2025年磁共振原理考试题及答案

2025年磁共振原理考试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1.关于拉莫尔频率（Larmorfrequency）的表述，正确的是：A.与主磁场强度成反比B.仅由原子核种类决定C.计算公式为ω=γB₀，其中γ为磁旋比D.氢质子在1.5T磁场中的拉莫尔频率约为21.3MHz答案：C2.纵向弛豫（T1弛豫）的主要机制是：A.自旋-自旋相互作用B.自旋-晶格相互作用C.自由感应衰减D.相位弥散答案：B3.自旋回波（SpinEcho,SE）序列中，180°脉冲的主要作用是：A.激发宏观磁化矢量B.消除主磁场不均匀引起的相位弥散C.增加横向磁化矢量的幅值D.加速纵向弛豫答案：B4.关于K空间（K-space）的描述，错误的是：A.K空间中心存储图像对比度信息B.K空间周边存储图像细节信息C.填充K空间的顺序不影响最终图像D.相位编码梯度决定K空间行的位置答案：C5.以下哪种脉冲序列属于梯度回波（GradientEcho,GRE）序列？A.快速自旋回波（FSE）B.稳态自由进动（SSFP）C.反转恢复（IR）D.单次激发EPI答案：B6.T2弛豫时间比T2短的主要原因是：A.自旋-自旋相互作用增强B.主磁场不均匀导致额外相位弥散C.纵向弛豫加速D.射频脉冲能量更高答案：B7.化学位移伪影（ChemicalShiftArtifact）最易出现在：A.相位编码方向B.频率编码方向C.层面选择方向D.任意方向答案：B8.对比剂Gd-DTPA增强成像的主要机制是：A.缩短组织T1弛豫时间B.延长组织T2弛豫时间C.增加组织磁敏感性D.直接改变质子密度答案：A9.关于回波时间（TE）的表述，正确的是：A.TE越长，T1加权对比度越强B.TE越短，T2加权对比度越强C.TE是90°脉冲与180°脉冲的时间间隔D.TE影响横向磁化矢量的衰减程度答案：D10.3.0T磁共振设备中，氢质子的拉莫尔频率约为：A.42.6MHzB.63.9MHzC.127.8MHzD.21.3MHz答案：C（注：1.5T对应63.9MHz，3.0T为2倍，即127.8MHz）二、填空题（每空1分，共20分）1.磁共振成像的基本条件包括______、______和______。（主磁场、射频场、梯度场）2.宏观磁化矢量M的三个分量为______、______和______。（Mz，Mx，My）3.T1弛豫时间定义为纵向磁化矢量从0恢复到______所需的时间；T2弛豫时间定义为横向磁化矢量衰减到______所需的时间。（63%，37%）4.梯度系统包括______、______和______三组梯度线圈，分别用于______、______和______编码。（层面选择、相位、频率；层面选择、相位、频率）5.快速自旋回波（FSE）序列通过______技术缩短扫描时间，其缺点是可能产生______伪影。（多回波；T2穿透）6.K空间的填充方式包括______、______和______，其中______填充可提高扫描速度。（顺序填充、中心优先填充、放射状填充；中心优先）7.磁敏感加权成像（SWI）主要利用______对比，对______和______敏感。（磁敏感性；出血；铁沉积）三、简答题（每题8分，共40分）1.简述纵向弛豫（T1）与横向弛豫（T2）的区别。答案：纵向弛豫（T1）是自旋系统将能量传递给周围晶格（环境），使纵向磁化矢量Mz从0恢复到平衡态M0的过程，主要机制是自旋-晶格相互作用，时间常数T1反映能量传递效率，T1越长，弛豫越慢。横向弛豫（T2）是自旋系统内部自旋-自旋相互作用导致横向磁化矢量Mxy衰减的过程，自旋间交换能量但总能量不变，时间常数T2反映相位一致性丧失的速度，T2通常短于T1。此外，主磁场不均匀会导致额外的相位弥散，形成T2弛豫（T2<T2）。2.解释自旋回波（SE）序列的基本结构，并说明如何通过调整TR和TE实现T1加权、T2加权和质子密度加权成像。答案：SE序列的基本结构为：90°射频脉冲激发→等待τ时间→180°射频脉冲重聚焦→再等待τ时间→采集回波（TE=2τ）。T1加权成像：短TR（抑制长T1组织的纵向恢复）、短TE（减少T2衰减的影响），此时图像对比度主要由T1差异决定（如脂肪T1短，呈高信号；水T1长，呈低信号）。T2加权成像：长TR（允许所有组织纵向磁化充分恢复）、长TE（放大T2衰减差异），此时图像对比度主要由T2差异决定（如水T2长，呈高信号；肌肉T2短，呈低信号）。质子密度加权成像：长TR（消除T1影响）、短TE（消除T2影响），图像对比度主要反映质子密度差异（质子密度高的组织如脑白质信号较高）。3.梯度系统在磁共振成像中的作用有哪些？答案：梯度系统的核心作用是空间定位，具体包括：（1）层面选择：通过层面选择梯度（Gz）与射频脉冲的频率编码结合，选择特定位置的成像层面；（2）相位编码：通过相位编码梯度（Gy）在射频激发后施加，使不同位置的质子产生相位差，用于确定相位编码方向的空间位置；（3）频率编码：通过频率编码梯度（Gx）在信号采集期间施加，使不同位置的质子进动频率不同，通过傅里叶变换解码频率差异得到频率编码方向的空间位置；（4）其他功能：如梯度回波序列中用于产生回波（替代180°脉冲）、流动补偿、扩散加权成像中的扩散敏感梯度等。4.简述化学位移伪影的产生机制及抑制方法。答案：产生机制：不同化学环境中的质子（如脂肪中的-CH2和水中的-OH）具有不同的共振频率（化学位移）。在频率编码方向上，由于梯度场施加，相同位置的脂肪和水质子因频率差异会被编码到不同的空间位置，导致图像中脂肪与水的界面出现位移伪影（如T1加权像中肾脏周围脂肪与肾实质交界处的低信号或高信号带）。抑制方法：（1）频率预饱和：施加与脂肪频率匹配的射频脉冲，饱和脂肪质子，减少其信号；（2）化学位移选择性激励：仅激发水或脂肪的质子；（3）调整频率编码方向：将伪影方向调整到不影响诊断的位置（如相位编码方向伪影较小）；（4）使用高场强设备：化学位移绝对值随场强增加而增大，但相对带宽占比可能降低（需结合其他方法）。5.对比分析快速自旋回波（FSE）与梯度回波（GRE）序列的优缺点。答案：FSE序列优点：扫描速度快（通过多回波采集，一个TR周期内填充多个K空间线）；图像信噪比高（多次使用180°脉冲，减少主磁场不均匀的影响）；T2加权成像效果好（适合显示水、积液等长T2组织）。FSE序列缺点：对磁场不均匀敏感（可能产生磁敏感伪影）；存在T2穿透效应（长TE时，部分短T2组织信号未完全衰减，影响对比度）；180°脉冲能量高，SAR值（比吸收率）较大，可能限制扫描参数。GRE序列优点：扫描速度更快（短TR、短TE，无需180°脉冲）；可实现T1、T2或质子密度加权多种对比；适合动态成像（如灌注、心脏电影）和磁敏感成像（SWI）。GRE序列缺点：图像信噪比低于SE/FSE（缺少180°脉冲的重聚焦，T2弛豫更快）；对主磁场不均匀敏感（易产生磁敏感伪影，如空气-组织界面）；纵向磁化恢复不完全（短TR时可能导致饱和效应，影响T1对比度）。四、综合题（每题10分，共20分）1.某患者需进行脑部T1加权成像，扫描参数设置为TR=500ms，TE=15ms，层厚5mm，矩阵256×256，激励次数（NEX）=2。（1）分析该参数设置如何实现T1加权对比；（2）若需提高图像信噪比（SNR），可调整哪些参数？说明理由；（3）若患者配合度差，需缩短扫描时间，可调整哪些参数？可能带来哪些负面影响？答案：（1）T1加权对比实现：短TR（500ms）限制长T1组织（如水、脑脊液）的纵向磁化恢复（T1较长的组织在TR时间内仅恢复少量Mz），而短T1组织（如脂肪、脑灰质）的Mz恢复更充分；短TE（15ms）减少横向磁化矢量的T2衰减，此时图像对比度主要由T1差异决定（短T1组织信号高，长T1组织信号低）。（2）提高SNR的参数调整及理由：增加NEX（如NEX=4）：SNR与√NEX成正比，多次采集平均可降低噪声；增大层厚（如层厚7mm）：层厚增加，受检质子数量增多，信号强度提高；减小矩阵（如224×224）：矩阵减小，每个像素对应的体素增大，信号更集中（但空间分辨率下降）；使用表面线圈（代替体线圈）：表面线圈更贴近感兴趣区域，接收信号更敏感。（3）缩短扫描时间的参数调整及负面影响：减少NEX（如NEX=1）：扫描时间与NEX成正比，但SNR会降低（约√2倍）；增大FOV（视野）：相位编码步数（Ny）=矩阵相位方向尺寸×（FOV/相位FOV），增大FOV可减少Ny（若保持矩阵不变），但空间分辨率下降；采用并行成像（如ASSET、SENSE）：通过多通道线圈加速相位编码，缩短时间，但可能引入并行成像伪影（如欠采样伪影）；减少相位编码步数（如矩阵256×192）：直接减少相位编码次数，扫描时间=TR×Ny×NEX，Ny减少则时间缩短，但相位编码方向空间分辨率下降。2.试述K空间填充与磁共振图像质量的关系，并举例说明不同填充方式的应用场景。答案：K空间是磁共振信号的频率-相位空间，其填充方式直接影响图像的对比度、分辨率和扫描时间：（1）K空间中心（低频区域）存储图像的主要对比度信息（如T1、T2权重），填充中心区域的信号决定图像整体亮度和对比；K空间周边（高频区域）存储图像的细节信息（如边缘、纹理），填充周边区域的信号决定空间分辨率。（2）不同填充方式的应用：顺序填充（逐行填充）：最传统的方式，K空间从左到右、从上到下依次填充。优点是图像质量稳定，伪影少；缺点是扫描时间长（需填充全部K空间线）。适用于对图像质量要求高、患者配合度好的常规扫描（如脑部T2加权SE序列）。中心优先填充（如螺旋桨序列Propeller）：优先填充K空间中心区域，后续填充周边。优点是扫描中若患者移动，仅需重新采集中心区域即可修正伪影（中心决定对比，周边决定细节），提高扫描成功率；缺点是周边填充可能受运动影响，细节分辨率略下降。适用于儿童、躁动患者的头部扫描。放射状填充（如径向K空间）：以中心为原点，按放射状轨迹填充K空间。优点是对运动（如呼吸、心跳）不敏感（运动导致的相位误差在径向填充中相互抵消），且可实现超快速成像；缺点是信噪比略低（径向采样的k空间覆盖效率低于笛卡尔采样）。适用于心脏成像、腹部自由呼吸扫描。部分K空间填充（如