磁共振原理课程学习.pptx

会计学1磁共振原理磁共振原理(yunl)第一页，共90页。物理学基础物理学基础(jch)n n原子包括一个核与一个壳，壳有由电子原子包括一个核与一个壳，壳有由电子(dinz(dinz)组成，组成，核内有带正电荷的质子。核内有带正电荷的质子。n n这些质子类似小行星，像地球一样不停的转动或围绕这些质子类似小行星，像地球一样不停的转动或围绕着一个轴做自旋运动，即质子具有自旋性。着一个轴做自旋运动，即质子具有自旋性。n n正电荷附着于质子，在自然状态下，与质子一起旋转。正电荷附着于质子，在自然状态下，与质子一起旋转。运动的电荷运动的电荷-电流。电流可产生磁力或磁场。电流。电流可产生磁力或磁场。第1页/共89页第二页，共90页。物理学基础物理学基础(jch)n n正常情况下，质子处于正常情况下，质子处于杂乱无章的排列状态。杂乱无章的排列状态。当把它们放入一个强外当把它们放入一个强外磁场中，就会发生改变。磁场中，就会发生改变。它们仅在平行或反平行它们仅在平行或反平行于外磁场两个于外磁场两个(li(li n n )方向上排列。方向上排列。n n两种排列方式处于不同两种排列方式处于不同的能级水平。的能级水平。n n当有两种可能的排列状当有两种可能的排列状态时，耗能少的处于低态时，耗能少的处于低能状态的排列状态占优能状态的排列状态占优势。势。第2页/共89页第三页，共90页。物理学基础物理学基础-质子的运动质子的运动(yndng)形式形式n n一个旋转的陀螺受到撞击时，则进行摇摆式运动，处于强磁场内的一个旋转的陀螺受到撞击时，则进行摇摆式运动，处于强磁场内的质子也表现为这种运动形式，称为进动。质子也表现为这种运动形式，称为进动。n n质子的进动速度质子的进动速度(sd)(sd)可用进动频率来测量。即质子每秒进动多少可用进动频率来测量。即质子每秒进动多少次。进动频率不是一个常数，他依赖于质子所处的场强，场强越强，次。进动频率不是一个常数，他依赖于质子所处的场强，场强越强，进动频率越高。进动频率越高。第3页/共89页第四页，共90页。Larmor方程方程(fngchng)第4页/共89页第五页，共90页。物理学基础物理学基础(jch)质子带正电荷，这一正电荷在不停的运动，因为质子具有自旋性。这一运动的电荷即为电流，电流产生(chnshng)磁场。所以每一个质子都有一个小磁场，可把质子看作一个小磁棒。当把病人放入MR磁体时，作为小磁棒的质子以两种形式沿外磁场方向排列：平行或反平行，需能少的状态占优势。质子沿磁场的磁力线进动，好像一个旋转着的陀螺沿地球的磁力线进动一样。用Larmor方程能计算出进动频率，它在强磁场中较高。第5页/共89页第六页，共90页。物理学基础物理学基础(jch)-介绍坐介绍坐标系标系n n使用坐标系较易描述使用坐标系较易描述磁场内运动的质子，磁场内运动的质子，也不必画外部磁体。也不必画外部磁体。n nZ Z轴沿着磁力线方向，轴沿着磁力线方向，可以用它代表磁力线。可以用它代表磁力线。n n小箭头小箭头(jintu)(jintu)代代表质子的矢（向）量。表质子的矢（向）量。图中矢量的力为磁力。图中矢量的力为磁力。第6页/共89页第七页，共90页。第7页/共89页第八页，共90页。纵向纵向(zn xin)磁化磁化Longitudinal magnetizationn n把一个病人放进把一个病人放进MRMR机机磁体内，病人本身成磁体内，病人本身成为一个磁棒，即有它为一个磁棒，即有它自己的磁场。这是由自己的磁场。这是由于不能互相抵消的质于不能互相抵消的质子子(zhz(zhz)矢量叠加的矢量叠加的结果。结果。n n这种磁化是沿着外磁这种磁化是沿着外磁场纵轴方向，故称之场纵轴方向，故称之为纵向磁化。为纵向磁化。第8页/共89页第九页，共90页。纵向纵向(zn xin)磁化磁化Longitudinal magnetizationn n把病人置入强外磁场中，把病人置入强外磁场中，可诱发一个新的磁矢量，可诱发一个新的磁矢量，这个磁矢量与外磁场平这个磁矢量与外磁场平行。行。n n因为它平行于外磁场，因为它平行于外磁场，与外磁场处于与外磁场处于(ch(ch y)y)同同一方向，故不能测量。一方向，故不能测量。第9页/共89页第十页，共90页。横向横向(hn xin)磁化磁化n n沿着沿着(yn zhe)(yn zhe)外磁场的磁化外磁场的磁化不能测的，因不能测的，因此，需要一个此，需要一个横向于外磁场横向于外磁场的磁化。的磁化。第10页/共89页第十一页，共90页。物理学基础物理学基础(jch)n n质子带正电荷，具有自旋性。因此它们有一个磁场，可看做是质子带正电荷，具有自旋性。因此它们有一个磁场，可看做是有个小磁棒。有个小磁棒。n n把质子放入强磁场时，它们就沿着把质子放入强磁场时，它们就沿着(yn zhe)(yn zhe)外磁场的方向排列：外磁场的方向排列：一些平行（指向上），一些反平行（指向下）。一些平行（指向上），一些反平行（指向下）。n n质子并非静止不动，而是围绕着磁力线进动，外磁场越强，进质子并非静止不动，而是围绕着磁力线进动，外磁场越强，进动频率越高，它们之间的关系可用动频率越高，它们之间的关系可用LarmorLarmor方程说明。方程说明。n n反平行与平行质子的磁力可互相抵消。但有多余的平行的处于反平行与平行质子的磁力可互相抵消。但有多余的平行的处于低能级的质子（指向上方）残留下来，它们的磁力不被抵消。低能级的质子（指向上方）残留下来，它们的磁力不被抵消。这些质子都指向上方，它们的磁力叠加起来指向外磁场的方向。这些质子都指向上方，它们的磁力叠加起来指向外磁场的方向。因此当我们把病人放入因此当我们把病人放入MRMR磁体内时，病人有自己的磁场，这一磁体内时，病人有自己的磁场，这一磁场纵向于磁场纵向于MRMR磁体磁场，因为是纵向，所以，它不能被直接测磁体磁场，因为是纵向，所以，它不能被直接测得。得。第11页/共89页第十二页，共90页。物理学基础物理学基础(jch)-射频脉射频脉冲冲radio frequency(RF)pulsen n一个短促的电磁波，称为射频脉冲。n n当质子频率与射频脉冲频率相同时，就能进行能量(nngling)交换。第12页/共89页第十三页，共90页。物理学基础物理学基础(jch)-共振共振n n质子有进动频率，这一频率可由Larmor方程算出。n nLarmor方程提供了需要发射的RF脉冲频率。n n只有当RF脉冲与质子频率相同时，质子才能从无线电波中吸收一些能量，这种现像称为(chn wi)共振。第13页/共89页第十四页，共90页。物理学基础物理学基础当施加当施加RF脉冲后脉冲后,质子质子(zhz)会发生什么变化会发生什么变化n n射频脉冲与质子交换能量（a)，一些质子被升到一个较高的能级水平如图中指向(zh xin)下方(b)。实际上Z轴磁化减少，因为指向(zh xin)下方的质子中和等数目的指向(zh xin)上方的质子。第14页/共89页第十五页，共90页。物理学基础物理学基础当施加当施加RF脉冲后脉冲后,质子会发生质子会发生(fshng)什么变化什么变化n n正常情况下，无线电波的图形类似一根鞭子，MRI的无线电波也起着一根鞭子样的作用。它使进动(jn dn)的质子同步化。第15页/共89页第十六页，共90页。物理学基础物理学基础当施加当施加RF脉冲后脉冲后,质子会发生什质子会发生什么么(shn me)变化变化n n由于由于(yuy)RF(yuy)RF脉冲脉冲,质子不质子不再指向任意方向，而是做同再指向任意方向，而是做同步、同速运动，即处于步、同速运动，即处于 同同相相（inphaseinphase）。质子现在）。质子现在是同一时间指向同一方向，是同一时间指向同一方向，其矢量也在该方向上叠加起其矢量也在该方向上叠加起来，因而导致磁矢量指向进来，因而导致磁矢量指向进动质子的那一边。由于动质子的那一边。由于(yuy)(yuy)是横向，故称横向磁是横向，故称横向磁化（化（transversemagnetizationtransversemagnetization）。）。第16页/共89页第十七页，共90页。物理学基础物理学基础(jch)无线电波对质子产生两种效应无线电波对质子产生两种效应n n它把一些质子升到一个较高的能级水平（指向下方）。导致Z轴即纵向磁化减少n n它引起质子同步、同相运动，在x-y平面上产生一个新的磁化，即横向(hn xin)磁化。它随着进动的质子而运动。第17页/共89页第十八页，共90页。同向进动的质子产生一个新的横向同向进动的质子产生一个新的横向(hn xin)磁化磁化 第18页/共89页第十九页，共90页。物理学基础物理学基础(jch)n n把病人置入强外磁场中，把病人置入强外磁场中，沿着外磁场方向产生一沿着外磁场方向产生一个新的磁矢量（个新的磁矢量（a a）。）。n n施加与质子进动施加与质子进动(jn(jn dndn)频率相同的频率相同的RFRF脉冲，脉冲，则引起两种效应：产生则引起两种效应：产生一个新的横向磁化，而一个新的横向磁化，而纵向磁化减少（纵向磁化减少（b b）。在）。在RFRF脉冲的作用下，纵向脉冲的作用下，纵向磁化甚至可完全消失磁化甚至可完全消失（c c）。）。第19页/共89页第二十页，共90页。物理学基础物理学基础-横向横向(hn xin)磁矢量磁矢量n n横向磁矢量随着质子的进动作同相运动。磁矢量通过不停地运动与变化(binhu)，产生电流-产生质子的磁场。n n运动的磁场产生电流。n n在MR机内运动/变化(binhu)的磁矢量，能在一根天线内感应电流，这就是MR信号。n n因此，MR信号也有进动频率。第20页/共89页第二十一页，共90页。物理学基础物理学基础(jch)-驰豫驰豫n n如果质子同步、同相的转动，而且没如果质子同步、同相的转动，而且没有什么变化，就会得到左图一样的信有什么变化，就会得到左图一样的信号。然而，事实并非如此。号。然而，事实并非如此。n nRFRF脉冲一旦终止，由脉冲引起的系统脉冲一旦终止，由脉冲引起的系统改变，很快就回到原来静止时的状态，改变，很快就回到原来静止时的状态，即发生驰豫（即发生驰豫（relaxationrelaxation）。新建立起）。新建立起来的横向磁化来的横向磁化(chu)(chu)开始消失开始消失(此过此过程称为横向驰豫程称为横向驰豫 transverse relaxation)transverse relaxation)，纵向磁化，纵向磁化(chu)(chu)恢复到原来的大恢复到原来的大小（这一过程称为纵向驰豫小（这一过程称为纵向驰豫（longitudinal relaxation longitudinal relaxation）。）。第21页/共89页第二十二页，共90页。纵向纵向(zn xin)驰豫驰豫n n中断中断RFRF脉冲后，质子从高能状态返回脉冲后，质子从高能状态返回(f(f nhu)nhu)到低能状态，即重到低能状态，即重新指向上方，图中新指向上方，图中 一个接一个地一个接一个地 画出来。结果纵向磁化增加，画出来。结果纵向磁化增加，恢复到原来的数值。为了好看起见，没有把质子画成同相。恢复到原来的数值。为了好看起见，没有把质子画成同相。n n从从RFRF脉冲吸收的能量脉冲吸收的能量 被传递到周围，即所谓晶格（被传递到周围，即所谓晶格（latticelattice）。又）。又称为自旋称为自旋-晶格驰豫晶格驰豫(spin-lattice-relaxation)(spin-lattice-relaxation)。第22页/共89页第二十三页，共90页。n n在在RFRF脉冲终止后，以纵向脉冲终止后，以纵向(zn(zn xin xin)磁化对时间画成磁化对时间画成曲线，就得到曲线，就得到T1T1曲线（曲线（T1-T1-curvecurve）。）。n n纵向纵向(zn(zn xin xin)磁化恢复到磁化恢复到原来数值所经历的时间，称原来数值所经历的时间，称为纵向为纵向(zn(zn xin xin)驰豫时间驰豫时间(longitudinal relaxation(longitudinal relaxation time)time)，也简称为，也简称为T1T1。实际上，。实际上，T1T1并非一个确切时间，而是并非一个确切时间，而是一个时间常数，用来描述这一个时间常数，用来描述这一过程进行的快慢速度。一过程进行的快慢速度。T1曲线曲线(qxin)第23页/共89页第二十四页，共90页。横向横向(hn xin)磁化磁化n n质子的进动频率有它们所处的场强来决定，而且所有的质子都要接受相同的质子的进动频率有它们所处的场强来决定，而且所有的质子都要接受相同的场强，然而，事实并非如此。场强，然而，事实并非如此。n n病人所处的病人所处的MRMR磁场磁场,并非均匀一致，在强度上略有差异，因而引起不同的进并非均匀一致，在强度上略有差异，因而引起不同的进动频率。动频率。n n每一质子都受到邻近核小磁场的影响，这些核分布不均匀，因而每一质子都受到邻近核小磁场的影响，这些核分布不均匀，因而 也导致不也导致不同的进动频率。这些内磁场的差异可以某种方式作为一种组织的特征。同的进动频率。这些内磁场的差异可以某种方式作为一种组织的特征。n n在在RFRF脉冲中止后，质子失去相位一致性、失去同步化。当你从上面整体地脉冲中止后，质子失去相位一致性、失去同步化。当你从上面整体地看这些失相位的质子时，就会看到质子如何看这些失相位的质子时，就会看到质子如何(rh)(rh)呈扇形散开。呈扇形散开呈扇形散开。呈扇形散开时，指向同一方向越来越少，因而横向磁化减少。时，指向同一方向越来越少，因而横向磁化减少。第24页/共89页第二十五页，共90页。横向横向(hn xin)磁化与时间曲磁化与时间曲线线-T2曲线曲线n n横向磁化横向磁化(chu)(chu)这条曲这条曲线向下走行，随着时间的线向下走行，随着时间的延长而消失。延长而消失。n n横向驰豫时间（横向驰豫时间（transverse transverse relaxation relaxation 自旋自旋自旋驰豫自旋驰豫spinspin-relaxationspinspin-relaxation）T2T2n n 在在RFRF脉冲终止后，以横向脉冲终止后，以横向磁化磁化(chu)(chu)对时间画一对时间画一曲线，就可以得到一条像曲线，就可以得到一条像图上画的曲线，称为图上画的曲线，称为T2T2曲曲线。线。第25页/共89页第二十六页，共90页。T1/T2曲线曲线(qxin)第26页/共89页第二十七页，共90页。驰豫时间驰豫时间(shjin)多长多长n nT1T1长于长于T2T2，T1T1大约大约25102510倍于倍于T2T2。n n生物组织的绝对值生物组织的绝对值T1T1大约大约30020003002000毫秒，毫秒，T2T2大约为大约为3015030150毫秒。毫秒。n n很难正确测定纵向与横向驰豫时间。因此，很难正确测定纵向与横向驰豫时间。因此，T1T1与与T2T2的的定义不是指驰豫结束所需的时间，而是规定定义不是指驰豫结束所需的时间，而是规定(gudng)T1(gudng)T1为纵向磁化恢复到原来磁化量的为纵向磁化恢复到原来磁化量的63%63%所需的所需的时间，时间，T2T2为横向磁化减少到原来磁化量的为横向磁化减少到原来磁化量的37%37%所需的所需的时间。时间。n n1/T1,1/T1,也称纵向驰豫率，也称纵向驰豫率，1/T21/T2也称横向驰豫率。也称横向驰豫率。第27页/共89页第二十八页，共90页。液体液体(yt)具有长具有长T1与长与长T2 第28页/共89页第二十九页，共90页。与液体与液体(yt)/水相比，脂肪具有短水相比，脂肪具有短T1与与短短T2第29页/共89页第三十页，共90页。T1受什么影响受什么影响T1依赖组织依赖组织(zzh)的成分、结构的成分、结构和环境和环境T1T1驰豫伴有热能的交换，即质子把热能传到它们的周围驰豫伴有热能的交换，即质子把热能传到它们的周围（晶格）。进动质子有自己的磁场，其方向在不断的变（晶格）。进动质子有自己的磁场，其方向在不断的变化着，随化着，随LarmorLarmor频率而波动。晶格也有自己的磁场，当频率而波动。晶格也有自己的磁场，当晶格的磁场波动接近晶格的磁场波动接近LarmorLarmor频率时，这一驰豫相当有效。频率时，这一驰豫相当有效。当晶格由纯液体当晶格由纯液体/水组成时，质子难于丢失它们的能量，因水组成时，质子难于丢失它们的能量，因为小的水分子为小的水分子(fnz(fnz)运动太快。这意味着液体运动太快。这意味着液体/水具有长水具有长T1T1。当晶格由中等大小的分子当晶格由中等大小的分子(fnz(fnz)组成（体内多数组织可被看组成（体内多数组织可被看作是含有不同大小分子作是含有不同大小分子(fnz(fnz)的液体），这些分子的液体），这些分子(fnz(fnz)运动、磁场波动接近进动质子的运动、磁场波动接近进动质子的LarmorLarmor频率时，能量传频率时，能量传递要快的多，因此递要快的多，因此T1T1短。短。第30页/共89页第三十一页，共90页。T1受什么受什么(shn me)影响影响n n脂肪为什么是短T1n n-脂肪酸末端的碳键接近Larmor频率，所以能量传递十分(shfn)有效。n n为什么在较强的磁场中T1变长n n-进动频率依赖场强，其关系用Larmor方程表示。如果场强较强，进动就较快，这样要把能量传给缓慢的波动的晶格磁场就较困难。第31页/共89页第三十二页，共90页。什么什么(shn me)影响影响T2n n质子失去相位一致性时质子失去相位一致性时,发生发生T2T2驰豫。驰豫。n n质子失去相位一致性有两个原因质子失去相位一致性有两个原因,即外磁场即外磁场(cch(cch ng)ng)不均匀和不均匀和组织内局部磁场组织内局部磁场(cch(cch ng)ng)不均匀性。不均匀性。n n-当水分子非常迅速地运动时，其局部磁场当水分子非常迅速地运动时，其局部磁场(cch(cch ng)ng)波动非常波动非常快快,平均场强为零平均场强为零,内部磁场内部磁场(cch(cch ng)ng)在各处也就没有多大差在各处也就没有多大差别别.因此因此,如果一种组织的内部如果一种组织的内部 场强没有多大差别时场强没有多大差别时,质子的同质子的同步化状态就能维持较长时间步化状态就能维持较长时间,T2,T2也就较长。也就较长。n n-对于不纯液体对于不纯液体,如含有大分子的液体如含有大分子的液体,局部磁场局部磁场(cch(cch ng)ng)有较有较大差异大差异,因为较大的分子运动不太快因为较大的分子运动不太快,局部磁场局部磁场(cch(cch ng)ng)抵消抵消的也不多的也不多,结果使质子进动频率有较大的差别结果使质子进动频率有较大的差别.这样这样,失去相位失去相位一致性的速度加快一致性的速度加快,T2,T2就较短。就较短。第32页/共89页第三十三页，共90页。简短简短(jindun)复习复习n nT1长于(chngy)T2。n nT1随场强而变化,场强越强,T1越长。n n水为长T1,脂肪为短T1。n n水的T2比含有大分子的不纯液体的T2长。第33页/共89页第三十四页，共90页。90脉冲脉冲(michng)n n在RF脉冲后，如果高能状态与低能状态的质子数相等，纵向磁化就会消失。由于相位一致性，故只有横向磁化，磁矢量(shling)被倾斜了90，为此，相应的脉冲也称为90脉冲。第34页/共89页第三十五页，共90页。90脉冲脉冲(michng)的作用的作用n n(a)(a)为施加为施加RFRF脉冲前的状态。脉冲前的状态。n n(b)(b)为施加为施加RFRF脉冲后即刻的状态，脉冲后即刻的状态，RFRF脉冲引起纵向磁化减少。图中是使用一个脉冲引起纵向磁化减少。图中是使用一个(y(y )90)90脉冲，使纵向磁化变为零脉冲，使纵向磁化变为零,质子也开始同相进动，产生新的横向磁化。质子也开始同相进动，产生新的横向磁化。n n(c-e)(c-e)在在RFRF脉冲中止后，质子回到原有的低能级状态，失去相位一致性。纵向脉冲中止后，质子回到原有的低能级状态，失去相位一致性。纵向磁化增加、恢复，横向磁化消失、衰减。两个过程虽然是同时进行，但机制磁化增加、恢复，横向磁化消失、衰减。两个过程虽然是同时进行，但机制完全不同，是两个独立的过程。完全不同，是两个独立的过程。第35页/共89页第三十六页，共90页。总矢量总矢量(shling)(Sum vector)n n只画了相应时间内的横向与纵向磁化量只画了相应时间内的横向与纵向磁化量,它们叠加起来形成一总矢量。它们叠加起来形成一总矢量。n n一般来说一般来说,它代表一种组织的总磁距它代表一种组织的总磁距,即纵向磁化和横行磁化。当驰豫时即纵向磁化和横行磁化。当驰豫时,总磁总磁矢量恢复到纵向矢量恢复到纵向,终了终了(zhngli(zhngli o),o),等于纵向磁化。等于纵向磁化。n n整个系统包括总的磁矢量整个系统包括总的磁矢量/磁距在进动。实际上磁距在进动。实际上,总的磁矢量呈螺旋式运动。总的磁矢量呈螺旋式运动。n n(a)(a)施加施加RFRF脉冲前脉冲前只有纵向磁化只有纵向磁化 。(b)(b)在在90RF90RF脉冲的即刻脉冲的即刻,只有新的横向磁只有新的横向磁化化 (c-e)(c-e)该横向磁化在旋转着该横向磁化在旋转着,随时间而减少随时间而减少,同时纵向磁化增加同时纵向磁化增加,直到重新回直到重新回到只有纵向磁化的起始点。到只有纵向磁化的起始点。(f)(f)横向与纵向磁矢量合成一个总矢量横向与纵向磁矢量合成一个总矢量,该总矢量该总矢量从横向平面变到最后的从横向平面变到最后的Z Z轴方向时轴方向时,呈螺旋式运动。呈螺旋式运动。第36页/共89页第三十七页，共90页。自由感应自由感应(gnyng)衰减衰减(free induction decay FID)n n总矢量呈螺旋式运总矢量呈螺旋式运动时动时,其大小和方其大小和方向也不断向也不断(bdun)(bdun)地改变着地改变着,该矢量该矢量在天线里感应出一在天线里感应出一个电流个电流,即即MRMR信号信号,它在脉冲中止后即它在脉冲中止后即可最大可最大,随后逐渐随后逐渐减小减小.第37页/共89页第三十八页，共90页。自由自由(zyu)感应衰减感应衰减(free induction decay FID)n n信号都是随时间而消失，然而频率不变，此类信号称为(chn wi)FID(自由感应衰减)信号。第38页/共89页第三十九页，共90页。脉冲序列脉冲序列n n当使用脉冲超过一个时，即连续的RF脉冲，则是脉冲序列。由于可用不同的脉冲，例如90或180脉冲，而两个连续脉冲的间隔时间也可不同，因此(ync)，可以有许多不同的脉冲序列。n n脉冲序列决定着将从一种组织得到什么样的信号。所以，我们需要仔细地选择脉冲序列，也有必要对它们进行详细描述。n n脉冲序列在一定时间后予以重复，称为重复时间（time to repeat TR)。第39页/共89页第四十页，共90页。医生选择医生选择(xunz)脉冲序列的作脉冲序列的作用用n n可以把MR医生比作一个指挥家：通过(tnggu)选择某些脉冲序列，他能改变最后信号，这些信号本身受不同参数的影响。第40页/共89页第四十一页，共90页。长长TRn nA A与与B B为两种驰豫时间不同的组织。框为两种驰豫时间不同的组织。框0 0为为9090脉冲前的状态，脉冲前的状态，框框1 1为为9090脉冲后即刻的状态。当我们等待长时间（长脉冲后即刻的状态。当我们等待长时间（长TRTR）后，两种组织的纵向磁化将完全恢复（框后，两种组织的纵向磁化将完全恢复（框5 5）。此后，第二）。此后，第二个个9090脉冲导致两种组织等量脉冲导致两种组织等量(dn(dn lin lin)的横向磁化，与第的横向磁化，与第一个一个RFRF脉冲所见的一样。脉冲所见的一样。第41页/共89页第四十二页，共90页。短短TRn n当我们不等待当我们不等待(dngdi)(dngdi)那样长的时间而是在短时间那样长的时间而是在短时间(短短TR)TR)后施加第后施加第二个二个RFRF脉冲时脉冲时,T1,T1较长的较长的B B组织纵向磁化的恢复量就没有组织纵向磁化的恢复量就没有T1T1较短的较短的A A组织那样多组织那样多,那么那么,在第二个在第二个RFRF脉冲后两种组织的横向磁化就会不同脉冲后两种组织的横向磁化就会不同(框框5).5).因此因此,通过改变两个连续通过改变两个连续RFRF脉冲间的时间脉冲间的时间,就能影响和改变组织就能影响和改变组织的磁化和信号强度的磁化和信号强度.第42页/共89页第四十三页，共90页。TR如何影响如何影响(yngxing)信号信号?n n使用长TR时,我们从两种组织得到相似的信号,在MR图像上表现亦相同(xin tn)n n使用短TR时,组织间的信号强度出现差别,其程度有T1的不同来决定.所得图像称为T1加权像.这意味着图像上组织间信号强度的差别(图像对比度)主要是由于T1不同所致第43页/共89页第四十四页，共90页。何为何为(h wi)短或长短或长TRn nTR小于500msec是短TR，大于1500msec为长TR。n n同样也能产生T2加权像和质子(zhz)密度加权像。n n质子(zhz)密度，亦称自旋密度，也影响组织对比度。简单的解释是：无质子(zhz)的地方就无信号，质子(zhz)多的地方信号就“多”。n n关键是通过使用某种脉冲序列，以便在图像上可以或多或少地得到某种组织的一些重要特征。第44页/共89页第四十五页，共90页。回顾总结回顾总结n n使用使用90R F90R F脉冲，能使纵向磁化消失、横向磁化出现。此时，脉冲，能使纵向磁化消失、横向磁化出现。此时，“净磁化净磁化”（net magnetizationnet magnetization）（纵向磁化和横向磁化矢量的）（纵向磁化和横向磁化矢量的总矢量）被总矢量）被“倾斜倾斜”90”90（开始时，只有纵向磁化），因此，（开始时，只有纵向磁化），因此，相应相应(xingyng)(xingyng)的的RFRF脉冲被称为脉冲被称为9090脉冲。脉冲。n n净磁化的横向分量能在天线上感应一个可测信号。净磁化的横向分量能在天线上感应一个可测信号。n n在在RFRF脉冲后即刻，驰豫开始：横向磁化开始消失，纵向磁化脉冲后即刻，驰豫开始：横向磁化开始消失，纵向磁化重新出现，总磁矢量回到原来的纵向排列状态，信号消失。重新出现，总磁矢量回到原来的纵向排列状态，信号消失。n n施加第二个施加第二个9090脉冲时，净磁化再次被倾斜脉冲时，净磁化再次被倾斜9090，可再次接受到，可再次接受到一个信号。一个信号。n n这个信号强度依赖于（除其他因素外）开始时的纵向磁化量。这个信号强度依赖于（除其他因素外）开始时的纵向磁化量。n nT1T1曲线描述时间（曲线描述时间（RFRF脉冲后）与纵向磁化间的关系。在等待脉冲后）与纵向磁化间的关系。在等待长时间后才施加第二个长时间后才施加第二个RFRF脉冲，纵向磁化会完全恢复。这样，脉冲，纵向磁化会完全恢复。这样，第二个第二个RFRF脉冲的信号将与第一个相同。然而，早一点施加第脉冲的信号将与第一个相同。然而，早一点施加第二个脉冲，信号将不同，因为此时纵向磁化量较小。二个脉冲，信号将不同，因为此时纵向磁化量较小。第45页/共89页第四十六页，共90页。脑与脑脊液脑与脑脊液(CSF)的的T1曲线曲线(qxin)n n时间为零时，无纵向磁化，这是第时间为零时，无纵向磁化，这是第一个一个 RF RF 脉冲后即刻的情形。脉冲后即刻的情形。n n当等待当等待(dngdi)(dngdi)长时间后才重复长时间后才重复9090脉冲（长脉冲（长TRTR）纵向磁化已大部）纵向磁化已大部恢复，被倾斜恢复，被倾斜9090的纵向磁化量只的纵向磁化量只有较小的差别。因此，信号强度，有较小的差别。因此，信号强度，即脑与脑脊液即脑与脑脊液(CSF)(CSF)之间的对比度之间的对比度只略有不同。只略有不同。n n如果在较短时间后（短如果在较短时间后（短 TR TR）即施）即施加第二个脉冲，则纵向磁化的差别加第二个脉冲，则纵向磁化的差别相当大，从而可产生较好的组织对相当大，从而可产生较好的组织对比度。比度。第46页/共89页第四十七页，共90页。质子密度质子密度(md)（或自旋密度（或自旋密度(md)）加权像）加权像n n信号强度依赖于许多参数(cnsh)。当等待长时间后，T1不再影响组织的对比度，但该组织可能仍然存在着质子密度的不同。当我们等待一个很长的TR后，信号差别主要是质子密度不同所致，我们得到一幅所谓的质子密度（或自旋密度）加权像。第47页/共89页第四十八页，共90页。180脉冲脉冲-自旋自旋(z xun)回波回波n n用一个用一个9090脉冲倾斜纵向磁化，获得横向磁化。之后，我们等待短时间，会发脉冲倾斜纵向磁化，获得横向磁化。之后，我们等待短时间，会发生什么呢？生什么呢？n n在脉冲中止后，质子失去相位一致性（在脉冲中止后，质子失去相位一致性（ac),ac),相位一致性的丧失导致横向磁化相位一致性的丧失导致横向磁化减少，并造成信号消失。减少，并造成信号消失。n n在某一时间后（称为在某一时间后（称为TE/2TE/2或或1/2TE,1/2TE,其理由很快就会明白）施加一个其理由很快就会明白）施加一个180180脉冲，脉冲，180180脉冲起一个橡皮墙的作用，它使质子改变方向，在相反方向上进动，结脉冲起一个橡皮墙的作用，它使质子改变方向，在相反方向上进动，结果使较快进动的质子位于较慢进动的质子后面。如果我们在等待果使较快进动的质子位于较慢进动的质子后面。如果我们在等待TE/2TE/2时间，时间，则较快的将赶上较慢的，它们再次出现相位回聚（则较快的将赶上较慢的，它们再次出现相位回聚（d-fd-f）。引起）。引起(y(y nqnq)较强较强的横向磁化，致使再次出现较强的信号。的横向磁化，致使再次出现较强的信号。第48页/共89页第四十九页，共90页。第49页/共89页第五十页，共90页。T2曲线曲线(qxin)及及T2*曲线曲线(qxin)n n180180脉冲使失去相位一致性的质子重聚脉冲使失去相位一致性的质子重聚(zhn(zhn j)j)，产生一个较强的信，产生一个较强的信号，即时间号，即时间TETE后的自旋回波。然后，质子再次失去相位一致性，可后的自旋回波。然后，质子再次失去相位一致性，可再次有一个再次有一个180180脉冲使之重聚脉冲使之重聚(zhn(zhn j)j)，这样不断的进行。因此，有，这样不断的进行。因此，有可能获得一个以上的信号，即一个以上的自旋回波。然而，自旋回波可能获得一个以上的信号，即一个以上的自旋回波。然而，自旋回波的强度由于所谓的的强度由于所谓的T2T2效应而出现差别。效应而出现差别。n n连接自旋回波强度的曲线称为连接自旋回波强度的曲线称为T2T2曲线。如果不使用曲线。如果不使用180180脉冲，信号强脉冲，信号强度衰减要快的多，描述这种信号强度的曲线称为度衰减要快的多，描述这种信号强度的曲线称为T2*T2*曲线。曲线。第50页/共89页第五十一页，共90页。T2曲线曲线(qxin)及及T2*曲线曲线(qxin)n n从这条曲线上可见(kjin)自旋回波信号随时间而减少,其主要原因是180脉冲只“中和”那些以持续方式影响质子的效应,即外磁场的不均匀性.对于组织内局部磁场的不均匀性则无能为力,它们可在180脉冲前后以不同方式影响某些质子。因此,一些质子可能仍是或前或后于大多数质子而达到起点线。从回波到回波,由于所谓的T2效应,信号强度衰减。第51页/共89页第五十二页，共90页。n n如果不让(b rn)汽车开回来（即使用一个180脉冲），就不可能说出信号强度的减低是由于组织的固有特性（汽车乘客的形状），还是由于外部的影响（即不同的汽车速度）所致。第52页/共89页第五十三页，共90页。T2*效应效应(xioyng)n n如果不用180脉冲(michng)去“中和”外磁场的不均匀性，在RF脉冲(michng)终止后，质子将经历较大的场强差别。由于这个原因，它们丧失相位一致性较快，横向驰豫时间较短。为了把这个较短的横向驰豫时间与180脉冲(michng)后的T2区别开来，我们称它为T2*,相应的效应称为T2*效应。这些T2*效应对于快速成像序列极为重要。第53页/共89页第五十四页，共90页。自旋回波自旋回波(hu b)序列序列n n它由一个90和一个180脉冲（产生回波）组成(z chn)。n n这一序列在MR成像中非常重要，因为它是脉冲序列中的主要序列，有多种用途，使用自旋回波序列，不仅能产生T2加权像，而且能产生T1和质子密度加权像。第54页/共89页第五十五页，共90页。复习复习(fx)n n自旋回波（自旋回波（spin echo SEspin echo SE）序列由一个）序列由一个9090脉冲和一个脉冲和一个180180脉脉冲组成。冲组成。n n在在9090脉冲后，由于外磁场与内磁场的不均匀性，质子失去脉冲后，由于外磁场与内磁场的不均匀性，质子失去相位一致性。相位一致性。n n180180脉冲使失去相位一致性的质子重新聚合，产生一个较强脉冲使失去相位一致性的质子重新聚合，产生一个较强的信号的信号-自旋回波。自旋回波。n n用用180180脉冲脉冲“中和中和”外磁场的不均匀性。外磁场的不均匀性。n n使用多个使用多个180180脉冲时，由于脉冲时，由于T2T2效应，回波信号越来越弱。效应，回波信号越来越弱。n n通过选择不同的通过选择不同的TETE，可以得到不同程度的，可以得到不同程度的T2T2加权像加权像-使使用非常短的用非常短的TETE，T2 T2效应实际上还没有时间效应实际上还没有时间(shjin)(shjin)得以得以显示出来。显示出来。n n使用较长的使用较长的TETE，组织间信号强度的差别主要依赖各自的，组织间信号强度的差别主要依赖各自的T2T2时间时间(shjin)-(shjin)-横向驰豫时间横向驰豫时间(shjin)(shjin)。n n使用很长的使用很长的TETE，产生重度，产生重度T2T2加权加权,然而，这种信号强度很弱，然而，这种信号强度很弱，充其量仅勉强与背景杂音区别。充其量仅勉强与背景杂音区别。第55页/共89页第五十六页，共90页。短短TE/长长TE 两种横向弛豫时间不同两种横向弛豫时间不同(b tn(b tn)的组织的的组织的T2T2曲线曲线 A A组织的组织的T2T2短于短于B B组织，因此横向磁化丧失较快。使用短组织，因此横向磁化丧失较快。使用短TETE（TE shortTE short）时，信号强度的差别没有使用较长）时，信号强度的差别没有使用较长TETE（TE TE long)long)时明显。时明显。第56页/共89页第五十七页，共90页。短短/长长TR或或TEn n长长TRTR大约大约(dyu)(dyu)是短是短TRTR的的3 3倍。倍。n n少于少于500msec500msec的的TRTR被认为是短被认为是短TRTR，长于，长于1500msec1500msec的的TRTR则则为长为长TRTR。n n短短TETE是尽可能短的是尽可能短的TETE，长，长TETE大约大约(dyu)(dyu)也是短也是短TETE的的3 3倍。倍。n nTETE少于少于30msec30msec为短为短TE,TE,大于大于80msec80msec为长为长TETE。第57页/共89页第五十八页，共90页。自旋自旋(z xun)回波脉冲序列回波脉冲序列n n90-TE/2-180-TE/2-在T