1、.MRI，王進軍負(fù)責(zé)155303296842。磁共振成像，磁共振信號，MRI，主要內(nèi)容： 1，核磁共振原理2，松弛過程，特征容量T1，T2的含義3，MRI空間位置編碼4，磁共振信號5，脈沖序列6，圖像重建7，GE 1.5T MRI，GE 2.0T OPEN MRI，磁共振成像，MRI。磁共振成像，磁共振成像，MRI。t1加權(quán)切片，T2加權(quán)切片，磁共振成像，MRI。原子核及其磁特性，原子核的一般特性同位素：由質(zhì)子數(shù)相同，中子數(shù)不同的原子核組成的元素h，有三個同位素。只有質(zhì)子，沒有中子的臨床核磁共振的主要核。自旋(spin)MRI的基本自旋角動量大小-原子核、質(zhì)子、中子的

2、方向-自旋軸、自旋磁矩核的自旋運動產(chǎn)生的微磁場-磁旋轉(zhuǎn)比，磁矩和角動量的比-普朗克常數(shù)減小，凈自旋僅在奇數(shù)質(zhì)子或奇數(shù)中子的原子核中產(chǎn)生的自旋磁矩泡騰原理：原子核中質(zhì)子或中子的自旋對相互抵消，以及。第一節(jié)：磁共振現(xiàn)象，第一，旋轉(zhuǎn)：角動量由沿圓周旋轉(zhuǎn)的動量向量的垂直力矩作用。是洗車運動的角速度(反映旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的快速速度)，t是力矩，l是角動量(反映旋轉(zhuǎn)的快速速度)。磁場中的自旋運動1。洗車運動，1，原子核的自旋磁矩，磁場對磁鐵的作用，磁矩可以理解為由于電荷旋轉(zhuǎn)而形成的小磁鐵的磁強，顯然與電荷旋轉(zhuǎn)的角動量有關(guān)，與電荷大小同時。2，從磁場到自旋質(zhì)子的旋轉(zhuǎn)，量子力學(xué)表明質(zhì)子在磁場中形成一定狀態(tài)時，有圖中

3、所示的兩種狀態(tài)。這兩種狀態(tài)的能量不同。這被稱為在外部磁場中自旋原子能級的分裂。沒有額外磁場時自旋的運動，磁化：在磁場中，樣品由外部磁場的作用在磁場方向產(chǎn)生磁力的過程。大小以磁化m表示磁化率。也就是說，在磁場中磁化，產(chǎn)生磁化的樣品能力。(磁靈敏度)磁化來源：核自旋磁矩核外電子分布*，自旋核磁矩將能量從外部磁場。自旋核的能量水平，自旋核的能量水平，量子化自旋系統(tǒng)是在外部磁場的作用下，朝向磁場方向的兩種能量狀態(tài)：向上旋轉(zhuǎn)-平行于磁場方向的核磁矩低能狀態(tài)E(1/2)向下旋轉(zhuǎn)-反轉(zhuǎn)磁場方向的核磁矩高能狀態(tài)E(-1/2)，磁場對自旋的量子化效應(yīng)，the effect of irradiation to t

4、he spin system、lower、higher、basic quantum mechanics theory，Spin system after irradiation，basic quantum mechanics theory of Mr .兩種能量狀態(tài)自旋粒子分布是玻爾茲曼公式H :向下旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，上，兩個能量狀態(tài)自旋粒子分布，兩個能量狀態(tài)自旋粒子分布，兩個能量狀態(tài)自旋粒子分布，兩個能量狀態(tài)自旋粒子分布，兩個能量狀態(tài)自旋粒子分布，核系的靜態(tài)磁，核系的靜態(tài)磁，核系的靜態(tài)磁，剩余自旋和凈磁化剩余自旋：平衡磁場中向上旋轉(zhuǎn)的核磁矩和向下旋轉(zhuǎn)的核磁矩之間的差值凈磁化：平行于磁場方向的剩余磁旋

5、轉(zhuǎn)產(chǎn)生的磁化矢量(宏觀磁化矢量)，凈磁化生成，影響凈磁化矢量的因素凈磁化矢量m:自旋的量化分布導(dǎo)致平衡狀態(tài)樣本在磁力線方向形成的穩(wěn)定磁化矢量。M=b0n/t-常數(shù)B0-磁場強度n-單位體積相似體質(zhì)(組織質(zhì)子密度)t-絕對溫度，核磁矩在凈磁場0中產(chǎn)生力矩=0核磁矩的時間變化率，在凈磁場0處，核磁矩的運動磁矩在z軸，X-Y平面矢量旋轉(zhuǎn)過程中，z軸矢量方向保持不變。X-Y平面矢量拓?fù)湓趜軸方向上不斷變化。X-Y平面矢量拓?fù)洳恍纬珊暧^磁化矢量。移動時核磁矩的每個分量的運動，在靜態(tài)磁場中，核磁矩圍繞零運動。錐形洗車運動的特征頻率拉莫頻率0=0拉莫洗車運動核磁矩的洗車0是核種類加上磁場強度，然后。2，磁共

6、振現(xiàn)象，分子，原子或核能水平在外部磁場中分裂后，外部電磁場(電磁波)的頻率適當(dāng)(光子能量適當(dāng)時)，根據(jù)低能量狀態(tài)的分子，原子或原子核等吸收電磁波的能量轉(zhuǎn)移最高的能量狀態(tài)來決定，這種現(xiàn)象稱為磁共振現(xiàn)象。核磁共振NMR的條件核在洗車運動中吸收外部能量，產(chǎn)生能量準(zhǔn)位轉(zhuǎn)移現(xiàn)象的外部能量短RF脈沖激發(fā)源RF磁場RF自旋磁矩在主磁場中振蕩。核磁共振NMR的條件RF脈沖頻率必須與磁場中自旋磁矩的旋轉(zhuǎn)頻率相同，宏磁化m的固有頻率必須與質(zhì)子的拉莫頻率相同。RF在自旋系統(tǒng)中工作，可以在系統(tǒng)中增加，在RF激發(fā)下，宏磁化矢量產(chǎn)生共振NMR。3，磁共振的宏觀解釋，1，磁化現(xiàn)象：作為宏觀物體，包含大量自旋磁矩，即大量的小

7、磁體，但一般物體不對外顯示自己，是因為這種小磁鐵的混亂排列，磁性相互抵消，對外不顯示自己。由于外部磁場的作用，這個磁矩傾向于沿著外部磁場排列，對外顯示磁力儀是我們所熟知的磁化現(xiàn)象。RF磁場對激勵-自旋系統(tǒng)的作用過程核磁共振核自旋系統(tǒng)吸收相同頻率的RF磁場能量，從平衡狀態(tài)變?yōu)榧顮顟B(tài)的過程系統(tǒng)激發(fā)后的特征：MZ v2洗車頻率v1洗車頻率，相位編碼數(shù)學(xué)原理，3，不同相位編碼漸變周期ty時間后每個復(fù)體的進動相位y=ytv=(B0 ygy) TV相位差y=yg ytv=y TV，gy對拓樸的影響，4，t=ty時間，相位編碼梯度截止角體被放回相同的外部磁場。洗車頻率恢復(fù)Gy預(yù)作用值Gy推導(dǎo)的洗車相位差保

8、存-相位存儲器，相位編碼數(shù)學(xué)原理，3，頻率編碼：在相位編碼接合速度后，在x軸方向添加傾斜磁場GX，以使自旋磁矩相對于其他x坐標(biāo)的進動頻率發(fā)生變化，從而根據(jù)此進動頻率的差值確定x坐標(biāo)。稱為頻率編碼。通過空間編碼后，在MR信號頻率、相位、相位變化率不同的每個體素(體素)上，根據(jù)這些信息和信號強度正確地重建圖像。沿x軸方向應(yīng)用x傾斜GX。與y軸平行的每個體素復(fù)單元進動頻率x是x=(B0 xx) x的函數(shù)，其中x確定其他進動頻率允許的信號已經(jīng)包含復(fù)單元空間位置信息。頻率編碼數(shù)學(xué)原理，頻率編碼數(shù)學(xué)原理，頻率編碼階梯通常僅在出現(xiàn)NMR信號時應(yīng)用，因此也稱為讀數(shù)或測量階梯。每個測量周期的頻率編碼脈沖是相同的

9、。頻率編碼基本特性，頻率編碼信號特性，頻率編碼信號特性，3，磁共振成像系統(tǒng)，1，磁場系統(tǒng)：(1)靜態(tài)磁場：核心鍵，大磁場強度要求1T，高均勻性要求，一般高超導(dǎo)電磁生成，維護成本高。也是磁共振系統(tǒng)的關(guān)鍵。(2)傾斜磁場(3):比靜態(tài)磁場小很多，約1%的空間編碼磁場。2，發(fā)射頻率系統(tǒng)：由RF發(fā)生器、RF接收器、控制系統(tǒng)組成。3，圖像重建系統(tǒng)：核心是計算機處理系統(tǒng)。，靜態(tài)磁場的成像對象，z軸方向的傾斜磁場選擇級別，x軸方向的傾斜磁場頻率編碼，y軸方向的傾斜磁場相位編碼，信號采集，信號處理，獲取數(shù)字圖像，維圖像顯示，磁共振成像過程框圖。磁共振成像過程，1，傾斜周期和成像定時，1，t=0小時Gz開；由G

10、z確定的特定平面限制的90 RF脈沖激勵同時生成；刺激水平宏磁化矢量m反向xoy面2，t=t1瞬時Gz關(guān)閉；添加相位編碼漸變Gy t1至t2 Gz周期；相位編碼漸變脈寬ty=t2-t1出現(xiàn)FID信號，但暫時不檢測ty，這稱為準(zhǔn)備周期。3，t=t2小時，Gy關(guān)閉，Gz重新打開限制180重聚焦脈沖僅在指定級別操作4，t=t3小時，頻率編碼漸變Gx顯示t3至t5 Gx持續(xù)時間；樣品從回波信號的峰值開始測試期間。GX的脈沖寬度tx=t5- t3，5，t5t6延遲時間等待宏磁化矢量Mz恢復(fù)到正常狀態(tài)值M0。為下一次掃描準(zhǔn)備t0至T6-每個掃描周期t0至T4-回顯時間TE，2、MRI圖像重建過程、2、MR

11、I圖像重建過程、frequency and phase are key parameter in Mr imaging，The spatial information of The proton pools contributing Mr signal is determined by The selection，Gradient Magnetic Field，Gradient coils generate spatially varying Magnetic Field so that spins at different location precess at frequens、x gra

12、dient y gradient z gradient、x、y、z、x、x、y，A simple example of spatial encoding，spatial decoding of the Mr sigal、frequency decomposion、使用專用圖像處理計算機(圖像處理器)進行圖像重建的2DFT成像方法，圖像重建主要是快速傅立葉變換(FFT，the fast Fourier transform)。FFT包含行和列兩個方向，以及很多運算。FFT的快速速度基本上決定了圖像重建的速度。3，重建圖像，每個圖像對應(yīng)兩個原始數(shù)據(jù)矩陣。信號的實際矩陣，信號的虛擬矩陣。傅立葉轉(zhuǎn)換器恢

13、復(fù)實際和虛擬矩陣、行和列、具有位置信息的實際和虛擬圖像矩陣、圖像處理器對兩個矩陣的相應(yīng)點建模以導(dǎo)出新矩陣(模式矩陣，行和列數(shù)分別為l和c)，模式矩陣中的元素值大小可以用作亮度所需的圖像，與每個體素NMR信號強度成正比，iii:磁共振成像的質(zhì)量控制，1，信噪比：準(zhǔn)確信號和噪聲信號的比例。影響因素主要包括能級分裂間隔(根據(jù)磁場大小確定)、體素大小、自旋芯密度、T2、接收線圈形狀、樣品和線圈溫度等。增加v將提高信噪比，但降低空間分辨率。增加磁場強度會提高信噪比，提高對磁場的要求，同時提高RF能量，提高人體劑量。2，均勻性：主要由靜態(tài)磁場B0的均勻性決定。因為人體內(nèi)磁環(huán)境的差異很小，靜態(tài)磁場的微小不均

14、勻性掩蓋了這種差異。靜態(tài)磁場的不均勻性要求數(shù)百萬分之一。第三，線性度：取決于梯度磁場的線性度。第四，空間分辨率：表示個別元素的大小，主要由傳感器對三個傾斜磁場的傾斜和靜態(tài)磁場和頻率差的分辨能力決定。五、對比。Mri圖像有三種權(quán)重圖像，可以根據(jù)情況選擇相應(yīng)的權(quán)重圖像。例如，以氫原子核為例，除了骨頭以外，人體內(nèi)其他組織的水分含量差異不大。也就是說，雖然加權(quán)圖像的對比度不大，但病變組織和正常組織T1、T2的差異很大，因此可以使用T1或T2加權(quán)圖像。如果需要，可以使用造影劑提高對比度。討論：磁共振成像的優(yōu)缺點。優(yōu)點：多參數(shù)成像，診斷信息豐富；無電離輻射，安全；強大的組織分辨率；很容易觀察心臟和血管系統(tǒng)

15、(不需要造影劑)；掃描(切片)很靈活。缺點：掃描時間長，空間分辨率不理想。iv:由脈沖序列組成，磁共振成像的脈沖序列是各種參數(shù)測量技術(shù)的總稱。質(zhì)子密度、T1、T2緩解時間和流動效果是組織的固有參數(shù)，從而可以了解組織結(jié)構(gòu)和功能狀態(tài)。在MR中，參數(shù)測量通過90或180 RF脈沖和傾斜脈沖的適當(dāng)排列進行。脈沖幅度、寬度、間隔時間、應(yīng)用順序直接影響信號生成和空間編碼。MRI信號強度取決于多個參數(shù)，多個參數(shù)對信號的貢獻可以由RF脈沖的大小(形狀)、傾斜脈沖的幅度和寬度、數(shù)據(jù)收集時間等控制。設(shè)定脈沖序列，RF脈沖，設(shè)定傾斜脈沖序列，脈沖參數(shù)，設(shè)定計時，特定帶寬、特定范圍的RF脈沖和傾斜脈沖的有機組合典型的MRI序列包括自旋準(zhǔn)備和信號生成兩個功能單元，1，脈沖序列配置，2、脈沖序列分類、進料信號的順序按檢測信號類型