核磁共振原理(经典由简入深)

观
使质子处于同相位，质子的微观横向磁化矢量相加，产生 和
宏观横向磁化矢量
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90度脉冲激发使质子发生共振，产生最大的旋转 横向磁化矢量，这种旋转的横向磁化矢量切割接 收线圈，MR仪可以检测到。
氢 多质
子
少氢
质
子
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•非常重要
• 无线电波激发后，人体内宏观磁场偏 转了90度，MRI可以检测到人体发出 的信号
• 安培想：在原子、分子或分子团等物质微粒内部， 存在着一种环形电流--分子电流(后人也叫它“安培 电流”)，分子电流使每个物质微粒都形成了一个微 小的磁体，环性的分子电流的磁场使它的两侧相当 于两个磁极。这两个磁极是跟分子电流不可分割地 联系在一起的。未磁化的物体分子电流的方向非常 紊乱，对外不显示磁性。磁化后，分子电流的方向 变得大致相同，于是对外显示出磁作用。
• 共振：能量从一个震动着的物体传递到另一
个物体，而后者以前者相同的频率震动。
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体内进动的氢质子怎样才能发生共振呢？
给低能的氢质子能量，氢质子获得能
量进入高能状态，即核磁共振。
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90
微 观度 效脉 应冲
继
发
后
产
生
低能的超出部分的氢质子有一半获得能量进入高能状态， 的 高能和低能质子数相等，纵向磁化矢量相互抵消而等于零 宏
T2加权成像 （T2WI)
反映组织 横向弛豫 的快慢！
• T2值小 横向磁化矢量减少快 MR信号低（黑）
百度文库
• T2值大 横向磁化矢量减少慢 MR信号高（白）
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原子核总是绕着自身的轴旋转－－自旋 ( Spin )
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自旋与核磁
•地球自转产生磁场
•原子核总是不停地按一定频率绕着自身的
轴发生自旋 ( Spin )
•原子核的质子带正电荷，其自旋产生的磁
场称为核磁，因而以前把磁共振成像称为 核磁共振成像（NMRI）。
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何种原子核用于人体MR成像？
•用于人体MRI的为1H（氢质子），原因有：
• 氢质子含量高的组织纵向磁化矢量大 ，90度脉冲后偏转横向的磁场越强， MR信号强度越高。
• 此时的MR图像可区分质子密度不同 的两种组织
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•非常重要
•检测到的仅仅是不同组织氢质 子含量的差别，对于临床诊断来 说是远远不够的。
•我们总是在90度脉冲关闭后过 一定时间才进行MR信号采集。
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0 B0
其中：ω0 ：进动的频率 （Hz或MHz） B0 ：外磁场强度(单位T，特斯拉)。 γ ：旋磁比；质子的为 42.5MHz / T。
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18
•处于高能状态太费劲，并非人人都能做到
•处于低能. 状态的略多一点 19
• 进入主磁场后人体被磁 化了，产生纵向宏观磁 化矢量
• 不同的组织由于氢质子 含量的不同，宏观磁化 矢量也不同
90度 脉冲
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•不同组织有不同的纵向弛豫速度
•不同组织T1值不同
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•在任何序列图像上，信号采集时刻旋转横 向的磁化矢量越大，MR信号越强
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•重 要 提 示
• 不同组织有着不同
• 质子密度 • 横向(T2)弛豫速度 • 纵向(T1)弛豫速度
• 这是MRI显示解剖结 构和病变的基础
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4、射频线圈关闭后发生了什么？
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无线电波激发使磁场偏转90度，关闭无线 电波后，磁场又慢慢回到平衡状态（纵向)
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• 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缩小到零，纵向 宏观磁化矢量从零逐渐回到平衡状态，
这个过程称为核磁弛豫。
• 核磁弛豫又可分解为两个部分：
• 横向弛豫
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1、人体MR成像的物质基础
• 原子的结构
电子：负电荷
中子：无电荷
质子：正电荷
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安培是电学领域里的牛顿
• 他想：既然通电的线圈类似一只磁铁，反过来，一 个天然磁体不是也像一只通电线圈吗？那么，天然 磁铁上的电流在哪里？安培注意到这样一个事实， 那就是把一条形磁体折为两段，结果变成了两个独 立的磁体，照此分下去，天然磁体的每一颗粉末也 都是独立的磁体，都有N极和S极 ；
• 磁共振不能检测出纵向 磁化矢量
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MR能检测到怎样的磁化矢量呢？？？
MR不能检测到纵向磁化矢量，但能检测到旋转的横向磁化矢量
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MR能检测到怎样的磁化矢量呢？？？
MR不能检测到纵向磁化矢量，但能检测到旋转的横向磁化矢量
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如何才能产生横向宏观磁化矢量？
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3、什么叫共振，怎样产生磁共振？
5、磁共振“加权成像”
T1WI
PD
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T2WI
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何为加权？？？
• 所谓的加权就是“重点突出”
的意思
• T1加权成像（T1WI）----突出组织T1弛豫 （纵向弛豫）差别
• T2加权成像（T2WI）----突出组织T2弛豫 （横向弛豫）差别
• 质子密度加权成像（PD）－突出组织氢质 子含量差别
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–1、1H的磁化率很高； –2、1H占人体原子的绝大多数。
•通常所指的MRI为氢质子的MR图像。
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•人体内有无数个氢质子（每毫升水含氢 质子3×1022）
•每个氢质子都自旋产生核磁现象
•人体象一块大磁铁吗？
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通常情况下人体内氢质子的核磁状态
通常情况下，尽管每个质子自旋均产生一个小的
磁场，但呈随机无序排列，磁化矢量相互抵消，
第一章 核磁共振成像原理
本章主要讲述内容： ❖磁共振信号的产生 ❖磁共振信号的获取与傅立叶变换 ❖像素位置信息的确定（梯度） ❖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
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简述磁共振成像过程
❖ 1.
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2
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3
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4
第一节 磁共振信号的产生
• 发电； • 磁带、录像带； • 磁盘； • 音响； • MRI的核心。
人体并不表现出宏观磁. 化矢量。
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把人体放进大磁场
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核人进 磁体入 状组主 态织磁
质场 子前 的后
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• 进动(Precession)
• 质子在静磁场中以进动方式运动 • 这种运动类似于陀螺的运动
质
子
陀
进
动螺
动
运
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• 进动频率(Precession Frequency)
拉莫尔方程
• 纵向弛豫
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90度脉冲
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横向弛豫
• 也称为T2 弛豫，简 单地说， T2弛豫就 是横向磁 化矢量减 少的过程。
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•不同的组织横向弛豫速度不同
•不同的组织T2值不同
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纵向弛豫
• 也称为T1弛豫，是指90度脉冲关闭后，在 主磁场的作用下，纵向磁化矢量开始恢复， 直至恢复到平衡状态的过程。