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1 MRI基础简述 2 定义 核磁共振成像 NuclearMagnticResonanceImaging NMRI 简称MRI 是近二十余年发展起来的一种生物磁学核自旋成像技术 即利用原子核在磁场内共振所产生的信号经重建成像的技术 3 MRI的发展 1946年美国斯坦福大学的科学家Bloch和哈佛大学的科学家Purcell分别在两地发现处于静磁场中的具有磁距的原子核在特定的电磁辐射作用下能产生特殊形式的运动并辐射出特定的电磁能量 即核磁共振现象 是MRI的基础 4 1973年 美国纽约州立大学科学家Lauterbur在 Nature 上发表核磁共振成像技术 使核磁共振由物理学领域和化学领域进入了临床医学领域 5 1976年Hinshaw首先实现了人体的手部核磁共振成像 并于1980年推出了世界上首台核磁共振成像商品机 6 MRI的优点 不用含碘造影剂多参数成像 软组织分辨率高对正常人体不具已知的生物学危害多切面 多角度成像 可作任意方向切面的图像不用造影剂即可显示心脏及大血管腔可作功能显像 动态显像以及频谱分析 7 8 MRI的缺点 设备及检查费用高 普及率低扫描时间长 成像速度慢噪声大 空间分辨率低易产生幽闭恐惧症 claustrophobia 肺部及肠道等运动性器官成像效果差伪影多 金属异物的部位不能显示组织内散在点状钙化 骨骼病灶不易显示扫描限制多 不适于急诊和危重病人检查体内植入物或体内磁性物体者不能进入扫描室 9 10 11 MRI成像的基本原理 12 含单数质子或中子的原子核带有一定的电荷 其绕自身的自旋轴转动形成绕核的环形电流 产生电磁效应 有如一个小磁体 这些小磁体的自旋排列无一定规律 但当给予一个外加磁场时 小磁体的自旋轴就会趋向于平行或反平行于该磁场的方向 13 外加磁场中的小磁体以特定的方式绕外加磁场方向旋转 这种旋转称为进动 Precession 进动的频率具有特异性 特定的原子核具有特定的进动频率 称为Larmor频率 其大小取决于外加磁场的强度及特定原子核的性质 14 在均匀的外加磁场中重新排列的自旋质子 在受到与其进动频率相等的外加射频脉冲RF的磁推动力作用下 产生共振现象 即吸收一定的能量脱离外加磁场的束缚跃迁到高能级中在趋于横向的相位下旋转 15 16 在外加的射频脉冲停止后 被激发的原子核能把吸收的能量以电磁波 即MRI信号 的形式逐渐释放出来 能级和相位都恢复到激发前的状态 这一过程称为驰豫过程 RelaxationProcess 而该过程所占用的时间则称为驰豫时间 RelaxationTime 17 原子核将吸收的能量传递到周围 从高能态恢复到低能态所用的时间称为纵向驰豫时间 Longitudinalrelaxationtime 又称自旋 晶格驰豫时间 Spin Latticerelaxationtime 即T1主要反映了分子自然活动频率与Larmor频率的关系 当两者相似或接近时 T1就短 反之T1则长 18 受激发的原子在均匀外磁场中其横向磁化相位维持的时间称为横向驰豫时间 Transverserelaxationtime 又称自旋 自旋驰豫时间 Spin Spinrelaxationtime 即T2 是共振质子间横向磁距相互作用引起的 不涉及能量的传递 19 人体不同器官的正常组织与病理组织的T1 T2是相对固定而又彼此差异的 通过不同的射频脉冲序列激发 收集组织发射MRI信号的频率 或相位 和幅值来计算组织间驰豫时间的差别 这是MRI成像的基