磁共振成像基本原理卫生部北京医院杨正汉.pptx
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1、MRI基本原理基本原理难以理解难以理解非常重要非常重要非常重要非常重要 第第第第1 1页页页页/共共共共143143页页页页学习学习MRI前应该掌握的知识前应该掌握的知识电学电学磁学磁学量子力学量子力学高等数学高等数学初中数学初中数学初中物理初中物理加减乘除加减乘除平方开方平方开方 第第第第2 2页页页页/共共共共143143页页页页磁共振成像基本原理一个放射科医生对磁共振成像的理解一个放射科医生对磁共振成像的理解 第第第第3 3页页页页/共共共共143143页页页页一、一、MRI扫描仪的扫描仪的基本硬件构成基本硬件构成 第第第第4 4页页页页/共共共共143143页页页页一般的一般的MRI仪
2、由以下几部分组成仪由以下几部分组成主磁体主磁体主磁体主磁体梯度线圈梯度线圈梯度线圈梯度线圈脉冲线圈脉冲线圈脉冲线圈脉冲线圈计算机系统计算机系统计算机系统计算机系统其他辅助设备其他辅助设备其他辅助设备其他辅助设备 第第第第5 5页页页页/共共共共143143页页页页1、主磁体、主磁体分类分类磁场强度磁场强度磁场均匀度磁场均匀度 第第第第6 6页页页页/共共共共143143页页页页MRI按磁场产生方式分类按磁场产生方式分类永磁永磁电磁电磁常导常导超导超导主主磁磁体体0.35T 0.35T 永磁磁体永磁磁体永磁磁体永磁磁体1.5T 1.5T 超导磁体超导磁体超导磁体超导磁体 第第第第7 7页页页页/
3、共共共共143143页页页页按磁体的外形可分为按磁体的外形可分为开放式磁体开放式磁体开放式磁体开放式磁体封闭式磁体封闭式磁体封闭式磁体封闭式磁体特殊外形磁体特殊外形磁体特殊外形磁体特殊外形磁体OpenMark 3000OpenMark 3000 第第第第8 8页页页页/共共共共143143页页页页MR按主磁场的场强分类按主磁场的场强分类MRIMRI图像信噪比与主磁场场强成正比图像信噪比与主磁场场强成正比图像信噪比与主磁场场强成正比图像信噪比与主磁场场强成正比低场低场:小于小于0.5T中场:中场:0.5T1.0T高场高场:1.0T2.0T(1.0T、1.5T、2.0T)超高场强:大于超高场强:大
4、于2.0T(3.0T、4.7T、7T)第第第第9 9页页页页/共共共共143143页页页页高斯(高斯(gauss,G)。Gauss(1777-1855)1 1高斯为距离高斯为距离高斯为距离高斯为距离5 5安培电流的直导线安培电流的直导线安培电流的直导线安培电流的直导线1 1厘米处检测到的磁场强度厘米处检测到的磁场强度厘米处检测到的磁场强度厘米处检测到的磁场强度德国著名数学家,于德国著名数学家,于德国著名数学家,于德国著名数学家,于18321832年首次测量了地球的磁场。年首次测量了地球的磁场。年首次测量了地球的磁场。年首次测量了地球的磁场。5 5安培安培安培安培1厘米1 1高斯高斯高斯高斯 第
5、第第第1010页页页页/共共共共143143页页页页地球的磁场强度分布图地球的磁场强度分布图 第第第第1111页页页页/共共共共143143页页页页特斯拉(特斯拉(特斯拉(特斯拉(Tesla,TTesla,T)Nikola Tesla(1857-Nikola Tesla(1857-1943),1943),奥地利电器工程奥地利电器工程奥地利电器工程奥地利电器工程师,物理学家,旋转磁师,物理学家,旋转磁师,物理学家,旋转磁师,物理学家,旋转磁场原理及其应用的先驱场原理及其应用的先驱场原理及其应用的先驱场原理及其应用的先驱者之一。者之一。者之一。者之一。1 T=10000G 第第第第1212页页页页
6、/共共共共143143页页页页主磁场的均匀度主磁场的均匀度MRIMRI要求磁场高度均匀,要求磁场高度均匀,要求磁场高度均匀,要求磁场高度均匀,?空间定位需要空间定位需要空间定位需要空间定位需要频谱分析(各种代谢物之间的共振频率频谱分析(各种代谢物之间的共振频率频谱分析(各种代谢物之间的共振频率频谱分析(各种代谢物之间的共振频率相差极小)相差极小)相差极小)相差极小)脂肪抑制(脂肪和水分子中的氢质子共脂肪抑制(脂肪和水分子中的氢质子共脂肪抑制(脂肪和水分子中的氢质子共脂肪抑制(脂肪和水分子中的氢质子共振频率很接近)振频率很接近)振频率很接近)振频率很接近)第第第第1313页页页页/共共共共143
7、143页页页页50厘米球表面均匀度应该控制在厘米球表面均匀度应该控制在3 PPM45厘米球体均匀度可控制在厘米球体均匀度可控制在T2 第第第第8989页页页页/共共共共143143页页页页重重要要提提示示不同组织有着不同不同组织有着不同质子密度质子密度横向横向(T2)弛豫速度弛豫速度纵向纵向(T1)弛豫速度弛豫速度这这是是MRI显显示示解解剖剖结结构和病变的基础构和病变的基础 第第第第9090页页页页/共共共共143143页页页页5、磁共振磁共振“加权成像加权成像”T T1 1WIWIT T2 2WIWIPDPD 第第第第9191页页页页/共共共共143143页页页页所所谓谓的的加加权权就就是
8、是“重重点点突突出出”的意思的意思T1T1加加加加权权权权成成成成像像像像(T1WIT1WI)-突突突突出出出出组组组组织织织织T1T1弛弛弛弛豫豫豫豫(纵向弛豫)差别(纵向弛豫)差别(纵向弛豫)差别(纵向弛豫)差别T2T2加加加加权权权权成成成成像像像像(T2WIT2WI)-突突突突出出出出组组组组织织织织T2T2弛弛弛弛豫豫豫豫(横向弛豫)差别(横向弛豫)差别(横向弛豫)差别(横向弛豫)差别质质质质子子子子密密密密度度度度加加加加权权权权成成成成像像像像(PDPD)突突突突出出出出组组组组织织织织氢氢氢氢质质质质子含量差别子含量差别子含量差别子含量差别何为加权?何为加权?第第第第9292页
9、页页页/共共共共143143页页页页MRMR不能检测到纵向磁化矢量,但能检测到不能检测到纵向磁化矢量,但能检测到不能检测到纵向磁化矢量,但能检测到不能检测到纵向磁化矢量,但能检测到旋转旋转旋转旋转的横向磁化矢量的横向磁化矢量的横向磁化矢量的横向磁化矢量MR只能采集只能采集旋转的横向磁化矢量旋转的横向磁化矢量 第第第第9393页页页页/共共共共143143页页页页在任何序列图像上,信号采集时刻在任何序列图像上,信号采集时刻旋转横旋转横向的磁化矢量越大向的磁化矢量越大,MR信号越强信号越强 第第第第9494页页页页/共共共共143143页页页页T2加权成像加权成像(T2WI)T2T2值值值值小小小
10、小 横横横横向向向向磁磁磁磁化化化化矢矢矢矢量量量量减减减减少少少少快快快快 残残残残留留留留的的的的横横横横向向向向磁磁磁磁化化化化矢矢矢矢量量量量小小小小 MRMR信号信号信号信号低(黑)低(黑)低(黑)低(黑)T2T2值值值值大大大大 横横横横向向向向磁磁磁磁化化化化矢矢矢矢量量量量减减减减少少少少慢慢慢慢 残残残残留留留留的的的的横横横横向向向向磁磁磁磁化化化化矢矢矢矢量量量量大大大大 MRMR信号信号信号信号高(白)高(白)高(白)高(白)水水水水T2T2值约为值约为值约为值约为16001600毫秒毫秒毫秒毫秒 MRMR信号信号信号信号高高高高 脑脑脑脑T2T2值约为值约为值约为值约
11、为100100毫秒毫秒毫秒毫秒 MRMR信号信号信号信号低低低低反映组织反映组织横向弛豫横向弛豫的快慢!的快慢!第第第第9595页页页页/共共共共143143页页页页T T2 2WIWI平平衡衡状状态态90度度激激发发后后采采集集信信号号时时刻刻脑脑水水 第第第第9696页页页页/共共共共143143页页页页T1加权成像加权成像(T1WI)T1T1值越值越值越值越小小小小 纵向磁化矢量恢复越纵向磁化矢量恢复越纵向磁化矢量恢复越纵向磁化矢量恢复越快快快快 已经恢复的已经恢复的已经恢复的已经恢复的纵向磁化矢量纵向磁化矢量纵向磁化矢量纵向磁化矢量大大大大 MRMR信号强度越信号强度越信号强度越信号强
12、度越高(白)高(白)高(白)高(白)T1T1值越值越值越值越大大大大 纵向磁化矢量恢复越纵向磁化矢量恢复越纵向磁化矢量恢复越纵向磁化矢量恢复越慢慢慢慢 已经恢复的已经恢复的已经恢复的已经恢复的纵向磁化矢量纵向磁化矢量纵向磁化矢量纵向磁化矢量小小小小MRMR信号强度越信号强度越信号强度越信号强度越低(黑)低(黑)低(黑)低(黑)脂肪的脂肪的脂肪的脂肪的T1T1值约为值约为值约为值约为250250毫秒毫秒毫秒毫秒 MRMR信号信号信号信号高(白)高(白)高(白)高(白)水的水的水的水的T1T1值约为值约为值约为值约为30003000毫秒毫秒毫秒毫秒 MRMR信号信号信号信号低(黑)低(黑)低(黑)
13、低(黑)反反映映组组织织纵纵向向弛豫的快慢!弛豫的快慢!第第第第9797页页页页/共共共共143143页页页页T1WI脂脂水水平平衡衡状状态态90纵纵向向弛弛豫豫90 第第第第9898页页页页/共共共共143143页页页页重要提示重要提示!人体人体大多数病变大多数病变的的T1值、值、T2值均较相应值均较相应的的正常组织正常组织大,因而在大,因而在T1WI上比正常组上比正常组织织“黑黑”,在,在T2WI上比正常组织上比正常组织“白白”。第第第第9999页页页页/共共共共143143页页页页6、MRI的空间定位的空间定位 第第第第100100页页页页/共共共共143143页页页页MRI空间定位空间
14、定位X轴、轴、Y轴、轴、Z轴三维空间定位轴三维空间定位层面层厚选择层面层厚选择频率编码频率编码相位编码相位编码 第第第第101101页页页页/共共共共143143页页页页由于地球磁场存在从赤道到南北极逐渐减弱的梯度由于地球磁场存在从赤道到南北极逐渐减弱的梯度由于地球磁场存在从赤道到南北极逐渐减弱的梯度由于地球磁场存在从赤道到南北极逐渐减弱的梯度在地球上可根据所处位置的磁场强度来确定其位置在地球上可根据所处位置的磁场强度来确定其位置在地球上可根据所处位置的磁场强度来确定其位置在地球上可根据所处位置的磁场强度来确定其位置MRIMRI的三维空间定位也通过的三维空间定位也通过的三维空间定位也通过的三维
15、空间定位也通过三个三个三个三个梯度场强来实现梯度场强来实现梯度场强来实现梯度场强来实现 第第第第102102页页页页/共共共共143143页页页页层面层厚选择层面层厚选择发发射射的的射射频频 脉脉 冲冲 不不可可 能能 是是 单单一频率一频率我我们们可可以以控控制制和和调调整整射射频频脉脉冲冲的的带宽带宽射射频频脉脉冲冲有有一一定定的的频频率率范范围围(带带宽)宽)CTCT的的的的层层层层面面面面选选选选择择择择和和和和层层层层厚厚厚厚控制靠床位和准直器控制靠床位和准直器控制靠床位和准直器控制靠床位和准直器 第第第第103103页页页页/共共共共143143页页页页层层 面面 层层厚选择厚选择
16、第第第第一一一一个个个个梯梯梯梯度度度度场场场场 第第第第104104页页页页/共共共共143143页页页页 1mHZ 1mHZ/cm cm 6464 65mHZ65mHZ层厚层厚层厚层厚1cm1cm 1mHZ 1mHZ/cm cm 6464 64.5mHZ64.5mHZ层厚层厚层厚层厚0.5cm0.5cm 2mHZ 2mHZ/cm cm 646465mHZ65mHZ层厚层厚层厚层厚0.5cm0.5cm 第第第第105105页页页页/共共共共143143页页页页射频脉冲射频脉冲63.5-64.5 MHZG0射频脉冲射频脉冲64.5-65.5 MHZG0射频脉冲射频脉冲 63.75-64.25
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