1、本章学习提示(direction)目的要求 了解磁共振现象及其发展过程与未来技术的进展趋势 掌握磁共振的物理原理及空间定位的主要基本原理 掌握磁共振设备的主要构成部件及其成像工作原理 掌握磁共振各部件的性能参数对成像质量的影响 掌握磁共振各成像参数的优化原则和提高磁共振检查速度的方法 了解MRI的成像序列及其诊断特点 熟悉磁共振成像质量控制的主要方法及原理1ppt课件本章学习提示(direction)参考书(references):医学影像设备 磁共振原理 磁共振成像系统的原理及其应用 现代生物医学工程 医学诊断数字影像技术 数字成像技术 磁共振成像入门 医学影像物理学 2ppt课件思考题(p
2、roblem)1 共振的本质是什么？2 MR医学成像的依据是什么？为什么？3 射频的作用是什么？如何发生作用？3ppt课件引言 磁共振成像技术是根据生物体磁性核(氢核)在磁场中的表现特性成像的高新技术。磁共振成像设备是磁体技术、超导技术、低温技术、电子技术和计算机等相关技术发展的综合体现。4ppt课件引言 磁共振原理最初主要用于测量物质的物理和化学特性，确定分子结构，进行生化和代谢过程的研究。目前，磁共振成像以其丰富的影像信息、任意的几何参数、灵活的技术参数来满足不同的诊断需要而成为重要的影像检查手段。5ppt课件先驱者 1905年，爱因斯坦的质能联系定律(E=mc2)说明了质量和能量的同一性
3、。1911年，卢瑟福在粒子散射实验基础上提出核型结构：原子核集中全部正电荷及大部分质量。汤普森证实了核外电子的存在。1913年，玻尔把量子概念应用于原子系统。斯特恩建立测量磁偶极子运动的装置。6ppt课件先驱者 1924年，泡利认为原子核中存在着角动量和核磁矩，可能是原子核和核外电子相互耦合的结果，提出核磁共振一词，拉比设计和完成世界上第一个核磁共振实验。1920年，斯特恩和盖拉赫发现，当原子束通过不均匀磁场时，相对于磁场的取向而偏转 1930年，该二人观测到十分微弱的核磁矩。1937年，拉瑟里尤和舒伯尼科用传统的方法测出氢的核磁矩值，被认为的最早发现核磁现象的人。7ppt课件先驱者 Bloc
4、h及Purcell分别同时（1946年）检测到大块物质内核磁共振吸收，更清楚地阐述了原子核自旋(Spin)的存在，为此，他们共同获得了1952年诺贝尔物理学奖。Felix Bloch and Edward Purcell,both of whom were awarded the Nobel Prize in 1952,discovered the magnetic resonance phenomenon independently in 1946.1946年，布洛赫及其合作者在斯坦福大学做了水的核磁共振实验。8ppt课件 1946年，珀塞尔及其同事在哈佛大学进行了石腊的核磁共振实验。美国纽
5、约州立大学的一位富有想象力的物理学家和内科医生。1988年获里根颁赠的国家技术勋章。1971年，达马迪安(Raymond Damadian)发现正常组织与恶性组织的NMR信号明显不同。In 1971 Raymond Damadian showed that the nuclear magnetic relaxation times of tissues and tumors differed,thus motivating scientists to consider magnetic resonance for the detection of disease.9ppt课件 美国伊利诺大学的
6、物理学家，1988年和达马迪安一起获里根颁赠的国家技术勋章。1973年，Lauterbur改良了频谱仪，在磁场内形成线性变化的梯度，提供空间编码信号。首次进行了不均匀物体（两试管水）的磁共振成像。Magnetic resonance imaging was first demonstrated on small test tube samples that same year by Paul Lauterbur 1973年，与劳特伯几乎同时、但又分别独立地发表磁共振成像论文的还有英国诺丁汉(Nottingham)大学的曼斯菲尔德(Peter Mansfield)等学者，均认识到线性梯度场获取核
7、磁共振的空间分辨率是一种有效的解决方案。10ppt课件 In 1975 Richard Ernst proposed magnetic resonance imaging using phase and frequency encoding,and the Fourier Transform.In 1991,Richard Ernst was rewarded for his achievements in pulsed Fourier Transform NMR and MRI with the Nobel Prize in Chemistry.11ppt课件发展及趋势 1976年Peter
8、 Mansfield首次报导了活人体图像；1977年描述了手与胸部图像。12ppt课件发展及趋势 1978年报导了头和腹部图像 超导全身成像仪发明后，迅速认识到MR系统能够产生好的软组织对比，优于其它成像技术13ppt课件发展及趋势 1983年，MR的硬件及软件的改进，已经可以获得全身成像系统产生小于1mm的空间分辨率，总成像时间仅数分钟的高对比图像14ppt课件发展及趋势 磁共振显微成像（MRM）磁共振显微成像是利用磁共振现象以产生显微镜观察水平上的MR信号图像的一种专门技术。活体MRM，可用于对小动物的基础生理学、病理生理学及药物的筛检和毒理学研究，MRM在植物生理、病理以及材料科学中的应
9、用也较广泛。通过与组织标本的对照，磁共振组织学成像的一些应用新领域正在不断拓展。15ppt课件发展及趋势 磁共振实时成像 MR实时成像是在MR快速和超快速成像技术基础上发展而来的其发展适应了当今微创外科和要求，便利MR介入成为可能。GE公司开发的双子星结构，其磁体纵向平行排列，中间“裂隙”方便介入操作16ppt课件发展及趋势 磁共振功能成像 磁共振功能成像是随着快速成像技术的发展而兴趣的成像新领域，是相对于形态学诊断而言的。包括弥散、灌注加权成像、皮质功能定位及MR波谱成像等。3D FMRI of Auditory Cortex17ppt课件发展及趋势 脑磁图 脑磁图是通过测定脑血流所产生的磁
10、场变化用以标测皮质脑功能状态的新技术。磁共振淋巴造影 磁共振淋巴造影是通过皮下注射超顺磁性造影剂，以产生阴性对比的新技术。18ppt课件发展及趋势 磁共振氧测量技术 磁共振氧测量是运用MRI方法测定氧张力和与氧合作用相关参数的新技术。对脱氧血红蛋白所致磁场不均进行测定，以获得脱氧血红蛋白浓度，从而推算出其氧合状态。19ppt课件 心脏和血管成像 MR血管成像最初是应用流动血液的内在对比，近年提出造影剂增强三维扫描成像技术，目前已能在屏气时完成感兴趣区血管成像，成像时间与造影剂到达感兴趣的血循环时间相吻合。磁共振弹性成像 采用相位对比MR成像序列，运用环状运动编码梯度对某物体内不断传播的听力内剪
11、波的空间分布进行成像的技术，可用来评价人体骨骼肌的机械特性及人脑灰、白质的弹性系数。20ppt课件发展及趋势 超极化气体MR成像 是指通过吸入碱性金属粉末与惰性气体的混合物如铷和3He或129Xe以显著地增强磁化，即达到超极化，然后进行MRI检查的新技术。单一的超极化气体3He的密度图像对显示慢性阻塞性肺部疾患特别有效。21ppt课件发展及趋势 预极化MR成像 通常情况下低场阻抗MR能提供的图像信噪比很差，如果自旋极化在瞬间可达到较高值，则可在低场磁体上实现高场磁体所具备的图像信噪比，这种概念命题预极化MRI。由于磁体不需要很均匀，因而可采用便宜的电磁体。22ppt课件MRI Timeline
12、1946 MR phenomenon-Bloch&Purcell 1952 Nobel Prize-Bloch&Purcell 1960 NMR developed as analytical tool 1972 Computerized Tomography 1973 Backprojection MRI-Lauterbur 1975 Fourier Imaging-Ernst 1980 MRI demonstrated-Edelstein 1986 Gradient Echo Imaging、NMR Microscope 1988 Angiography-Dumoulin 1989 Ech
13、o-Planar Imaging 1991 Nobel Prize-Ernst 1994 Hyperpolarized 129Xe Imaging 23ppt课件磁共振物理基础 核的磁性（nuclear magnetsm)带有不对称电荷（electric charge)分布的粒子的自旋(spin)，感应(interaction)产生符合右手螺旋定则的磁场(megnetic field)，24ppt课件具有磁矩的快速自旋核可以看成为极小磁棒具有磁矩的快速自旋核可以看成为极小磁棒,图中磁矩(magnetic vector,)表示其大小及方向 Think of the spin of this pr
14、oton as a magnetic moment vector,causing the proton to behave like a tiny magnet with a north and south pole.磁共振物理基础25ppt课件磁共振物理基础26ppt课件Properties of Spin When placed in a magnetic field of strength B,a particle with a net spin can absorb a photon of frequency.The frequency depends on the gyromagne
15、tic ratio ,of the particle.=B For hydrogen,=42.58 MHz/T.磁共振物理基础27ppt课件磁共振物理基础磁化（magnetization)前后的原子核 核的磁矩按照布郎运动原理随机取向28ppt课件磁共振物理基础静止磁场内，这些磁偶极子倾向于与使用的磁场顺向平行或逆向平行取向排列29ppt课件磁共振物理基础 低能级(energy level)方向排列较高能级方向略占优势，产生沿外磁场方向排列的净磁化。There is a low energy configuration or state where the poles are aligned
16、N-S-N-S and a high energy state N-N-S-S.30ppt课件磁共振物理基础31ppt课件Transitions This particle can undergo a transition between the two energy states by the absorption of a photon.The energy of this photon must exactly match the energy difference between the two states.The energy,E,of a photon is related to
17、 its frequency,by Planks constant(h=6.626x10-34 J s).E=h In NMR and MRI,the quantity is called the resonance frequency and the Larmor frequency.磁共振物理基础32ppt课件磁共振物理基础净(net)磁矩的矢量描述：磁矢量的合成：宏观磁化矢量。33ppt课件 Adapting the conventional NMR coordinate system,the external magnetic field and the net magnetizati
18、on vector at equilibrium are both along the Z axis.34ppt课件磁共振物理基础 磁矩的分解35ppt课件磁共振物理基础静磁场中质子(proton)的状态36ppt课件磁共振物理基础37ppt课件磁共振物理基础磁矩与外磁场磁矩与外磁场(B(Bo o)方向方向不完全一致不完全一致在外加磁场中，核在外加磁场中，核自旋矢量经历转矩作自旋矢量经历转矩作用，又称作耦合用，又称作耦合,引起引起自旋以一定频率围绕自旋以一定频率围绕外磁场轴旋转。类似外磁场轴旋转。类似地球引力场内的一个地球引力场内的一个旋转陀螺运动，称为旋转陀螺运动，称为拉莫尔进动（拉莫尔进动
19、（LarmorLarmor process)process)，=Bo 38ppt课件磁共振物理基础39ppt课件磁共振物理基础40ppt课件磁共振物理基础射频(radiationfrequency)脉冲形成射频场B1一种短促的无线电波，与感兴趣核的拉莫尔频率一致41ppt课件磁共振物理基础共振的本质（吸收能量，产生能级跃迁，使B0方向宏观磁矩变小）42ppt课件磁共振物理基础43ppt课件44ppt课件磁共振物理基础B0方向B1方向B1轨迹运动轨迹的分解XZY45ppt课件磁共振物理基础 射频激励(excite)脉冲实际上是另一个磁场（B1）B1方向垂直于Bo及作用非常短的时间 B1磁场的作用
20、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=B1t46ppt课件磁共振物理基础 调整射频脉冲强度和时间，可使磁化从平衡状态（equilibrium state）翻转需要的角度时，称为翻转角。常用的有90度和180度射频脉冲。47ppt课件 角脉冲角脉冲=1 1t=t=B B1 1t t48ppt课件磁共振物理基础90度射频脉冲作用的宏观表现49ppt课件思考题(problem)4 纵向弛豫的机制是什么？5 横向弛豫的机制是什么？6 磁共振信号是如何产生的？50ppt课件磁共振物理基础 MR信息载体RF。MR信号的实质是变化的电磁波51ppt课件
21、52ppt课件磁共振物理基础 电磁波谱(electromagnetic spectrum)53ppt课件 Magnetic resonance imaging is based on the absorption and emission of energy in the radio frequency range of the electromagnetic spectrum.MRI gets around this limitation by producing images based on spatial variations in the phase and frequency of
22、 the radio frequency energy being absorbed and emitted by the imaged object.54ppt课件磁共振物理基础 MR信号的产生 弛豫（relaxation）过程：射频脉冲激励结束时即开始释放电磁辐射并将能量转移到晶格（lattice）或其自身之间而回到平衡状态，这一过程被称为弛豫。55ppt课件 弛豫过程期间，净磁矩的纵向（longitudinal，Mz）和横向（transverse，Mxy）成分均呈指数形式，恢复到它们的平衡值横向弛豫、纵向弛豫56ppt课件磁共振物理基础 纵向（自旋晶格）弛豫（spin lattice r
23、elaxation）分子晶格为激励核与晶格间能量交换提供了机会，激励的核与邻近晶格的相互影响提供了纵向弛豫的机制57ppt课件磁共振物理基础 在单纯的水分子内，一个质子的磁偶极子场产生晶格场，它影响邻近核的弛豫58ppt课件磁共振物理基础 能量以离散量子数方式从激励核转移出去，结果净磁化矢量以指数函数恢复到初始值。The time constant which describes how MZ returns to its equilibrium value is called the spin lattice relaxation time(T1).The equation governin
24、g this behavior as a function of the time t after its displacement is:Mz=Mo(1-e-t/T1)59ppt课件磁共振物理基础 If the net magnetization is placed along the-Z axis,it will gradually return to its equilibrium position along the+Z axis at a rate governed by T1.The equation governing this behavior as a function of
25、 the time t after its displacement is:Mz=Mo(1-2e-t/T1)60ppt课件磁共振物理基础 用T1值表示纵向弛豫时间，T1是时间常数，表示纵向磁化矢量恢复到它的初始值的63所需要的时间生物组织的T1值从大约50毫秒到几秒不等。61ppt课件磁共振物理基础横向（自旋自旋）弛豫（spinspin relaxation）激励后，自旋磁矩以相同相位进动，产生较大磁化横向成分，单个自旋磁矩间相互作用引起局部随机性磁场的变化，使得单个核的进动频率波动，相互分散，出现自旋磁矩逐渐的、随机的相位异步（dephase），引起净磁化横向成分呈指数形式衰减（reduce
26、)Two factors contribute to the decay of transverse magnetization.1)molecular interactions(said to lead to a pure T2 molecular effect)2)variations in Bo(said to lead to an inhomogeneous T2 effect62ppt课件磁共振物理基础 If the net magnetization is placed in the XY plane it will rotate about the Z axis at a fre
27、quency equal to the frequency of the photon which would cause a transition between the two energy levels of the spin.63ppt课件磁共振物理基础 In addition to the rotation,the net magnetization starts to dephase because each of the spin packets making it up is experiencing a slightly different magnetic field an
28、d rotates at its own Larmor frequency.The longer the elapsed time,the greater the phase difference.Here the net magnetization vector is initially along+Y.64ppt课件磁共振物理基础zMxy相位异步65ppt课件 The time constant which describes the return to equilibrium of the transverse magnetization,MXY,is called the spin-s
29、pin relaxation time,T2.MXY=MXYo e-t/T2 指数衰减66ppt课件磁共振物理基础 用T2值表示横向弛豫时间，T2是时间常数，表示横向磁化矢量恢复到它的初始值的37所需要的时间横向磁化在纵向磁化恢复以前很久就消失了，因此生物组织的横向弛豫时间要短于纵向弛豫时间67ppt课件磁共振物理基础人体部分组织、值68ppt课件磁共振物理基础 MR信号的探测69ppt课件磁共振物理基础 只有在XY平面的成分能被探测到70ppt课件71ppt课件 MR信号波形 自由感应衰减（FID）72ppt课件磁共振物理基础 信号与频谱（spectrum）信号包括时间、强度、相位、频率等成
30、分（A）是单一频率正弦波。其谱线是频谱某点的竖线，高度取决于信号强度。73ppt课件（B）是二个频率正弦波，每个成分具有相等的强度74ppt课件磁共振物理基础 复杂信号的频谱 付立叶变换下时间有关的信号可以通过付立叶变换生成相应的频谱，及反之亦然75ppt课件76ppt课件磁共振物理基础77ppt课件磁共振物理基础78ppt课件思考题(problem)7 如何确定磁共振信号的空间位置？8 选层梯度如何实现其功能？9 梯度磁场及射频如何影响层厚？10 MR图像上的点与K 空间上的点是对应的吗？为什么？79ppt课件磁共振成像原理 组织的空间定位 当RF脉冲停止时，MR信号就可接收到了，此时接收线
31、圈范围内的所有原子核会以相同的频率辐射信号，并不携带任何空间位置信息。80ppt课件投影（project）磁共振成像原理81ppt课件梯度磁场（Magnetic Field Gradient）磁共振成像原理82ppt课件梯度场的作用（effect)磁共振成像原理83ppt课件空间定位需要解决的问题 为了重建图像，必须确定组织间的空间位置，涉及两个方面：）层面选择）层面上共振信号的空间编码84ppt课件磁共振成像原理 选层梯度(Slice Selection)由于共振频率是磁场强度的函数，在人体长轴方向上附加一梯度磁场Z，则每一横断面的共振频率均不一样，只有那些与射频脉冲频率相同的扫描层面内的核
32、才会吸收射频脉冲能量。Z=Z=f/Gs 85ppt课件86ppt课件磁共振成像原理 选层梯度与层厚 层面厚度取决于磁场梯度和射频带宽及形状87ppt课件磁共振成像原理 被选层面内质子的频差及校正 螺旋阶梯样散开施加自旋复相位梯度88ppt课件磁共振成像原理 选定层面的空间编码 使用读识梯度(频率编码Frequency Encoding)接受信号时，使用与层面选择梯度Gz垂直的第二个磁场梯度，散发出来的信号频率与沿x梯度轴位置不同而不同。信号经付立叶转换为轴上的频谱。每个频率成分的振幅，即沿轴每个位置上的强度，与轴位置上方向信号总和成正比89ppt课件磁共振成像原理频率编码（读识梯度）90ppt
33、课件f=(Bo+x Gx)=fo+x Gx x=(f-fo)/(Gx)This procedure is called frequency encoding and causes the resonance frequency to be proportional to the position of the spin.91ppt课件磁共振成像原理 相位编码梯度(Phase Encoding Gradient)在读识梯度前施加，与读识梯度方向垂直 层面选择梯度与90度射频激励脉冲后，所选择层面内所有自旋同频同相进动；相位编码梯度打开后，自旋将受该梯度影响以不同频率进动，相位编码梯度关闭时，所有
34、自旋又同频进动，而位置各异，每个核有各自的相位，依梯度位置而定，这种改变称为“相位记忆”92ppt课件磁共振成像原理相位编码梯度相位记忆Phase Encoding Gradient93ppt课件94ppt课件95ppt课件磁共振成像原理96ppt课件磁共振成像原理图像细节的获得过程图像细节的获得过程：在相位编码梯度方向，图像的空间分辨力在相位编码梯度的升高过程中被逐渐获得，系统所能识别的最小两点间相位差别是有一定限度的(即空间分辨力)，比如是180度，这样随着梯度场强的升高，相差180度相位的两点间距离逐渐变小，图像的细节在相位编码的过程中被获得。97ppt课件Gradient Slice
35、Plane Slice Phase Frequency XY Z X or Y Y or X XZ Y X or Z Z or X YZ X Y or Z Z or Y 磁共振成像原理98ppt课件磁共振成像原理 空间编码及空间 MR扫描期间，采集的数据并不分别对每个相位编码步的数据进行付里叶变换，来产生图像灰度，而是按照相位编码顺序，暂存在一个地方-即K空间，K空间是一个抽象空间或平面，每幅影像都有它自己的K空间数据阵列。K空间水平方向的Kx值对应于测量梯度的时间(积分)，垂直方向的Ky值正比于相位编码梯度的强度，每一相位编码步由一个Ky值表示。99ppt课件磁共振成像原理 K空间、数据矩阵
36、与相位编码步100ppt课件磁共振成像原理 K空间实际由数据采集获取的全部回波数据或投影一行一行叠排起来组成。Ky=0的投影是相位编码梯度为零的条件下测量的回波的数据。K空间数据阵列垂直方向具有共轭对称性。因为两端的相位编码梯度幅度相等极性相反101ppt课件磁共振成像原理 K空间数据模型 K空间中心有最大信号102ppt课件磁共振成像原理 K空间数据获取过程103ppt课件Im ageExperim entFouriertransform(FT)Inverse2D FTNphase encodinggradientsNlinesyyG yG xNdata pointsk-space data
37、 setkkyxxNpoints磁共振成像原理104ppt课件 当一个扫描序列完成后，系统会对该序列中所有予设层面的K空间的数据进行付里叶变换，最终得到对应层面具有相应灰度等级的亮度图像。在MR图像中，图像上每一点与K空间内每一点不是一一对应关系，图像上每一点的信号都来源于K空间所有点，K空间内每一点都参与图像上所有点信号的形成。磁共振成像原理105ppt课件磁共振成像原理图像转换106ppt课件磁共振成像原理采样时序107ppt课件磁共振成像原理 全回波与部分回波80%60%108ppt课件磁共振成像原理 扫描时间=YxTRxNSA109ppt课件磁共振成像原理 K空间轨迹类型KyKxoKy
38、Kxo110ppt课件磁共振成像原理111ppt课件磁共振成像原理112ppt课件二维付里叶变换 接收线圈所探测到的电流，实际上是频率和相位的函数，如果假设扫描层面中某一体素所对应的频率和相位是单一的，则每一体素所产生的电流df(t)可用下式来表示:df(t)=A(df(t)=A(,)cos()cos(t t+)d)d d d 磁共振成像原理113ppt课件 每进行一次采样，在扫描脉冲序列作用下，扫描平面内所有体素发出的信号总和为f f1 1(t)=(t)=A(A(,1 1)cos()cos(t+t+1 1)d)d d d 1 1磁共振成像原理114ppt课件 上式和f(t)的傅里叶变换式很相
39、似，差别在于增加了相位分布的积分，加第二个脉冲序列时，相位编码梯度的功率增加到使所有体素再多产生相位增量，第三个脉冲序列则使相位增量为2，因此所得的各级数据可以用下面一组式子来表示：磁共振成像原理115ppt课件f f1 1(t)=(t)=A(A(,1 1)cos()cos(t+t+1 1)d)d d d 1 1f f2 2(t)=(t)=AA,1 1(1+(1+)cos)cos t,t,1 1(1+(1+)d)d d d 1 1 f fn n(t)=(t)=AA,1 1 1+(n-1)1+(n-1)cos cos t,t,1 1 1+(n-1)1+(n-1)d d d d 1 1磁共振成像原
40、理116ppt课件 这一系列等式可用以下等式来代表：当我们采用256个相位编码步时，增量 360/2561.4f f (s,t)=(s,t)=AA,1 1 1+(s-1)1+(s-1)cos cos t,t,1 1 1+(s-1)1+(s-1)d d d d 1 1磁共振成像原理117ppt课件MR图像究竟是如何得到的？118ppt课件思考题(problem)11请画出自旋回波序列的时序图。12请画出FLAIR序列的时序图。13 IR序列为什么可以选择性地抑制某些组织信号？14 EPI序列的时序图119ppt课件磁共振成像方法 射频脉冲和自由感应衰减的检测是连续进行的，然而并不是RF停止后立即
41、进行自由感应衰减取样，而是检测自由感应衰减消失后一定时间重新出现回波信号 磁共振测量使用两种方法产生回波信号 自旋回波（Spin-Echo）梯度回波（Gradient-Echo）120ppt课件磁共振成像方法 脉冲序列的构成自旋准备准备脉冲组织预饱和信号产生自由感应衰减自旋回波梯度回波付氏变换亮度转换图像121ppt课件磁共振成像方法 脉冲序列的表达 时序图表达射频、选层梯度、相位编码梯度、频率编码梯度、回波、采样等过程的波形叙述 流程图表达用数字或数学符号表达122ppt课件磁共振成像方法 脉冲序列分类：按信号：FID、SPINECHO、GRADIENT ECHO、EPI ECHO 按用途：
42、通用：常规检查序列专用：心脏、脂肪抑制、伪影抑制等 按成像速度：普通、快速123ppt课件磁共振成像方法 被激励核经历两个根本不同的失相位过程 自旋自旋相互作用，该作用是随机的，随时间而变化，是不可逆的过程 磁场的不均匀，产生对自旋系统的恒定的影响，需采用一定的方法纠正净磁场不均匀性的影响124ppt课件磁共振成像方法 自旋回波 磁场不均匀的静态作用，可以在90度RF脉冲之后一段时间使用180度RF重聚相脉冲消除125ppt课件磁共振成像方法 A 180o pulse will rotate the magnetization vector by 180 degrees.A 180o puls
43、e rotates the equilibrium magnetization down to along the-Z axis.126ppt课件磁共振成像方法 The net magnetization at any orientation will behave according to the rotation equation.For example,a net magnetization vector along the Y axis will end up along the-Y axis when acted upon by a 180o pulse of B1 along th
44、e X axis.127ppt课件磁共振成像方法 在旋转坐标系中，相位调制后，180度脉冲可加在X轴上，使得质子群绕X轴折叠128ppt课件磁共振成像方法 自旋回波的形成129ppt课件磁共振成像方法 A net magnetization vector between X and Y will end up between X and Y after the application of a 180o pulse of B1 applied along the X axis.130ppt课件磁共振成像方法 自旋回波脉冲序列 自旋回波（SE，spin echo)脉冲序列是指以90度脉冲开始，后
45、续以180度相位重聚焦脉冲，以获得有用信号的脉冲序列。并且可以多次施加180度脉冲，以获得多次回波信号。SE序列是目前临床磁共振成像中最基本、最常用的脉冲序列。131ppt课件磁共振成像方法180 180 90TE1TE2132ppt课件磁共振成像方法 时序与信号幅度变化趋势133ppt课件磁共振成像方法 几个重要参数 反转时间TI 回波时间TE 重复时间TR 静息时间Tdead（TR、TE之差)SE序列的执行过程分为激发、编码、相位重聚和信号读出四个阶段134ppt课件磁共振成像方法180 RFGpc90next 90TITE/2TETRGssEchoGroTdead135ppt课件磁共振成
46、像方法 2DFT&3DFT136ppt课件磁共振成像方法137ppt课件磁共振成像方法 自旋回波信号的应用 测量组织T2：由外磁场不均匀引起的失相位的可逆的，组织本身横向弛豫引起的、由其表征的信号衰减是不可逆的。1/T2138ppt课件磁共振成像方法 多次回波信号的最大幅度正比于组织的本征弛豫时间T2：Sm(n)e-n/T2 根据此式可获得比较准确的T2值。139ppt课件磁共振成像方法 自旋回波序列的图像特征 SE序列的信号强度至少取决于氢质子密度、T1和T2弛豫时间、TR及TE等5个因素，当组织一定时，改变序列参数TR和TE就可改变质子密度、T1及T2对图像的影响程度或加权权重。140pp
47、t课件磁共振成像方法 自旋回波序列信号强度的近似表达：S r(1e-TR/T1)e-TE/T2 在式中，当取TRT1时信号强度与T1几乎无关系；当TR一定时，如果TET2，信号强度受T2影响减少。因此，TR和TE是自旋回波序列的重要操作参数。可以通过调节TR和TE来灵活地实施所谓加权成像：T1加权像，T2加权像及质子密度加权像。141ppt课件磁共振成像方法 图像亮度与信号强度的关系 线性关系：I=S142ppt课件磁共振成像方法 梯度回波脉冲序列 梯度回波（GRE，gradient echo），是一种采用小角度RF波替代SE中的90度RF脉冲，通过有关梯度场方向的翻转替代自旋回波中180度脉
48、冲而产生回波信号的成像技术，该技术扫描时间大大短于SE序列成像时间。143ppt课件磁共振成像方法 梯度回波的原理：相位回聚Gy无梯度正梯度负梯度翻转梯度144ppt课件磁共振成像方法145ppt课件 时序图：RFGpcGssEchoGronextssrope146ppt课件磁共振成像方法 梯度回波信号强度：S=k r(1-exp(-TR/T1)Sin exp(-TE/T2*)/(1-Cos exp(-TR/T1)GRE序列只能获得T2加权的图像 给定T1和TR时，信号的幅度与角相关：1arccosTTRErnste-=147ppt课件磁共振成像方法 扰相梯度：减少剩余磁化采用的手段。使梯度回
49、波序列在较短的TR下获得更大的权重。将加大梯度系统的负担。148ppt课件磁共振成像方法 横向残余磁化矢量破坏序列149ppt课件磁共振成像方法 TSE&GRE序列 RF后多次进行梯度翻转：两种回波成分150ppt课件磁共振成像方法 GRE-EPI(Gx翻转)151ppt课件磁共振成像方法 GRE-spiral 螺旋磁共振152ppt课件153ppt课件磁共振成像方法 其他序列：饱和恢复序列（saturation recovery,SR)部分饱和序列（partial saturation,PS)反转恢复序列（inversion recovery,IR)STIR（short time inver
50、sion recovery)SPIR(spectral presaturation with inversion recovery)FLAIR(fluid attenuated inversion recovery)IRSE(inversion recovery spin echo)回波平面成像序列（echo planar image,EPI)154ppt课件磁共振成像方法 饱和恢复序列使用长TR，纵向弛豫最大，质子密度加权像155ppt课件磁共振成像方法 部分饱和序列（可测T1）90RFFID909090TR156ppt课件磁共振成像方法 部分饱和恢复序列TR短，得到T1W157ppt课件磁
