磁共振成像基本原理ppt课件.ppt

,磁共振成像基本原理,1,MRI基本原理,难以理解,非常重要,非常重要,2,学习MRI前应该掌握的知识,电学磁学量子力学高等数学,初中数学初中物理加减乘除平方开方,3,磁共振成像基本原理,一个放射科医生对磁共振成像的理解,4,一、MRI扫描仪的基本硬件构成,5,一般的MRI仪由以下几部分组成主磁体梯度线圈脉冲线圈计算机系统其他辅助设备,6,1、主磁体,分类磁场强度磁场均匀度,7,MRI按磁场产生方式分类,永磁,电磁,常导,超导,主磁体,0.35T永磁磁体,1.5T超导磁体,8,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,OpenMark3000,9,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：0.5T1.0T高场:1.0T2.0T（1.0T、1.5T、2.0T）超高场强：大于2.0T（3.0T、4.7T、7T）,10,高斯（gauss,G）。Gauss(1777-1855),1高斯为距离5安培电流的直导线1厘米处检测到的磁场强度,德国著名数学家，于1832年首次测量了地球的磁场。,5安培,1厘米,1高斯,11,地球的磁场强度分布图,12,特斯拉（Tesla,T）NikolaTesla(1857-1943),奥地利电器工程师，物理学家，旋转磁场原理及其应用的先驱者之一。,1T=10000G,13,主磁场的均匀度MRI要求磁场高度均匀，?空间定位需要频谱分析（各种代谢物之间的共振频率相差极小）脂肪抑制（脂肪和水分子中的氢质子共振频率很接近）,14,50厘米球表面均匀度应该控制在T2,90,重要提示,不同组织有着不同质子密度横向(T2)弛豫速度纵向(T1)弛豫速度这是MRI显示解剖结构和病变的基础,？,91,5、磁共振“加权成像”,T1WI,T2WI,PD,92,所谓的加权就是“重点突出”的意思T1加权成像（T1WI）-突出组织T1弛豫（纵向弛豫）差别T2加权成像（T2WI）-突出组织T2弛豫（横向弛豫）差别质子密度加权成像（PD）突出组织氢质子含量差别,何为加权？,93,MR不能检测到纵向磁化矢量，但能检测到旋转的横向磁化矢量,MR只能采集旋转的横向磁化矢量,94,在任何序列图像上，信号采集时刻旋转横向的磁化矢量越大，MR信号越强,95,T2加权成像（T2WI),T2值小横向磁化矢量减少快残留的横向磁化矢量小MR信号低（黑）T2值大横向磁化矢量减少慢残留的横向磁化矢量大MR信号高（白）水T2值约为1600毫秒MR信号高脑T2值约为100毫秒MR信号低,反映组织横向弛豫的快慢！,96,T2WI,97,T1加权成像(T1WI),T1值越小纵向磁化矢量恢复越快已经恢复的纵向磁化矢量大MR信号强度越高（白）T1值越大纵向磁化矢量恢复越慢已经恢复的纵向磁化矢量小MR信号强度越低（黑）脂肪的T1值约为250毫秒MR信号高（白）水的T1值约为3000毫秒MR信号低（黑）,反映组织纵向弛豫的快慢！,？,98,T1WI,99,重要提示!,人体大多数病变的T1值、T2值均较相应的正常组织大，因而在T1WI上比正常组织“黑”，在T2WI上比正常组织“白”。,100,6、MRI的空间定位,101,MRI空间定位X轴、Y轴、Z轴三维空间定位层面层厚选择频率编码相位编码,102,由于地球磁场存在从赤道到南北极逐渐减弱的梯度在地球上可根据所处位置的磁场强度来确定其位置,MRI的三维空间定位也通过三个梯度场强来实现,103,层面层厚选择,发射的射频脉冲不可能是单一频率,我们可以控制和调整射频脉冲的带宽,射频脉冲有一定的频率范围（带宽）,CT的层面选择和层厚控制靠床位和准直器,104,层面层厚选择,第一个梯度场,105,106,107,梯度场强不变射频带宽越宽层厚越厚射频带宽不变梯度场强越高层厚越薄,决定层厚的因素梯度场强射频带宽,108,调整射频脉冲的带宽、梯度场强的强度和位置，即可随意选择层面的位置和层厚,109,层面内的空间定位体素（Voxel）像素（Pixel）,MR？,110,MR采集到的每一个信号均含有全层信息必须进行层面内的空间定位编码才能把整个信息分配到各个像素空间定位编码包括频率编码和相位编码,111,频率编码,112,频率编码依靠梯度磁场,带有不同频率的MR信号，通过付立叶转换可以区分,第二个梯度场,113,相位编码,相位编码还是依靠梯度磁场,第三个梯度场,114,相位编码,付立叶转换可区分不同相位的MR信号,付立叶转换只能区分相位相差180度的MR信号,115,付立叶转换只能区分相位相差180度的MR信号,矩阵为256*256的图像需要进行256次相位编码，也即采集256条相位编码线,K空间,116,7、K空间及其特性,K空间为MR图像原始数据的填充储存空间格式，填充后的资料经傅立叶转换，重建出MR图像。,117,SE序列,常规K空间的填充形式（对称、循序填充）,118,K空间的特性,矩阵为256*256的图像需要采集256条相位编码线来完成K空间的填充，K空间的数据点阵与图像的点阵不是一一对应的,K空间中每一个点具有全层信息,119,K空间的特性,K空间具有对称性相位编码方向的镜像对称频率编码方向的对称,120,K空间特性,填充K空间中央区域的相位编码线决定图像的对比填充K空间周边区域的相位编码线决定图像的解剖细节,121,K空间的其他填充方式,122,激发编码,信号采集,K空间填充,付立叶转换,图像显示,123,8、自旋回波序列,124,自旋回波（spinecho，SE）序列结构图,125,90度脉冲激发组织产生横向磁化矢量,SE序列图,180度脉冲的作用？,126,90度激发脉冲关闭后，所产生的横向磁化矢量很快衰减自由感应衰减（FID）,127,横向磁化矢量的衰减是由于质子失相位,128,质子失相位的原因质子小磁场的相互作用造成磁场不均匀（随机）真正的T2弛豫主磁场的不均匀（恒定），后者是造成质子失相位的主要原因,1+2产生的横向磁化矢量衰减实际上为T2*弛豫,180度复相脉冲可以抵消主磁场恒定不均匀造成的信号衰减，从而获得真正的T2弛豫图像,129,180度脉冲可使因主磁场恒定不均匀造成失相质子的相位重聚，产生自旋回波,130,131,复相脉冲的作用模拟,132,T2*与T2的差别,用180度复相脉冲采集回波（MR信号）的序列称为自旋回波序列（SE序列）,133,90,180,回波,TE,TR,TE：回波时间TR：重复时间,SE序列结构,134,TR决定图像的T1成分TE决定图像的T2成分,很长的TR所有的组织T1完全弛豫剔除图像的T1弛豫差别,很短的TE可基本剔除图像的T2成分,135,长TR（2000ms）长TE（50ms）,T2WI,136,Mxy,100%,时间（ms）,选择合适长的TE获得最好的T2对比,T2对比,一般TE选择两种组织生物T2值附近可获得最好的T2对比,137,短TR（200-500ms）短TE（2000ms）短TE（50ms）,长TR（2000ms）、短TE（20ms）,T1WI,