磁共振成像精讲课件

磁共振成像磁共振成像要点MRI发展的背景、历史和现状MRI的特点核磁共振的物理基础MRI的成像原理MRI成像系统的构成其他磁共振成像技术要点MRI发展的背景、历史和现状1946年，E.M.Purcell(哈佛大学)和F.Bloch(斯坦福大学)2个独立小组在几天内各自独立发现核磁共振现象，1952年两人共同获得诺贝尔物理奖BlochStanford大学

（1946）PhysicsReview69,127PurcellMIT,

（1946）PhysicsReview69,37发展历史1946年，E.M.Purcell(哈佛大学)和F.BlocFelixBloch

1905-1983

EdwardMillsPurcell1912-19971952NobelPrizeforPhysicsStanfordUniversityMITFelixBlochEdwardMill1973年，美国纽约州立大学石溪分校教授P.C.Lauterbur提出二维核磁共振成像(MRI)方法，利用磁场梯度解决了空间信息获取的问题Lauterbur,StateUniversityofNewYork

(1973)Nature

242,736Mansfield,NottinghamUniversity(1973)J.Phys.C6,L4221976年实现了人体手部成像，得到第一张人体的MR图像（活体手指），1978年获取第一幅人体头部MR图像1973年，美国纽约州立大学石溪分校教授P.C.LauterLauterbur,1929Mansfied19332003NobelPrizeinPhysiologyorMedicineLauterbur,Mansfied2003NobelPaulC.Lauterbur–PrizeAwardPhoto

SirPeterMansfield–PrizeAwardPhoto10/6,2003PaulC.Lauterbur–SirPeter实事求是地讲，Damadian应该算是最早把核磁共振用于生物医学研究的人之一。早在1970年他便把从人身上切除的肿瘤移植到老鼠身上，并观察到携带肿瘤的老鼠的核磁共振信号发生了变化（1971年《科学》）Damadian的工作直接启发了Lauterbur对成像技术的研究，他在认识到这一发现的医学价值的同时，也敏锐地意识到若不能进行空间上的定位，核磁共振在临床应用的可能性微乎其微（1972年《自然》）

实事求是地讲，Damadian应该算是最早把核磁共振用于生物第一台MRI装置1977第一台MRI装置1977世界上第一张MRI图像Damadian的“用于癌组织检测的设备和方法”世界上第一张MRI图像Damadian的“用于癌组织检测1980：推出世界上首台NMR成像商品机。为与放射性核素检查相区别，改称为磁共振成像(magneticresonancelmaging，MRl)。1983～1984：美国仪器与药物管理局（FDA）批准了4家公司生产的MRI机器上市，标志着核磁共振成像技术的基本成熟和MRI商品阶段的开始。1985：第—军医大学南方医院引进了第一台磁共振成像机

1989：第一台国产核磁共振仪器由中科院安科公司开发成功1980：推出世界上首台NMR成像商品机。为与放射性核素检查磁共振成像(MRI)：把核磁共振原理同空间编码技术结合起来，采用磁场使人体组织成像。成像原理：用一定方法使空间各点磁场强度有规律地变化，核磁共振信号中的不同频率分量即可同一定的空间位置对应，通过一定的数学变换实现核磁共振成像。什么是磁共振成像技术？磁共振成像(MRI)：把核磁共振原理同空间编码技术结合起来，

MRI利用射频（RadioFrequency，RF）电磁波对置于静磁场B中的含有自旋不为零的原子核（1H）的物质进行激发，发生核磁共振，用感应线圈检测技术获得组织弛豫信息和质子密度信息（采集共振信号）用梯度磁场进行空间定位，通过图像重建，形成磁共振成像的方法和技术医学MRI图像中，每个像素代表该位置上的磁共振信号的强度MRI利用射频（RadioFrequency，RF）电磁MRI成像的条件射频脉冲（激发原子核）外加静磁场具有自旋不为零的原子核（受检体）感应线圈梯度磁场计算机产生磁共振检测和接收磁共振信号实现空间定位完成重建，生成图像MRI成像的条件产生磁共振检测和接收磁共振信号实现空间定位完MRI与CT的比较成像机理衰减成像VS共振成像图像中像素的含义衰减系数VS共振信号的强度MRI与CT的比较成像机理MRI成像特点较高的组织对比度和组织分辨力解剖成像，并含有比CT更丰富、更深层次的生物信息，对脑和膀胱、直肠、子宫、阴道、骨、关节、肌肉等软组织分辨率极佳多方位成像能对被检查的部位进行横断面、冠状面、矢状面以及任何斜面成像，且不必变动病人的体位，不会产生CT检测中的伪影；不需注射造影剂横断面冠状面矢状面人体平面MRI成像特点较高的组织对比度和组织分辨力横断面冠状面矢状面

多参数成像获取T1加权像（T1WI）、T2加权像（T2WI）、质子密度加权像（PDWI），在影像上取得组织之间、组织与病变之间在T1、T2、T2*和PD上的信号对比，对显示解剖结构和病变敏感脑白质脑灰质肌肉脑脊液和水脂肪骨皮质骨髓质瓣膜T1WI较高，白灰中等，灰中等，灰低，黑高，白低，黑高，白低，黑T2WI中等，灰较高，白灰中等，灰高，白较高，白灰低，黑中等，灰低，黑多参数成像方法便于区分脑中的灰质与白质，对组织坏死、恶性疾患和退化性疾病的早期诊断效果有极大优越性，其软组织的对比度也更为精确多参数成像脑白质脑灰质肌肉脑脊液和水脂肪骨皮质骨髓质瓣膜T多种特殊成像如各种血管影像、水成像、脂肪抑制成像、血管影像可以显示颅内的大多数血管，可无创性地做出血管性疾病的诊断以射频脉冲作为成像的能量源，不使用电离辐射，对人体安全，无创功能成像弥散成像（DI）灌注成像（PI）血氧水平依赖成像（BOLD）MRI能从分子水平上反映出人体器官失常和早期病变，既具有解剖成像的特点，又反映了组织内部的功能变化，具有功能成像的特点，用于疾病早期诊断多种特殊成像MRI能从分子水平上反映出人体器官MRI的主要局限空间分辨率不及CT常规扫描信号采集时间较长，成像速度慢，不利于为昏迷、危重病人及躁动病人、儿童等做检查禁忌较多装有心脏起搏器、动脉瘤夹、金属假肢等病人不宜进行MRI检查不能对成像参数值进行有效测定，所以不能像CT那样在图像上进行定量分析和诊断。对含氢质子较少的组织，如钙化组织、致密骨骼以及含气的肺部等部位的显示远不如CT，难以对以病理性钙化为特征的病变作诊断；设备成本昂贵，检查费用较高MR技术代替CT技术？MRI的主要局限空间分辨率不及CTMR技术代替CT技术？MRI机与CT机封闭式MRI机开放式MRI机CT机MRI机与CT机封闭式MRI机开放式MRI机CT机各种感应线圈颈部信号接收线圈下肢信号接收线圈躯干信号接收线圈肩部信号接收线圈手腕信号接收部线圈各种感应线圈颈部信号接收线圈下肢信号接收线圈躯干信号接收线圈T1ContrastTE=14msTR=400msT2ContrastTE=100msTR=1500msProtonDensityTE=14msTR=1500ms多参数成像MRI图像T1ContrastT2ContrastProtonDT1ContrastTE=14msTR=400msT2ContrastTE=100msTR=1500msProtonDensityTE=14msTR=1500ms多截面成像T1ContrastT2ContrastProtonDMRA（核磁血管造影）MRA（核磁血管造影）磁共振成像精讲课件fMRI功能成像fMRI功能成像原子核的一般特性质子(proton)，带正电（荷）Z

原子核

中子(neutron)，中性N核磁共振物理基础对同一种元素，质子数是一定的，但是中子数可能有所不同（质子数相同，中子数不同的元素互称为同位素或核素）对某一种化学元素的不同核素在自然界的含量差别很大，而且性质也不同原子核的一般特性核磁共振物理基础对同一种元素，质子数是一定的原子核1H原子核1H原子核的自旋、角动量、进动、磁矩〝自旋〞（spin）：原子核及质子围绕着自身的中轴进行旋转。自旋的速率由核的种类决定原子在自旋时，由于受到重力影响，转动轴与重力方向形成倾角。原子核的自旋、角动量、进动、磁矩带有正电荷的质子的自旋类似于一个小磁体，产生一个与自旋同轴的电磁场，具有大小和方向，磁场的方向可由环形电流的法拉第右手定则确定；自然状态下，质子的排列呈散乱随机状态，不同方向的磁力矩相互抵消，人体不显示磁性具有轴对称的物体在旋转时，关于对称轴的角动量等于物体对轴的转动惯量和转动角速度的乘积O

L带有正电荷的质子的自旋类似于一个小磁体，产生一个与自旋同轴的当外力矩M=0时，角动量L大小和方向将保持不变，若存在非零的外力矩M，角动量则将发生变化，满足在原子绕自身轴线转动的同时，由于受到重力矩的影响，其转动轴线又绕重力方向旋转，这种现象称进动(Precession)，进动具有能量也具有一定的频率。当外力矩M=0时，角动量L大小和方向将保持不变，若存在非零的圆周电流包围的面积矢量与电流强度的乘积成为磁矩，单位为安培.米2当有外磁场B作用时，磁矩要受到外磁场磁力矩的作用，产生磁势能圆周电流包围的面积矢量与电流强度的乘积成为磁矩，单位为安培.产生磁共振的原子核种类元素周期表中凡具有自旋特性的原子核都有产生磁共振的可能。能够自旋的条件：质子数或中子数必有一个是奇数，即自旋量子数I≠0。包括质子或中子之一为奇数如1H(质子数为1，无中子)；13C

(质子数为6，中子数为7)；31P；23Na；17O质子和中子皆为奇数如2H(质子数和中子数皆为1)和14N(质子数和中子数皆为7)若质子和中子数皆为偶数时，自旋量子数I=0，此原子核不具有自旋的特性，也不可能产生磁共振如12C(质子数和中子数皆为6)，16O等产生磁共振的原子核种类元素周期表中凡具有自旋特性的原子核都有任何存在奇数质子、中子或质子数与中子数之和为奇数的原子核均存在磁矩。任何存在奇数质子、中子或质子数与中子数之和为奇数的原子核均存

有自旋

原子核

无自旋现今MRI中研究和使用最多的原子核：氢核是磁化度最高的原子核占活体组织原子数量的2/3只有一个自旋的质子，结构最单纯，磁矩最易于检测最适于从它得到核磁共振图像

原子核的磁矩含有奇数质子或中子的原子核，由于质子带有正电荷，自旋时将产生环形电流，从而感应出一个与自旋旋转轴一致的磁场，如同一个小磁体有南北极（核磁现象，nuclearmagnetic），磁场用磁矩或磁向量来表示，有大小和方向核磁矩是原子核的固有特性，它决定核磁共振信号的敏感性，氢质子由于只有一个质子，故具有最强的磁矩具有磁矩的快速自旋核可以看成为极小磁棒原子核的磁矩含有奇数质子或中子的原子核，由于质子带有正电荷，人体内含有丰富的水，故存在大量的氢质子，不同的组织，水的含量也各不相同，即含氢核数多少也不同。从而NMR信号强度存在差异，MRI技术就是通过识别水分子中氢原子信号的分布来推测水分子在人体内的分布，进而把各种组织分开，探测人体内部结构－－氢核密度的核磁共振图像。人体不同组织之间、正常组织与该组织中的病变组织之间氢核密度、弛豫时间T1、弛豫时间T2三个参数的差异，是MRI用于临床诊断最主要的物理基础。人体内含有丰富的水，故存在大量的氢质子，不同的组织，水的含量无外磁场时的质子无外加磁场时，奇数质子群中的各个质子任意方向自旋，其磁矩相互抵消，因而单位体积内生物组织的宏观磁矩Ｍ＝０以随机相位作进动的自旋集合无外磁场时的质子无外加磁场时，奇数质子群中的各个质子任意方向静磁场中的质子无外加静磁场（B0）时，质子绕自身轴旋转，产生一个自身的小磁场。当自旋质子放入外加静磁场B0（又称主磁场）时，质子开始〝摇摆〞，不仅绕自身轴进行自旋，同时也绕静磁场B0的磁力线为轴进行旋转，这样的运动状态称为〝进动〞，自旋与磁场间成θ角。质子绕B0轴的进动频率由拉莫尔方程确定θB0mg静磁场中的质子无外加静磁场（B0）时，质子绕自身轴旋转，产生拉莫尔关系拉莫尔方程在主磁场中，宏观磁矩象单个质子磁矩那样作旋进运动，磁矩进动的频率符合拉莫尔（Larmor）方程：

f＝rB0/２π

式中：f——进动的频率

B０

——主磁场强度

r——旋磁比（对于每一种原子核是恒定的常数）原子核进动的频率只由外加磁场的强度和原子核本身的性质决定，也就是说，对于某一特定原子，在一定强度的的外加磁场中，其原子核进动的频率是固定不变的拉莫尔关系拉莫尔方程塞曼效应无外加磁场时，原子核由于自旋具有能量，并保持在基态在外加静磁场后，受到外磁场力的作用，自旋核发生进动，使原子核的能量在基态基础上出现一定的附加能量，这些能量被分为若干能级，均匀分布这种从原本的一个基态能级的状态，由于外加磁场后，能量发生分裂的现象称为塞曼效应，分裂后的能级称为塞曼能级由量子力学原理，核磁矩在静磁场中的能量呈量子化分布，这些不连续的能量值（原子核的能级）满足：

ΔEm=-

rB0hmI/2π塞曼效应无外加磁场时，原子核由于自旋具有能量，并保持在基态对氢质子1H，mI=±1/2，即处于静磁场中的氢质子，当外加磁场后，能量将被分裂为两个能级，一个是正平行于B0，一个是反平行于B0

上旋—平行于磁场方向的核磁矩—低能态E（+1/2）下旋—反向磁场方向的核磁矩—高能态E（-1/2）对氢质子1H，mI=±1/2，即处于静磁场中的氢质子，当外加宏观磁矩对氢质子而言，在外磁场力作用下，质子磁矩方向发生变化，能量按能级重新分布，大多数质子由于处于低能状态，故顺着主磁场排列，少量质子具有较高能量，磁矩与Ｂ0方向相反，将逆主磁场排列，形成与磁场作同一取向的低能状态和反向的高能状态。从而出现与主磁场Ｂ0方向一致的净宏观磁矩(或称为宏观磁化矢量）,以磁矩M表示处于低能态与高能态这两种基本能量状态间的原子核之间根据静磁场场强大小与当时的温度，存在动态平衡，称为“热平衡”状态。宏观磁矩对氢质子而言，在外磁场力作用下，质子磁矩方向发生变化当向磁矩施加频率与质子群的旋进频率一致的射频脉冲时，将破坏原来的热平衡状态，从微观上讲，将诱发两种能态间的质子产生能态跃迁，被激励的质子从低能态跃迁到高能态，使原子核磁矩从能量较低的“平行”状态跳到能量较高的“反向平行”状态－核磁共振B1B1核磁共振共振(resonance)：运动频率一致的两个物体之间发生能量传递的现象称为共振根据物理学原理，只有当外加射频场频率＝原子核进动的频率时，射频场的能量才能有效地被原子核吸收－－特定的原子核吸收特定的射频场能量为了让原子核自旋的进动发生能级跃迁，需要为原子核提供跃迁所需要的能量－－通过外加射频场来提供核磁共振共振(resonance)：运动频率一致的两个物体之射频场射频脉冲（RF）：使磁矩发生改变，质子产生共振频率等于拉莫尔频率，振幅等于B1，B1方向垂直于B0B1磁场的作用是使磁化沿其进动，从垂直方向转向Mxy平面B1翻转角度与所使用射频脉冲的强度及作用时间相关θ=γB1t射频场射频脉冲（RF）：使磁矩发生改变，质子产生共振射频脉冲的方式射频脉冲的实质：垂直于B0，在XY平面的旋转磁场B1，旋转频率等于拉莫尔频率射频场下质子的运动------章动在B0与B1的双重作用下，质子将除沿B0轴进动外，还要沿B1轴运动，运动轨迹呈向下螺旋线形射频脉冲的角度在RF脉冲的激励下，宏观磁化矢量M将偏离静磁场B0方向，其偏离的角度称为翻转角射频脉冲的方式磁共振成像精讲课件常用的磁共振观测方法扫频法：固定场不变，调节射频频率；扫场法：固定射频不变，改变调场电流从而改变场强；脉冲傅立叶变换法：时间短暂的射频脉冲后进行信号采集；相当于多道连续波核磁共振，灵敏度高，目前广为采用常用的磁共振观测方法横向磁化向量Mxy宏观磁化磁矩(M)分为横向面的Mxy和纵向面的Mz，只有在XY平面的成分能被探测到调整射频脉冲强度和时间，当施加90°脉冲时，将使M以螺旋运动的形式离开平衡状态，脉冲停止时，M将落在与静磁场B0垂直的平面内，获得最大磁共振信号（Mz＝0）横向磁化向量Mxy宏观磁化磁矩(M)分为横向面的Mxy和纵弛豫弛豫是一种不经过能量辐射，使系统回到低能态的能量交换过程，需要一定的时间磁共振中，弛豫是指原子核发生共振后，处在非平衡的高能态向低能态恢复的过程，反映了质子之间和质子周围环境之间的相互作用弛豫存在多种方式，最主要的有两种：自旋-晶格弛豫与自旋-自旋弛豫弛豫弛豫是一种不经过能量辐射，使系统回到低能态的能量交换过程弛豫过程当射频脉冲激励停止后，宏观磁化矢量将自发地螺旋上升逐渐靠向B0，回复到平衡状态－－核磁弛豫在脉冲结束的一瞬间，M在XY平面上分量Mxy达最大值，在Z轴上分量Mz为零，当恢复到平衡时，纵向分量Mz重新出现，而横向分量Mxy消失由于在弛豫过程中磁化矢量M强度并不恒定，纵、横向部分必须分开讨论弛豫过程用2个时间值描述，即纵向弛豫时间(T1)和横向弛豫时间(T2)弛豫过程当射频脉冲激励停止后，宏观磁化矢量将自发地螺旋上升逐驰豫过程的综合表示（三种运动的综合过程）磁化矢量的进动纵向磁化逐渐增大横向磁化逐渐减小驰豫过程的综合表示（三种运动的综合过程）磁化矢量的进动纵向磁a、射频结束瞬间，纵向磁化为零，横向磁化最大b、反平行质子释放能量跃迁回平衡态，纵向磁化逐渐增大c、最后回归原始状态，纵向磁化恢复到最大纵向弛豫过程a、射频结束瞬间，纵向磁化为零，横向磁化最大纵向弛豫过程a、射频结束瞬间，横向磁化达到最大,进动相位一致b、内部小磁场的不均匀性使得进动相位分散，横向磁化矢量逐渐减小c、最终相位完全分散，横向磁化矢量为零横向弛豫过程a、射频结束瞬间，横向磁化达到最大,进动相位一致横向弛豫过程纵向弛豫时间(T1)射频脉冲停止后，纵向磁化Mz逐渐增大，弛豫快慢遵循指数递增规律。纵向驰豫时间(T1)定义为Mz从0增大到最大值Mz0的63%所需的时间。T1的物理意义：由于质子从射频波吸收能量，处于高能态的质子数目增加，T1弛豫是质子群通过释放已吸收的能量，以恢复原来高低能态平衡的过程，T1弛豫也称为自旋－晶格弛豫。生物组织的T1值从大约50毫秒到几秒不等

纵向弛豫时间(T1)射频脉冲停止后，纵向磁化Mz逐渐增大，弛Mz063%Mz063%人体正常与病变组织的T1值（ms）肝140～170肝癌300～450肾300～340肝血管瘤340～370胰180～200胰腺癌275～400肌肉120～140膀胱癌200～240血液340～370肾癌400～450脂肪60～80肺脓肿400～500胆汁250～300脑膜瘤200～300人体正常与病变组织的T1值（ms）肝140～170肝癌300一般大分子（如生物蛋白）和小分子（如水）由于共振频率与拉莫尔频率差别较大，对能量传递有效性差，因此T1较长。中等分子（如脂肪）的共振频率接近于拉莫尔频率，能量传递最有效，因此T1较短。T1还与外加静磁场的磁场强度有关，对同一组织而言，外加静磁场强度越高，T1越长一般大分子（如生物蛋白）和小分子（如水）由于共振频率与拉莫尔组织癌症组织的T1（ms）正常组织的T1（ms）肺940±460600±170骨髓770±20380±50肝脏570±190380±20胰腺840±130398±20人体正常组织与癌变组织的弛豫时间对比（0.5T外场下）组织癌症组织的T1（ms）正常组织的T1（ms）肺940±4横向弛豫时间（T2）90°脉冲停止后，质子同步旋进很快变为异步，旋转方位也由同而异，相位由聚合一致变为丧失聚合而各向异性，磁化矢量相互抵消，Mxy很快由大变小,最后趋向于零，称之为去相位。横向弛豫的快慢遵循指数递减规律，横向弛豫时间T2规定为使Mxy从最大值衰减到其原来值37%所用的时间T2物理意义：横向弛豫指不同的原子核之间以不同能量状态传递能量，当某一原子核吸收相邻的一个核释放的能量时，将造成质子共振频率的改变，从而使质子群由相位一致变为互异。T2也称为自旋-自旋弛豫。横向弛豫时间（T2）90°脉冲停止后，质子同步旋进很快变为异xymaxxymax不同组织对横向驰豫时间的影响小分子快速平移运动加速进动的原子核间相互作用，引起磁场局部变化的均化，减弱了T2弛豫的效率，相对延长了T2弛豫时间溶液里大分子的存在降低总体分子的运动，从而增加了自旋—自旋相互作用的效率，缩短T2弛豫时间T2与磁场强度无关不同组织对横向驰豫时间的影响小分子快速平移运动加速进动的原子正常颅脑的T1与T2值（ms）组织T1T2胼胝体38080桥脑44575延髓475100小脑58590大脑600100脑脊液1155145头皮23560骨髓32080一般情况下，T1约为T2的4-10倍正常颅脑的T1与T2值（ms）组织T1T2胼胝体38080几种常见组织在不同场强下的T1，T2及质子密度值组织T1T2质子密度(%)0.2T1.0T1.5T脂肪240------609.6白质3906207187610.6灰质4908109989110.6脑脊液14002500300014010.8肌肉370730860509.3几种常见组织在不同场强下的T1，T2及质子密度值组织T1T2磁共振信号的获取如果在垂直于XY平面，加一个接收线圈，会接收到什么信号？磁共振信号的获取如果在垂直于XY平面，加一个接收线圈，会接收在弛豫过程中通过测定横向磁化矢量Mxy可得知生物组织的磁共振信号。Mxy垂直并围绕主磁场B0以Larmor频率旋进，按法拉第定律，Mxy的变化将使环绕在人体周围的接收线圈产生感应电动势和感应电流，即磁共振(MR)信号。90°脉冲后，由于受T1、T2的影响，MR信号以指数曲线形式衰减，称为自由感应衰减（freeinductiondecay，FID）在弛豫过程中通过测定横向磁化矢量Mxy可得知生物组织的磁共振FID信号的初始幅度与Mxy成正比，而Mxy与特定体元的组织中受激励的核子数目成正比，故在磁共振图像中可辨别氢原子密度的差异。信号振幅FID信号的初始幅度与Mxy成正比，而Mxy与特定体元的组织脉冲序列与加权图像实际情况下，信号是从大量空间位置点收集的，信号由许多频率复合组成。利用数学分析方法（傅立叶变换），不但能求出各个共振频率，即相应的空间位置，还能求出相应的信号振幅，而信号振幅与特定空间位置的自旋密度成比例。选择不同的脉冲序列和不同的成像时间，磁共振设备可形成质子密度图像、T1加权的图像和T2加权的图像。MRI技术的关键在于找出正常组织与有病组织间弛豫时间差异的特点。脉冲序列与加权图像实际情况下，信号是从大量空间位置点收集的，傅立叶变换的作用：复杂的时间域信号简单的频率域信号傅立叶变换傅立叶变换的作用：复杂的时间域信号简单的频率域信号傅立叶变换磁共振成像精讲课件轴位T1加权像。双侧尾状核、壳核信号稍低同一层面轴位T2加权像。双侧尾状核、壳核为高信号同一层面轴位质子密度像。双侧尾状核、壳核信号稍高轴位T1加权像。双侧尾状核、壳核信号稍低同一层面轴位T2加如何分辨出人体不同层面的共振信号？施加梯度磁场由于梯度磁场的存在，使不同Z坐标下的层面所处的场强略为不同

有选择性地施加射频脉冲，即可使不同层面产生共振—选择性激励如何分辨出人体不同层面的共振信号？梯度磁场的概念人体内所有自旋质子具有相同的拉莫尔频率，受射频脉冲激发后接收到的信号将包含受检者整个身体的信息，从而无法确定信号中每个成分的特定起源点，即空间位置信息梯度场使扫描平面上每一点具有不同的B0，从而具有不同的拉莫尔频率，使人体内不同部分受激发的原子核将在不同频率下发生共振，被用来编码受激原子核的空间信息，进行空间定位梯度磁场：是一个随位置、以线性方式变化的磁场。与静磁场（B0）叠加后，可以暂时造成磁场的不均匀，使沿梯度方向的自旋质子具有不同的磁场强度，因而有不同的共振频率，从而获得关于位置的信息梯度磁场的概念人体内所有自旋质子具有相同的拉莫尔频率，受射频梯度磁场由置于磁体内的额外线圈产生（梯度线圈）位于磁体内的梯度线圈一般为成对线圈，每对线圈内的电流大小相等，极性相反为获得各个方向的空间位置信息，需要在X、Y、Z方向上分别施加一个梯度，根据它们的功能，这些梯度被称为：①层面选择梯度；②频率编码或读出梯度；③相位编码梯度梯度磁场由置于磁体内的额外线圈产生（梯度线圈）梯度场的作用就是动态地修改B0梯度场的作用就是动态地修改B0如果施加的射频脉冲具有单一频率，层面将为无限薄实际中，射频脉冲存在一定的带宽，故将激发一定厚度的层面层面厚度与射频信号带宽的关系如果施加的射频脉冲具有单一频率，层面将为无限薄如何改变成像平面的厚度？改变射频脉冲的带宽射频脉冲持续时间越短，

带宽越宽，厚度越厚改变梯度磁场的斜率射频脉冲频带不变的情

况下，梯度场斜率越小，层面厚度越厚如何改变成像平面的厚度？梯度磁场系统梯度磁场的产生由梯度线圈完成梯度线圈有三组即GX、GY、GZ，叠加在主磁体空间的磁体内，当线圈通电时可在静磁场中形成梯度改变Gx：冠状面Gy：矢状面Gz：横断面磁共振成像精讲课件图像重建是一个极其复杂的信号处理过程，必须借助于计算机，在复杂且严格的程序软件控制下进行。图像重建的本质是对原始数据的高速数学运算（包括累加平均去噪声、相位校正、傅立叶变换等）。图像重建既可用软件完成也可用硬件完成，软件重建的速度要慢于硬件磁共振图像重建图像重建是一个极其复杂的信号处理过程，必须借助于计算机，在复原始信号的产生图像重建算法投影重建法二维傅立叶变换法（主要）回波平面成像法原始信号的产生二维傅立叶变换法磁共振成像过程中，启动梯度磁场，通过层面选择、频率编码、相位编码，把整个层面体素一一进行标定，用RF脉冲对各体素进行激励，测量感应信号采集数据信息，对所采集的信号进行2D-FT处理，得到具有相位、频率特征的磁共振信号，根据各层面体素编码的对应关系，将体素信号大小用灰度等级表现出来，形成图像二维傅立叶变换法磁共振成像精讲课件MRI设备组成

MRI设备主要由主磁体、梯度线圈、RF线圈、计算机与控制台和检查床组成。MRI设备组成MRI设备主要由主磁体、梯度线圈、RF磁共振成像精讲课件磁共振成像系统的结构磁体部分磁共振波谱仪部分数据处理和图像重建部分磁共振成像系统的结构主磁体部分主磁体用于产生高度均匀、稳定的静磁场B0，可以是永磁体、常导磁体或超导磁体。一般把主磁体做成圆柱状或矩形腔体，里面不仅可以安装主磁体的线圈，还可以安装X、Y、Z方向梯度磁场的线圈和全身RF发射线圈与接受线圈，病人可借助检查床进入其中主磁体系统是磁共振成像系统最重要、成本最高的部件，是磁共振系统中最强大的磁场，临床上磁共振成像要求磁场强度在0.05～3T范围内一般将≤0.3T称为低场，0.3T～1.0T称为中场，＞1.0T称为高场。磁场强度越高，信噪比越高，图像质量越好。但磁场强度过高也带来一些不利的因素主磁体部分主磁体用于产生高度均匀、稳定的静磁场B0，可以是磁共振成像精讲课件梯度磁场系统梯度磁场系统产生一定开关形状的梯度电流，经放大后由驱动电路送至梯度线圈产生所需的梯度磁场，以实现MR信号的空间编码梯度磁场系统由梯度线圈、梯度控制器、数模转换器（DAC)、梯度放大器、梯度冷却系统等部分组成。反馈控制部分预驱动功率驱动高压控制高压开关线圈→→→→↑↑梯度磁场系统梯度磁场系统产生一定开关形状的梯度电流，经放大后梯度线圈：MRI系统中重要的硬件之一。主要性能指标包括梯度场强和切换率主要作用：进行MRI信号的空间定位编码，生成断层图像产生MR回波（梯度回波）施加扩散加权梯度场进行流动补偿进行流动液体的流速相位编码梯度线圈：MRI系统中重要的硬件之一。主要性能指标包括梯度场射频系统脉冲线圈有发射线圈和接收线圈之分。 发射线圈发射射频脉冲（无线电波）激发人体内的质子发生共振，如同电台的发射天线；发射线圈产生短而强的射频场，以脉冲方式加到人体，使人体组织中的氢核产生MR现象。接收线圈接收人体内发出的MR信号（也是一种无线电波），如同收音机的天线；接收线圈接收人体反映出来的自由感应衰减信号，放大后进入图像处理系统射频系统脉冲线圈有发射线圈和接收线圈之分。 计算机