核磁共振原理(经典由简入深)ppt课件

1、第一章是磁共振成像的原理。本章主要讲述以下内容：磁共振信号的产生，磁共振信号的采集和傅里叶变换像素位置信息(梯度)的确定，像素灰度信息(信号幅度)的确定，序列参数对图像权重的影响，磁共振成像序列，1。简述磁共振成像过程，1。2、3、4、第1节，磁共振信号的产生和发电；磁带和录像带；磁盘。声音；核磁共振成像的核心。5，6，1。人体磁共振成像的物质基础，原子结构，7。他想：既然通电线圈就像磁铁，相反，自然磁铁不也像通电线圈吗？那么，天然磁铁上的电流在哪里？安培注意到一个事实，一个条形磁铁被折叠成两个部分，变成两个独立的磁铁。据此，每一种天然磁铁粉末也是一种独立的磁铁，有北极和南极；安培思想：在原子

2、、分子或分子簇的粒子中有一个循环电流分子电流(后来称为安培电流)。分子电流使每一个物质粒子形成一个微小的磁铁，而圆形分子电流的磁场使它的两边等于两个磁极。这两个磁极与分子电流密不可分。未磁化物体的分子电流方向非常混乱，对外没有磁性。磁化后，分子电流的方向变得大致相同，因此它们对外显示出磁效应。安培在电学领域是牛顿。8.原子核总是绕着自己的轴旋转。9.地球自转产生的磁场总是以一定的频率绕着自己的轴旋转。原子核的质子带正电，其自旋产生的磁场被称为核磁共振成像(NMRI)。自旋和核磁共振，10，1H(氢质子)对人体的核磁共振，原因如下：1H和1h的磁化率很高；2.1H占了人类原子的绝大多数。通常所说

3、的核磁共振成像是氢质子的磁共振成像。人体磁共振成像用的是哪些细胞核？人体内有无数的氢质子(每毫升水中含有31022个氢质子)。每个氢质子旋转产生核磁现象。人体像一块大磁铁吗？正常情况下，人体内氢质子的核磁状态。正常情况下，虽然每个质子自旋产生一个小磁场，但它是随机无序排列的，磁化矢量相互抵消，人体不显示宏观磁化矢量。13、将人体置于大磁场中，14、人体组织质子进入主磁场前后的核磁状态，15、进动质子在静磁场中以进动方式运动，类似于陀螺运动、质子进动、陀螺运动，16、进动频率、拉莫尔方程，其中：0:进动频率(赫兹) :旋磁比；质子是42.5兆赫/吨，17，18，处于高能量状态太费力了，不是每个人

4、都能做到，但处于低能量状态就有点多了。19、进入主磁场后，人体被磁化，不同纵向宏观磁化矢量的组织由于氢质子含量不同，无法检测纵向磁化矢量。20、磁共振能探测到什么样的磁化矢量？磁共振不能检测纵向磁化矢量，但可以检测旋转的横向磁化矢量。磁共振能探测到什么样的磁化矢量？磁共振不能检测纵向磁化矢量，但可以检测旋转的横向磁化矢量。22.我们如何产生横向宏观磁化矢量？什么是共振，如何产生磁共振？共振：能量从一个振动的物体传递到另一个，后者以与前者相同的频率振动。人体内氢质子的进动如何共振？给予低能氢质子能量，而氢质子获得能量进入高能状态，即核磁共振。，25度和90度脉冲后产生的宏观和微观效果是次要的。超

5、过低能的一半氢质子获得能量并进入高能状态。高能质子和低能质子的数量相等，纵向磁化矢量相互抵消，等于零，因此质子处于同一相。质子的微观横向磁化矢量相加产生宏观横向磁化矢量。26度和90度脉冲激发质子共振，产生最大的旋转横向磁化矢量，切割接收线圈。人体内的宏观磁场被无线电波激发后，偏转90度。核磁共振成像可以检测人体发出的信号。高氢质子含量组织的纵向磁化矢量较大。90度脉冲后偏转的横向磁场越强，磁共振信号强度越高。此时，磁共振图像能够区分两种不同质子密度的组织是非常重要的。28.仅检测到不同组织中氢质子含量的差异，这远远不足以进行临床诊断。我们总是在90度脉冲关闭一段时间后收集磁共振信号。非常重要

6、，29，4，射频线圈关闭后发生了什么？30、无线电波激励使磁场偏转90度，无线电波关闭后，磁场慢慢恢复平衡(纵向)，31、射频脉冲停止后，在主磁场的作用下，横向宏观磁化矢量逐渐收缩到零，纵向宏观磁化矢量从零逐渐恢复平衡。这个过程被称为核磁弛豫。核磁弛豫可分为两部分：横向弛豫、纵向弛豫、32横向弛豫，也称为T2弛豫。简而言之，T2弛豫是横向磁化矢量减小的过程。不同的组织具有不同的横向弛豫速度，不同的组织具有不同的T2值。34纵向弛豫，也称为T1弛豫，是指在90度脉冲关闭后，纵向磁化矢量在主磁场的作用下开始恢复，直至恢复到平衡状态的过程。不同的组织具有不同的纵向弛豫速度，不同的组织具有不同的T1值

7、，36。在任何序列图像上，在信号采集时横向方向上的磁化矢量越大，磁共振信号越强，37。重要的是指出不同的组织具有不同的质子密度横向(T2)弛豫速度和纵向(T1)弛豫速度。这是核磁共振显示。5.磁共振“加权成像”，T1WI，T2WI，PD，39，所谓的加权意味着“突出”。T1加权成像(T1WI) -突出组织T1弛豫(纵向弛豫)微分T2加权成像(T2WI) -突出组织T2弛豫(横向弛豫)微分质子密度加权成像(PD？40，T2加权成像(T2WI)，T2值小横向磁化矢量降低快磁共振信号低(黑)T2值大横向磁化矢量降低慢磁共振信号高(白)水T2值约3000毫秒磁共振信号高脑T2值约100毫秒磁共振信号低

8、，反映组织横向舒张的速度！41、T2WI、42、T1加权成像(T1WI)，T1值越小，纵向磁化矢量恢复越快，磁共振信号强度越高(白色)，纵向磁化矢量恢复越慢，磁共振信号强度越低(黑色)，脂肪的T1值约为250毫秒，而白水的T1值约为3000毫秒，而磁共振信号低(黑色)。43、T1WI、44，重要提示！大多数人体病变的T1和T2值大于相应的正常组织，因此在T1WI上它们比正常组织暗，在T2WI上它们比正常组织白。45、90、180、回声、TE、TR、TE:回声时间TR:重复时间，6。如何区分T1WI和T2WI，46。如何区分T1WI和T2WI？看TR和TE T2WI:长TR(2000毫秒)和长T

9、E(50毫秒)TA=扫描该层的时间。，47，如何区分T1WI和T2WI，2。观察水和脂肪T1WI:水(如脑脊液、胃液、肠液和尿液)显示低信号(黑色)，脂肪显示高信号(非常白)，T2WI:水显示高信号(非常白)，脂肪信号减少(灰色)，T2WI，T1WI，48，3。看看其他脑组织：T1WI:白质信号高于灰质信号T2WI:白质信号低于灰质信号腹部：T1WI:肝信号高于脾信号T2WI3360肝信号低于脾信号，如何区分T1WI，T2WI，T1WI，T1WI，T2WI，49，名词解释1，T1WI，T2WI，PDWI 2，什么是加权3，什么是松弛，50， 磁共振成像的基本成像过程是：1)氢质子群的正常状态无

10、序并相互抵消；2)外磁场B0的氢质子状态纵向磁化和进动；3)施加射频磁场激发共振和横向磁化的氢质子状态；4)中断射频弛豫并发射能量(无电信号的电磁能量)后的氢质子状态；5)接收电信号并将其转换为磁共振信号、51和90射频脉冲的图像重建，射频脉冲的作用是激发质子在共振条件下旋转磁化矢量。 当磁化矢量围绕射频场B1旋转90时，该射频脉冲称为90脉冲。当旋转180时，称为180脉冲。52，脉冲序列：施加90度脉冲，等待一定时间，然后施加90度或180度脉冲。这种连续脉冲施加过程是脉冲序列。重复时间：两个激励脉冲之间的间隔时间。回波时间：90度脉冲开始和回波结束之间的时间间隔。脉冲序列，在53和90次

11、脉冲后，产生横向磁化，脉冲停止，质子松弛，横向磁化开始消失，质子失去相位一致性。在质子弛豫未完成的某一时刻，D在XY平面上施加另一个180脉冲，使质子沿相反方向进动。当脉冲后的回波时间停止时，质子在相同的横向磁化方向上再次聚集，并产生强磁共振信号。回波的概念，54、90、180，回波，TE，TR，TE:回波时间TR:重复时间，55，第2节，基本磁共振成像序列简介，自由感应衰减信号(FID)，自旋回波信号(se)，梯度回波信号(GrE)，一般不使用FID信号重建图像。2.在线圈发射和接收通道之间切换为时已晚；用于磁共振图像重建的常用和最早的信号只需再施加一个1800射频脉冲，回波时间较长。用于图

12、像重建的较新信号也称为场回波，它可以大大缩短磁共振扫描时间。可以获得三种磁共振信号。56.1.自由感应衰减信号，自由进动：指射频场作用停止后磁化矢量m的进动。自由感应衰减信号(FIR)是指检测线圈中感应的自由进动，也称为自由进动衰减。氢火焰离子化检测器是核磁共振的信号源。自由感应衰减(FID):信号随时间消失(类似于阻尼振荡信号)，但其频率保持不变。57，58，59，自旋回波序列的简要描述，在900射频结束时，磁化转向横向，并开始横向弛豫，即在静态磁场中，宏观磁化与场强方向一致，纵向宏观磁化最大。当施加900个射频脉冲时，纵向磁化转向横向，横向磁化最大。当施加1800个射频脉冲时，质子进动被逆

13、转，相位开始重新结合。横向磁化再次达到最大值，此时线圈感应信号为自旋回波信号。自旋回波信号60、61的产生过程、基本SE序列的序列结构、重复时间、回波时间62、梯度回波(GRE)序列和梯度回波序列缩短了扫描时间分析图。使用脉冲代替900脉冲加速了纵向磁化弛豫，因此大大减少了TR时间。反向梯度用于产生回波，而不是1800个脉冲，从而允许最短的延迟时间，并为缩短延迟时间带来空间。梯度回波)，63，第3节磁共振图像的重建，基本概念：像素：灰度数字图像的基本单位。体素不同的成像方法具有不同的位置对应方式。对于磁共振，实现像素-体素对应的手段是在三维空间中施加梯度磁场。不同成像方法的检测信息是不同的。6

14、4.1.磁共振信号的采集和傅里叶变换。如果增加一个垂直于XY平面的接收线圈，会接收到什么信号？自由感应衰减(FID):信号随时间消失(类似于阻尼振荡信号)，但频率保持不变。65，1。傅立叶变换，一维傅立叶变换：傅立叶变换可以用来分解不同函数的频率。在磁共振成像中，为了在一定的共振频率范围内激发质子，必须使用时域矩形脉冲作为激发能量。傅里叶逆变换：66。磁共振成像中常用的傅里叶变换越短，其覆盖的频率范围就越宽。1。矩形脉冲，67，无限窄矩形脉冲宽度，2。脉冲，68，傅立叶变换，复时域信号，简单频域信号，傅立叶变换，振幅，69，2。梯度场模型，梯度斜率越大，系统性能越好，70，1。梯度磁场的产生，

15、拉莫尔方程(1)。空间定位：一个小的变化磁场叠加在主磁场上，使成像平面上任何地方的磁场都可以改变。71，其强度随Z方向上叠加的Z而变化的磁场称为Z方向梯度场；叠加在x方向上强度随x变化的磁场称为x方向梯度场。叠加在y方向上强度随y变化的磁场称为y方向上的梯度场。三个基本梯度场、72、人体三边、示意图、横截面、冠状面、矢状面、73、三维空间、水平磁场、垂直磁场、B0(Z)、B0(Z)、普通导电和超导磁体产生的水平磁场、水平方向(人体长轴)的Z方向、普通永磁体产生的垂直磁场。主磁场是均匀磁场，其大小和方向是固定的。中心的磁场强度始终为零，与叠加后，磁体中心的磁场强度保持不变。75，3。梯度场及其功

16、能、体素定位：在磁共振成像中，体素发出的核磁共振信号的强度被转换成图像中像素的亮度。76，为了获得任何水平的空间信息，磁共振成像系统在三个坐标方向上使用梯度磁场(Gx、Gy、Gz梯度)，其由三个垂直梯度线圈产生。77，4。使用三个梯度场，1。扫描平面的选择：一般是通过平面选择梯度来完成的。2.用另外两个梯度定位：在二维傅里叶成像中，是频率编码和相位编码，解码后可以得到检测点的平面坐标。3.所需的图像对比度可以通过检测由对应于所确定的空间点的坐标的空间体素发射的核磁共振信号来获得。磁共振空间坐标的建立是通过三维梯度磁场实现的。从其他体素中分离核磁共振信号的方法：切片选择，空间编码，频率编码，空间坐标，3。磁共振图像重建，79，1。切片选择，磁共振成像的切片选择是通过三维梯度的不同组合来实现的。在任意斜率