Ernst的技術(shù)于人體成像，單一影像約需5min取得。1984年美國FDA批準(zhǔn)核磁共振使用于臨床；1986中國成立安科公司1986—成像時(shí)間縮到約5sec。

1986—開發(fā)出NMR顯微鏡。

1987—用于制作一心臟周期的實(shí)時(shí)影片。1987—美國GE公司完成核磁共振血管影像法(MRA)，不需使用對(duì)比劑便可得到血液流動(dòng)的影像。1993—開發(fā)出功能MRI(fMRI)，用于觀察人腦各部位的功能。5/14/202413四川大學(xué)材料學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程系TheNobelPrizeinPhysiologyorMedicine2019PaulC.Lauterbur保羅·勞特布爾UniversityofIllinois

Urbana,IL,USAPeterMansfield

彼得·曼斯菲爾德UniversityofNottingham,SchoolofPhysicsandAstronomy

Nottingham,UnitedKingdom5/14/202414四川大學(xué)材料學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程系PaulC.Lauterbur–PrizeAwardPhoto

SirPeterMansfield–PrizeAwardPhoto10/6,20195/14/202415四川大學(xué)材料學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程系2019年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)成果正確而及時(shí)的診斷對(duì)于患者而言至關(guān)重要。核磁共振成像技術(shù)的普及挽救了很多患者的生命。這種方法精確度高，可以獲得患者身體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的立體圖像。根據(jù)現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)結(jié)果，它對(duì)身體沒有損害。2019年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)表彰的就是這一領(lǐng)域的奠基性成果。瑞典卡羅林斯卡醫(yī)學(xué)院６日決定，把2019年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)授予現(xiàn)年74歲的美國科學(xué)家保羅·勞特布爾和現(xiàn)年70歲的英國科學(xué)家彼得·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。諾貝爾獎(jiǎng)評(píng)選委員會(huì)認(rèn)為，用一種精確的、非入侵的方法對(duì)人體內(nèi)部器官進(jìn)行成像，對(duì)于醫(yī)學(xué)診斷、治療和康復(fù)非常重要。這兩位科學(xué)家的成果對(duì)核磁共振成像技術(shù)的問世起到了奠基性的作用。5/14/202416四川大學(xué)材料學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程系2019年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)成果原子是由電子和原子核組成的。原子核帶正電，它們可以在磁場(chǎng)中旋轉(zhuǎn)。磁場(chǎng)的強(qiáng)度和方向決定原子核旋轉(zhuǎn)的頻率和方向。在磁場(chǎng)中旋轉(zhuǎn)的原子核有一個(gè)特點(diǎn)，即可以吸收頻率與其旋轉(zhuǎn)頻率相同的電磁波，使原子核的能量增加，當(dāng)原子核恢復(fù)原狀時(shí)，就會(huì)把多余的能量以電磁波的形式釋放出來。這一現(xiàn)象如同拉小提琴時(shí)琴弓與琴弦的共振一樣，因而被成為核磁共振。1946年美國科學(xué)家費(fèi)利克斯·布洛赫和愛德華·珀塞爾首先發(fā)現(xiàn)了核磁共振現(xiàn)象，他們因此獲得了1952年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。核磁共振現(xiàn)象為成像技術(shù)提供了一種新思路。物質(zhì)是由原子組成的，而原子的主要部分是原子核。如果把物體放置在磁場(chǎng)中，用適當(dāng)?shù)碾姶挪ㄕ丈渌?，然后分析它釋放的電磁波就可以得知?gòu)成這一物體的原子核的位置和種類，據(jù)此可以繪制成物體內(nèi)部的精確立體圖像。如果把這種技術(shù)用于人體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的成像，就可獲得一種非常重要的診斷工具。

5/14/202417四川大學(xué)材料學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程系2019年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)成果然而從原理到實(shí)際應(yīng)用往往有漫長的距離。20世紀(jì)70年代初期，核磁共振成像技術(shù)研究才取得了突破。1973年，美國科學(xué)家保羅·勞特布爾發(fā)現(xiàn)，把物體放置在一個(gè)穩(wěn)定的磁場(chǎng)中，然后再加上一個(gè)不均勻的磁場(chǎng)（即有梯度的磁場(chǎng)），再用適當(dāng)?shù)碾姶挪ㄕ丈溥@一物體，這樣根據(jù)物體釋放出的電磁波就可以繪制成物體某個(gè)截面的內(nèi)部圖像。隨后，英國科學(xué)家彼得·曼斯菲爾德又進(jìn)一步驗(yàn)證和改進(jìn)了這種方法，并發(fā)現(xiàn)不均勻磁場(chǎng)的快速變化可以使上述方法能更快地繪制成物體內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖像。此外，他還證明了可以用數(shù)學(xué)方法分析這種方法獲得的數(shù)據(jù)，為利用計(jì)算機(jī)快速繪制圖像奠定了基礎(chǔ)。在這兩位科學(xué)家成果的基礎(chǔ)上，第一臺(tái)醫(yī)用核磁共振成像儀于20世紀(jì)80年代初問世。后來，為了避免人們把這種技術(shù)誤解為核技術(shù)，一些科學(xué)家把核磁共振成像技術(shù)的“核”字去掉，稱為其為“磁共振成像技術(shù)”，英文縮寫即MRI。5/14/202418四川大學(xué)材料學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程系2019年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)成果核磁共振成像技術(shù)的最大優(yōu)點(diǎn)是能夠在對(duì)身體沒有損害的前提下，快速地獲得患者身體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的高精確度立體圖像。利用這種技術(shù)，可以診斷以前無法診斷的疾病，特別是腦和脊髓部位的病變；可以為患者需要手術(shù)的部位準(zhǔn)確定位，特別是腦手術(shù)更離不開這種定位手段；可以更準(zhǔn)確地跟蹤患者體內(nèi)的癌變情況，為更好地治療癌癥奠定基礎(chǔ)。此外，由于使用這種技術(shù)時(shí)不直接接觸被診斷者的身體，因而還可以減輕患者的痛苦。目前核磁共振成像儀在全世界得到初步普及，已成為最重要的診斷工具之一。2019年，全世界使用的核磁共振成像儀共有2.2萬臺(tái)，利用它們共進(jìn)行了約6000萬人次的檢查。5/14/202419四川大學(xué)材料學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程系第一臺(tái)MRI裝置19775/14/202420四川大學(xué)材料學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程系世界上第一張MRI圖象1978年英國取得了第一幅人體頭部的磁共振圖像；5/14/202421四川大學(xué)材料學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程系MRI：設(shè)備和圖象5/14/202422四川大學(xué)材料學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程系Example：HeadImageBoneandairareinvisible.Fatandmarrow（骨髓）arebright.musclearedark.Bloodvesselsarebright.Greymatterisdarkerthanwhitematter.5/14/202423四川大學(xué)材料學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程系多參數(shù)成像T1ContrastTE=14msTR=400msT2ContrastTE=100msTR=1500msProtonDensityTE=14msTR=1500ms5/14/202424四川大學(xué)材料學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程系多截面成像5/14/202425四川大學(xué)材料學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程系MRA核磁血管造影5/14/202426四川大學(xué)材料學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程系fMRI功能成像5/14/202427四川大學(xué)材料學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程系MR顯微鏡100mm100mm體積分辨率需提高~109

倍5/14/202428四川大學(xué)材料學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程系ExampleofaMRImageACTimageofthebraincomparedtoanMRICTMR5/14/202429四川大學(xué)材料學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程系T1weightedcontrastDarkonT1-weightedimage:

increasedwater,asinedema（水腫）,tumor,infarction（梗塞）,inflammation（炎癥）,infection（感染）FastflowingbloodBrightonT1-weightedimage:

fatprotein-richfluidslowlyflowingbloodT15/14/202430四川大學(xué)材料學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程系T2weightedcontrastincreasedwater,asinedema,tumor,infarction,inflammation,infection,subduralcollectionSlowflowingbloodDarkonT2-weightedimage:lowprotondensity,calcification鈣化,fibrous（纖維化）tissueprotein-richfluidFastflowingbloodT2BrightonT2-weightedimage:5/14/202431四川大學(xué)材料學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程系Contrastbetweennormaltissues:

MRT1&T2weighted;CTTissueMR-T1MR-T2CTBonedarkdarkbrightAirdarkdarkdarkFatbrightbrightdarkWaterdarkbrightdarkT1T2CT5/14/202432四川大學(xué)材料學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程系MRIBrain5/14/202433四川大學(xué)材料學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程系MRIBrainCancer5/14/202434四川大學(xué)材料學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程系MRI3D5/14/202435四川大學(xué)材料學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程系射頻輻射對(duì)機(jī)體是否有不良影響射頻輻射對(duì)機(jī)體會(huì)產(chǎn)生不同程度的不良影響，其影響的大小主要與輻射頻率、電磁場(chǎng)強(qiáng)度，波的性質(zhì)(脈沖或連續(xù)波)、暴露時(shí)間、機(jī)體與輻射源的距離和方位、暴怒部位和大小、組織含水量、有無脂肪層、散熱能力以及有無防護(hù)措施等因素有關(guān)，其中頻率是個(gè)主要的因素。5/14/202436四川大學(xué)材料學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程系不同頻率的射頻電磁波，對(duì)機(jī)體的不良影響也不同，其危害隨頻率的加大而遞增。射頻電磁波按波長主要分為：中、短波頻段(俗稱高頻電磁場(chǎng))和超短波與微波。高頻輻射對(duì)機(jī)體的影響較小，主要影響表現(xiàn)在：引起神經(jīng)衰弱綜合征和心血管系統(tǒng)的植物神經(jīng)功能失調(diào)微波輻射對(duì)機(jī)體的影響較大，其影響主要表現(xiàn)在熱作用和非熱作用兩個(gè)方面。5/14/202437四川大學(xué)材料學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程系二、磁共振現(xiàn)象原子核中包含高速旋轉(zhuǎn)的中子和質(zhì)子移動(dòng)的帶電粒子能夠產(chǎn)生磁場(chǎng)質(zhì)子具有自旋的性質(zhì)，由于質(zhì)子是帶正電的，它的自旋將產(chǎn)生一個(gè)小小的磁場(chǎng)，稱為磁矩。中子具有自旋的性質(zhì)，中子雖然為電中性的，但在它的體積內(nèi)各電荷分量的分布是不均勻的，因此當(dāng)它自旋時(shí)，也能產(chǎn)生磁矩。5/14/202438四川大學(xué)材料學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程系自旋磁矩5/14/202439四川大學(xué)材料學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程系凈自旋當(dāng)原子核中含有奇數(shù)個(gè)中子或奇數(shù)個(gè)質(zhì)子或兩者都為奇數(shù)時(shí)，這個(gè)原子核就存在一個(gè)凈自旋。要想產(chǎn)生磁共振現(xiàn)象，所觀察樣本的原子核必須具有凈自旋。氫的主要同位素（質(zhì)子）在人體中豐度大，而且它的磁矩便于檢測(cè)，因此，常用它來獲得磁共振圖像。5/14/202440四川大學(xué)材料學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程系原子核（質(zhì)子）進(jìn)動(dòng)氫核（質(zhì)子）自旋產(chǎn)生一個(gè)小小的磁場(chǎng)，產(chǎn)生磁矩矢量5/14/202441四川大學(xué)材料學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程系進(jìn)動(dòng)（Spin）與極化（Polarization）無外界作用時(shí)，質(zhì)子自旋，磁矢量朝向隨機(jī)有外界磁場(chǎng)B0作用時(shí)，質(zhì)子會(huì)繞著磁場(chǎng)方向進(jìn)動(dòng)（極化）。進(jìn)動(dòng)的相位存在兩種情況：平行（與B0同向）:低能量,原子數(shù)目多反平行（與B0同向）:高能量,原子數(shù)目少對(duì)齊后產(chǎn)生凈磁矩M5/14/202442四川大學(xué)材料學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程系特例：M位于x-y平面內(nèi)TheInducedsignalinthecoil5/14/202443四川大學(xué)材料學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程系Larmor頻率在外磁場(chǎng)作用下，自旋的質(zhì)子產(chǎn)生進(jìn)動(dòng)進(jìn)動(dòng)頻率稱為Larmor頻率ω=γ*B0γ為旋磁比,是質(zhì)子的固有特性B0=1T,ω=42.58MHzLarmor頻率在射頻（RF）范圍5/14/202444四川大學(xué)材料學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程系凈磁矩（NetMagnetization）不同原子的自旋方向是不同的，故不同原子的磁化方向也不同將M分解為Mz和Mxy不同原子磁矩的平均值稱為凈磁矩若Mxy相互抵消，凈磁矩由Mz給出若Mz=0,凈磁矩為Mxy5/14/202445四川大學(xué)材料學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程系凈磁矩5/14/202446四川大學(xué)材料學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程系核磁共振（NMR）在外加磁場(chǎng)B0作用的同時(shí)，施加脈沖射頻場(chǎng)的作用當(dāng)RF的頻率合適（取決于B0）時(shí)，進(jìn)動(dòng)的相位趨向一致，當(dāng)完全一致時(shí)就發(fā)生核磁共振，原子由低能態(tài)激發(fā)到高能態(tài)共振時(shí)，質(zhì)子大量吸收交變場(chǎng)的能量，同時(shí)向外輻射能量，此即為成像信號(hào)兩種可能的激發(fā)90°脈沖:自旋從平行方向至垂直方向(lowerRF)180°脈沖:自旋從平行方向至反平行方向(higherRF)5/14/202447四川大學(xué)材料學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程系不同原子的核磁共振特性5/14/202448四川大學(xué)材料學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程系馳豫時(shí)間（RelaxationsTimes）脈沖B1作用之后,被激發(fā)的自旋漸漸恢復(fù)到低能態(tài)，同時(shí)向外輻射RF信號(hào)，此過程成為馳豫。MRI通過測(cè)量兩個(gè)馳豫時(shí)間信號(hào)成像T1:90°RF作用之后，Mz恢復(fù)到平衡態(tài)的63%所需要的時(shí)間T2:90°RF作用之后，Mxy衰減到原始靜磁矩的37%所需要的時(shí)間T1和T2對(duì)不同的組織是不同的，因此可以反映解剖結(jié)構(gòu)的信息5/14/202449四川大學(xué)材料學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程系5/14/202450四川大學(xué)材料學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程系5/14/202451四川大學(xué)材料學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程系馳豫是一個(gè)能量轉(zhuǎn)化、恢復(fù)的過程。在弛豫過程中，橫向弛豫和縱向弛豫同時(shí)進(jìn)行。90°脈沖停止之后，凈磁化矢量(M)以螺旋的形式上升，趨向Bo；橫向磁化矢量由最大逐漸變?yōu)榱悖v向磁化矢量則逐漸由零恢復(fù)成最大值。5/14/202452四川大學(xué)材料學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程系不同組織的馳豫時(shí)間5/14/202453四川大學(xué)材料學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程系MRI的信號(hào)檢測(cè)與空間定位需要檢測(cè)3D空間中每一點(diǎn)的T1和T2通過施加梯度磁場(chǎng)定位空間點(diǎn)，并使B0沿z軸方向在z方向施加線性梯度場(chǎng)Gx(與B0相比很小)Z方向的不同點(diǎn)受到不同的磁場(chǎng)(B0+Gx)作用，受激后不同的射頻信號(hào)現(xiàn)代MRI系統(tǒng)有三個(gè)沿坐標(biāo)軸方向的線圈，產(chǎn)生三個(gè)梯度場(chǎng)給出激發(fā)的RF，就可以獲得空間位置5/14/202454四川大學(xué)材料學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程系

因?yàn)槔獱栴l率與磁場(chǎng)強(qiáng)度成正比，因此，如果設(shè)計(jì)一個(gè)外加磁場(chǎng)沿著直角坐標(biāo)的x軸成梯度改變，那么所得到的共振頻率也顯然與體元在x軸的位置有關(guān)。5/14/202455四川大學(xué)材料學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程系用梯度磁場(chǎng)實(shí)現(xiàn)定位空間5/14/202456四川大學(xué)材料學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程系核磁共振成像（MRI）原理將人體置入一個(gè)強(qiáng)磁場(chǎng)中；對(duì)人體施加一個(gè)一定頻率的交變射頻場(chǎng)，使被探測(cè)的質(zhì)子共振并向外輻射能量；在人體周圍的接收線圈中就會(huì)有感應(yīng)電勢(shì)產(chǎn)生；接收到電信號(hào)經(jīng)過計(jì)算機(jī)處理后，得到人體的斷層圖像；圖像灰度代表磁共振信號(hào)的強(qiáng)度及弛豫時(shí)間T1和T2典型的MRI對(duì)氫核（或質(zhì)子）成像氫核在人體組織中普遍存在氫核產(chǎn)生強(qiáng)的磁共振信號(hào)5/14/202457四川大學(xué)材料學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程系BlochEquation若M受某種影響偏離的方向，則M將繞進(jìn)動(dòng)，進(jìn)動(dòng)的角頻率為：微觀宏觀5/14/202458四川大學(xué)材料學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程系MRI成像原理成像方法概述磁共振成像的空間定位層面選擇相位編碼頻率編碼梯度周期與成像時(shí)序圖像重建5/14/202459四川大學(xué)材料學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程系1Dand2DImaging5/14/202460四川大學(xué)材料學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程系梯度場(chǎng)在空間定位中的作用層面方向?qū)用孢x擇梯度相位編碼梯度頻率編碼梯度橫軸面GzGx或GyGy或Gx矢狀面GxGy或GzGz或Gy冠狀面GyGx或GzGz或Gx5/14/202461四川大學(xué)材料學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程系磁共振成像的空間定位－層面選擇應(yīng)用選擇性激發(fā)（SelectiveExcitation）用一個(gè)有限帶寬（窄帶）的射頻脈沖，僅對(duì)共振頻率在該頻帶范圍的質(zhì)子進(jìn)行共振激發(fā)5/14/202462四川大學(xué)材料學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程系5/14/202463四川大學(xué)材料學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程系GradientFields5/14/202464四川大學(xué)材料學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程系相位編碼與頻率編碼5/14/202465四川大學(xué)材料學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程系Sequence

5/14/202466四川大學(xué)材料學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程系Pulsesequence5/14/202467四川大學(xué)材料學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程系MRI:DrivingthroughK-spacekx(t)andky(t)givethepositiontorecordv(t)inK-spaceABCDERFpulseGzGxGy5/14/202468四川大學(xué)材料學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程系Spin-echo5/14/202469四川大學(xué)材料學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程系梯度施加時(shí)序(SE序列為例,采集矩陣128*128)5/14/202470四川大學(xué)材料學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程系WhyCPSpinechomakesanechoThisanimationshowstherotatingframecoordinates.ThetwoRFpulses(p/2&p)tipabouttherotatingxaxis.Thearrowsaremagnetizationatvariouspointsinthesample.Mostarrowsprecessfasterorslowerthantherotatingframe.5/14/202471四川大學(xué)材料學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程系MRI的三要素靜態(tài)磁場(chǎng)梯度磁場(chǎng)射頻電磁場(chǎng)5/14/202472四川大學(xué)材料學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程系靜磁場(chǎng)的作用：在靜磁場(chǎng)B0的作用下，磁軸原為任意取向的自旋質(zhì)子，將依外磁場(chǎng)的方向重新取向，并依拉摩爾方程（LarmourEquation）的規(guī)律，以新的角速度（自旋頻率）自旋，產(chǎn)生自旋質(zhì)子的“進(jìn)動(dòng)”運(yùn)動(dòng)。因此，靜磁場(chǎng)的作用是使自旋質(zhì)子進(jìn)動(dòng)。5/14/202473四川大學(xué)材料學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程系射頻電磁場(chǎng)的作用：具有一定進(jìn)動(dòng)頻率的自旋質(zhì)子，當(dāng)受到相同頻率（