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MRI扫描仪MagneticResonanceImagingScanner NMR NuclearMagneticResonance NMR 处于静磁场中的原子核系统受到一定频率的电磁波作用时 将在它们的磁能级间产生共振跃迁 形成共振 然后将所吸收的能量以电磁波形式释放能量 能量释放的速度与原子核所处的环境有关 NMR NuclearMagneticResonance 此现象由Standford的F Bloch和Harvard的E M Purcell于1946年同时发现 由于NMR在物理与化学应用中具有重大意义 他们于1952年获得诺贝尔物理奖 CT 与组织的原子序数 电子密度及组织密度有关 能反映组织解剖学信息超声 组织界面处的不同声阻反射核医学 利用组织对放射示踪剂不同吸收能力 显示其空间分布情况 用于显示糖代谢 血流量 结合受体 氧代谢情况MRI 原子核的弛豫特性 反映原子核密度 运动状态 生理环境 医学图像种类与成像特点 MRI MRI是根据生物体磁性核 氢 在磁场中的表现特性而进行成像的技术 MRI的应用基础为NMR 物质磁性和磁场有关的共振现象 射频波与有磁矩的核系统在外磁场中相互作用表现出来的共振特性 本质为一种能级间跃迁的量子效应 用于研究物质的微观结构 MRI扫描仪 MRI特点 MRI无损伤性MRI能提供组织化学信息 生理环境参数MRI有鲜明的软组织对比 多参数成像无骨骼伪影干扰 在脑 骨骼系统成像优于CT常规扫描以轴位为主 可选用矢状和冠状位可进行扩散与灌注成像 MRI特点 T1像对不同软组织结构有良好的对比度T2像用于显示病变组织无需用造影剂就可以显示血管 心腔空间分辨率较CT差 成像速度慢 运动性器官成像质量不如CT体内有金属异物 早期孕妇 任娠前三个月之内 不能进行MR成像 MRI历史 1946 51发现NMR现象 奠定理论和实验基础1951 60连续波谱仪 测定化学物质波谱1960 73FT NMR脉冲波谱仪 可测量13C谱1971年Damadian 纽约卅立大学 发现恶性组织的T1延长1973年Lauterbur 纽约卅立大学 提出梯度场理论并获得第一幅水管MR像 MRI历史 1974 78年英国诺丁汉Nottingham与阿伯丁大学Aberdeen研制MRI 78年5月获人颅脑像和获腹部像1981 82临床应用1982年MRI商品化GE Piker Siemens Philips1983 84美国FDA获准进入市场 原子核在磁场中运动像 陀螺 除了自身的旋转外 还绕外磁场作旋转 进动 原子核在外磁场中的运动 原子核的磁矩 磁矩就是指磁性 用 表示 并非所有的核都具有磁性 h 2 为旋磁比 1H的 42 58MHz T 具有磁性的原子核 必须满足以下的条件 而无磁性核如 核的质子数或中子数为奇数 如 原子核的磁性 原子核在外磁场中磁化 B 0B 0 无外磁场时 原子核排列是无序的 总体并不显示磁性 若存在外磁场时 原子核 H 只能按两个方向进行定向排列 总体体现磁性 沿着磁场方向排列的原子核称 平行状态原子核逆着磁场方向排列的原子核称 反平行状态原子核顺磁场排列原子的能量比逆磁场排列原子能量小 B 0B 0 质子处于主磁场B0中 氢核的磁矩就与主磁场发生相互作用 而处一个稳定的状态 氢核不能随意取向 它的能量是量化的 平行状态原子核 平行状态原子核 能量差为 所以B0越大 质子之间能量差也越大 MRI图像信噪比也就越好 原子核在外磁场中量化 Boltzmann能量分布原理 其中k玻尔兹曼常数 T为绝对温度 在常温稳定情况下 处于低能量的粒子数多于处于高能量的粒子数 当场强为1 5T时 低能级的数目只比高能级多8 2 000 000个 两个方向的净自旋产生的磁场称为净磁化 或磁化矢量 所以磁化矢量是十分微弱 射频脉冲激励 在主磁场作用的基础上 在XOY平面内的OX轴射出一个射频场B1 为了使核系统能吸收射频场发出的能量 射频场的能量E必须与质子系统的能级差 E完全相等 E E 拉莫 Lamor 公式 是磁共振基本公式 称拉莫 Lamor 公式 要求系统达到共振时 激励射频场的频率 r必须与质子系统的共振频率 0相同 0与共振核和磁场强度有关 B0为主磁场强度 单位Telsa1Telsa 10 000Gauss约为地球磁场20 000倍 M称为磁化矢量强度 M0称为稳定状态时的磁化矢