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1、磁共振原理,Principle of magnetic resonance,磁共振仪器硬件构成,磁共振成像的物理学原理,目 录,磁共振仪器硬件构成,主磁体,梯度系统,射频系统,计算机系统,其他辅助设施,1磁共振仪器硬件构成,1.1主磁体,主磁体,永磁型,电磁型,常导型,超导型,1.1主磁体,开放型磁共振,封闭式磁共振,特殊外形磁共振,磁场场强分类,1.1主磁体,低场强,中场强,高场强,超高场强,0.5T,0.5T-1.0T,1.0T-2.0T,2.0T,MRI图像信噪比(SNR)与主磁场场强成正比,1.1主磁体,均匀度,1.1主磁体,稳定性,热稳定性,时间稳定性,磁场强度和均匀性随温度的变化,
2、磁场强度和均匀性随时间的变化,磁场漂移,1.2梯度系统,梯度系统,梯度磁场,空间定位产生回波信号其他作用,梯度线圈,梯度放大器,数模转换器,梯度控制器,梯度冷却装置,1.2梯度系统,坐标系,主磁场方向,X R/L,Z I/S,Y A/P,1.2梯度系统,梯度磁场,B,z,B0,1.2梯度系统,梯场性能,梯度场强 mT/m,梯度切换率 mT/(mms)&T/(ms),1.3射频系统,射频系统,射频发生器,射频放大器,射频线圈,1.3射频系统,射频线圈,作用：激发人体产生共振 采集MR信号,分类：发射线圈 采集速度 接受线圈 SNR,相控阵线圈,1.4计算机系统,数据运算,控制扫描,显示图像,SC
3、P扫描控制系统,TRF坐标变换、梯度控制、触发SRF,SRF序列相关调制,IRF发射射频控制器,DRF数字滤波器,APS采样处理子系统,Reflex AP重建处理器,1.5其他辅助设施,检查床及定位系统,液氦及水冷却系统,空调,图像传输、存储及胶片处理系统,生理监控仪器,磁共振原理,Principle of magnetic resonance,（二),磁共振成像的物理学原理,物质基础,H核磁状态变化,磁共振现象,核磁弛豫,2磁共振成像的物理学原理,加权成像,空间定位,K空间基础,2.1物质基础,原子核自旋产生核磁,人体中最多磁化率最高存在于各组织中,2.2H核磁状态变化,2.2H核磁状态变化
4、,进动,方向稳定的纵向磁化分矢量和旋转的横向磁化分矢量,相位不同，无宏观横向磁化矢量产生,自旋,2.2H核磁状态变化,B,2.3H磁共振现象,2.3H磁共振现象,获能量聚相位,PD加权成像,2.3H磁共振现象,在90度脉冲关闭后 过一定时间才进行MR信号采集,2.4核磁弛豫,弛豫Relaxation松懈，松弛,横向弛豫纵向弛豫,2.4核磁弛豫,实质是质子群失相位,横向衰减,质子周围磁环境波动主磁场的不均匀,2.4核磁弛豫,原因,自由感应衰减(FID)T2*弛豫,T2弛豫,横向衰减,2.4核磁弛豫,甲组织T2,乙组织T2,T2加权成像,横向衰减,2.4核磁弛豫,纵向弛豫,90度激发,低能的质子获
5、能进入高能状态,纵向弛豫,高能的质子释放能量,-,-,-,实质是共振过程,2.4核磁弛豫,纵向弛豫,质子进动频率,周围分子运动频率,2.4核磁弛豫,甲组织,乙组织,T1加权成像,纵向弛豫,2.4核磁弛豫,所有组织,T2T1,能量传递过程,2.5加权成像,加权：重点突出,2.5加权成像,平衡状态,90激发,采集信号时刻,水T2 1600ms 脑T2 100ms,2.5加权成像,水T1 3000ms 脂T1 250ms,平衡状态,90激发,90偏转,纵向弛豫,2.6空间定位,空间定位,层面层厚选择,频率编码,相位编码,2.6空间定位,层面层厚选择,梯度磁场,射频带宽,3.0T,3.1T,2.9T,
6、128,132,124,mHz,射频脉冲有一定范围，叫带宽,129,0.5mHz/cm,2cm,2.6空间定位,层面内定位,频率编码,相位编码,在信号采集过程中施加,在信号采集前施加，采集过程中关闭,2.6空间定位,相位编码,只能区分相位相差180的MR信号,相位,频率,2.6空间定位,相位编码,方向选择,断面上解剖径线较短的方向减少卷褶伪影；缩短时间,减少伪影对诊断的影响避免运动伪影重叠在观察区域,受检脏器在不同方向上对空间分辨力的要求增加相位编码和频率编码提高空间分辨力，但前者增加时间,两者矛盾时优先考虑伪影影响,2.7K空间基础,Analog-Digital Conversion,ADC
7、,K空间,2.7K空间基础,Ky=0,Ky=0,Ky=-127,Ky=+128,Kx,Ky,信号最强对比,空间信息最丰富解剖细节,空间信息最丰富解剖细节,2.7K空间基础,傅里叶变换,2.7K空间基础,2.7K空间基础,2.7K空间基础,总结,人体进入磁场人体被磁化产生纵向磁化矢量,发射射频脉冲（同时进行层面选择）人体氢质子共振产生横向磁化矢量,关闭射频脉冲氢质子发生T1、T2弛豫（同时进行相位编码）,线圈采集人体发出的MR信号（同时进行频率编码）傅里叶转换重建显示图像,Q&A,Mxy,t/ms,240,680,800,63%,100%,2500,Mxy,t/ms,100%,37%,1400,84,92,101,
