《MRI的物理基础》课件

的物理基础MRI术场线来产磁共振成像MRI是一种重要的医学影像技，它利用磁和无电波内详细图生人体部的像诊断肿脑损伤MRI可以帮助医生各种疾病，例如瘤、中风和成像技术的发展历程MRI核磁共振现象发现1别独现现1946年，美国物理学家珀塞尔和英国物理学家布洛赫分立发了核磁共振象第一台核磁共振仪2罗劳1973年，美国科学家保·特伯发明了第一台核磁共振成像仪技术发展MRI3术应围断扩1980年代，MRI技迅速发展，用范不展，包括各种磁共振成像序列和技术现代技术MRI4现术应领诊断代MRI技用于各种域，包括医学、生物医学研究、材料科学等磁共振成像的基本原理核磁共振原理信号采集与处理图像重建组场过频将转为维维图利用人体织中原子核的磁矩在强磁中通射脉冲激发原子核，并接收其发射采集的信号化二或三像，呈现计图现结发生共振象的信号，经算机处理成像人体的解剖构和功能信息原子核磁矩与磁场的相互作用场原子核磁矩磁场对原子核具有磁矩，如同微型磁铁外部磁原子核磁矩施加力矩导转，致其旋方向发生变化场磁矩大小与原子核的自旋角动量磁强度越大，力矩越大，原子关转显和磁旋比有核的旋方向改变也越明场进进频频场原子核在磁中会行动，拉莫尔率与磁强度成正比称为频率拉莫尔率布罗茨曼分布与热平衡态热平衡态磁化强度能量差123状态热状态状态状态原子核的自旋在平衡下由于自旋向上略多，因此整体自旋向上和自旋向下的能量差罗净场对产关遵循布茨曼分布在室温下，自存在一个磁化强度，指向外磁很小，但于生磁共振信号至状态状态旋向上略多于自旋向下方向重要激发与自由诱导衰减射频脉冲激发频态态状射脉冲能量被原子核吸收，核自旋从低能跃迁到高能，形成自旋极化态自旋进动场进进频场这核自旋在主磁作用下发生动，动率与磁强度成正比，就是核磁共现振象自由诱导衰减频结态态释产称为射脉冲束后，核自旋从高能跃迁回低能，放能量并生信号，诱导自由衰减（FID）信号衰减曲线时数组时关FID信号强度随间指衰减，衰减速率与织的弛豫间相自旋回波及自旋回波成像术自旋回波Spin Echo,SE是一种重要的磁共振信号采集技频转氢质产它利用射脉冲序列激发和反子的自旋，生自旋回波信场匀对号自旋回波信号能够有效克服磁不均性信号的影响，提图质高像量自旋回波成像Spin EchoImaging,SEI是基于进自旋回波信号行成像的一种重要方法产质图SEI是一种常用的磁共振成像序列，能够生高量的像它过场频质产通梯度磁和射脉冲序列控制子的自旋，并接收其生的场应产权回波信号根据不同梯度的用，SEI可以生T1加、T2权质权图加、子密度加等不同类型的像主磁场与梯度磁场主磁场梯度磁场场场环氢场产线场对氢主磁是MRI的核心，它提供强磁境，使原子核自旋排列梯度磁在空间上生性变化的磁，用于不同位置的原进整齐子核行空间定位场导产场专线产主磁通常由超磁体生，其强度通常在

1.5T到3T之间梯度磁由门的圈生，根据不同的成像方向，可以使用不线组同的梯度圈合射频脉冲与激发角频关键术射脉冲是磁共振成像中用于激发核磁共振信号的技，它是一种特定频频氢率的电磁波激发角是射脉冲施加到原子核上的能量强度，决定了激状态发后的原子核自旋方向偏离平衡的程度终图对较获较激发角的大小影响着最的像比度和信噪比小的激发角可以得时图对较则图对高的信噪比，但同会降低像比度；大的激发角可以提高像比度，但会降低信噪比基本成像序列自旋回波成像:脉冲90°1频将转横首先，施加一个90°射脉冲，自旋矢量旋到向平面产横，生向磁化自旋回波形成2横编码当由于向磁化发生相位，自旋回波信号衰减到一定程时度，再次施加180°脉冲，形成自旋回波数据采集3过换图自旋回波信号被采集，并通傅里叶变，重构出像加权成像与加权成像T1T2加权成像加权成像T1T2权组纵时权组横时T1加成像主要反映织的向弛豫间，即T2加成像主要反映织的向弛豫间，即T1值T2值质子密度加权成像基本原理成像特点该组氢对氢组成像模式反映的是织中原原子核密度高的织信号强质脑组子核的密度，即子的密度，例如脊液、脂肪织和水等临床应用观脑评脑肿脑常用于察脊液的流向，以及估瘤和梗塞等疾病弛豫时间及其成像特点T1时纵状态状态时组标T1弛豫间是指向磁化矢量从激发恢复到平衡所需的间，它是衡量织恢复磁化程度的重要指权临应显组对别脑关节T1加成像在床用中十分广泛，可以清楚地示不同织之间的比度，特适用于部、脊髓、肌肉和的成像600-1000300-500毫秒毫秒脑时质时脊液T1弛豫间灰T1弛豫间200-400100-200毫秒毫秒质时时白T1弛豫间脂肪T1弛豫间弛豫时间及其成像特点T2时横组T2弛豫间反映了磁化矢量在向平面上的衰减速度，与织中水分子之间的相互作用关有时横图对T2弛豫间越短，向磁化矢量衰减越快，信号强度下降越快，像比度越高水10-100毫秒短时级较时T2弛豫间通常在毫秒水分子之间的相互作用弱，T2弛豫间较短脂肪病变长短较时组脂肪分子之间的相互作用强，T2弛豫病变织中水分子之间的相互作用增强，较时缩间长T2弛豫间短不同组织的和数值对比T1T2扫描参数的选择与优化重复时间回波时间TR TE扫时获时图TR决定每个描序列的间间TE控制信号取间，影响图对对权权隔，影响像信噪比和比度像比度，T1加或T2加层厚矩阵大小层图阵图数厚决定像切片的厚度，影响矩大小决定像像素量，影图图扫时像分辨率和信噪比响像分辨率和描间快速成像技术介绍术进术临应来缩扫时诊断随着医学影像技的步，快速成像技在床用中越越重要，它可以有效短描间，提高患者的舒适度和效率快速自旋回波成像术1快速自旋回波序列Fast SpinEcho,FSE利用梯度回波技，在一次激发后采集多个回波信号，从而提高图像采集效率涡流成像2涡过换图数流成像Echo PlanarImaging,EPI通快速切梯度方向，在一次激发后采集所有像据现级扫，可实毫秒的描速度并行成像3术线过并行成像技Parallel Imaging利用多通道圈接收信号，并通重建算法提高成像速度，如SMASH和SENSE压缩感知4压缩过数缩感知Compressed Sensing通算法重建，减少据采集量，从而扫时短描间，提高成像速度脉动成像和运动伪影心脏搏动呼吸运动脏导图诊断心搏动会致像模糊，影响呼吸运动会引起器官位置变化，造成伪影肌肉运动脑脊液流动图脑图伪肌肉运动会造成局部像的扭曲和变脊液流动也会造成像影，影响诊断形磁敏感成像加权成像:T2*血红蛋白的磁敏感性铁沉积的检测心肌缺血的评估权对红权来检测脏权来评T2*加成像血蛋白的磁敏感性非常T2*加成像可以用肝中的铁沉T2*加成像可以用估心肌缺血的程来检测脑积诊断脏诊断敏感，可以用出血、血栓和血管，有助于肝疾病，如血色素沉着度，有助于冠心病和心肌梗死畸形等病变症弥散成像和灌注成像弥散成像灌注成像组过测组弥散成像利用水分子在织中的随机运灌注成像通量血液流经织的速度来图组观积来图组动生成像，它可以反映织的微和体生成像，它可以反映织的结细应状构和胞外空间的大小血液供况检测脑肿诊断脑肿弥散成像可用于卒中、瘤、白灌注成像可用于血管疾病、瘤质评严脑伤监测疗病变等病变，并估其重程度、外等疾病，并其治效果磁共振功能成像fMRI术测脑fMRI是一种非侵入性神经影像技，用于量大活动过检测脑来为认过fMRI通部血流变化反映神经元活动，研究知程提供了一个强大的工具应围语记忆绪脑fMRI的用范广泛，包括言、、情和运动等功能的研究磁共振波谱成像MRS谱过磁共振波成像MRS是一种利用核磁共振原理，通分析人体组谢产来获组谢织中不同代物的化学位移和信号强度，取织代信术息的影像技组谢质谢产MRS能够提供织代信息，如神经递、糖代物等，在脑肿谢诊断监测挥瘤、神经疾病和代性疾病的和中发重要作用成像中的噪声及其降噪MRI噪声来源噪声影响12来来导图对MRI噪声自多种源，包括噪声会致像模糊、比度热图诊噪声、电子噪声、生理噪声下降，影响像的清晰度和这图质断等，些噪声会降低像量准确性降噪方法降噪效果34滤选择数应常见的降噪方法包括空间域降噪方法的和参设置频滤应进调波、域波、自适噪声抑根据具体情况行整，以最这时制等，些方法可以有效地减大程度地减少噪声，同保留图质图细节少噪声，提高像量像的信息图像失真及其校正方法几何失真磁敏感失真运动伪影校正方法图组伪导场几何失真会造成像变形，磁敏感失真主要发生在织运动影是由患者的运动常用的校正方法包括梯度压缩场较导图例如拉伸或梯度不界面的磁敏感性差异大处致的，可能会致像模糊校正、磁敏感校正和运动校匀导问题组均会致此，例如空气-织界面或不完整正磁共振安全及禁忌证安全注意事项禁忌证扫脏蜗避免金属物品靠近描仪，例如心起搏器、人工耳、金属植静进扫手表、手机等保持安，减少入物等均不可行MRI描孕图质不必要的移动，以提高像量早期患者慎用MRI，以免影响胎儿发育安全风险术前评估MRI扫过现晕扫详细MRI描程中可能出头、描前需了解患者病史及相恶鸣状数关心、耳等不适症，极少信息，如金属植入物情况、孕现肤伤损扫患者可能出皮灼、神经期情况等，确保描安全伤等风险影像的临床应用实例MRI现诊断挥MRI在代医学中发着不可或缺的作用，在神经系统、骨骼肌肉系统、肿领应心血管系统、瘤等多个域拥有广泛用应脑肿诊断脑评诊断损MRI的用实例包括瘤、卒中估、多发性硬化症、脊柱伤评关节诊断诊断诊断脏诊断估、炎、心肌梗死、乳腺癌、肝疾病等未来技术的发展趋势MRI超导磁体技术人工智能算法新型成像技术场图质数图质张谱更高磁强度，提高信噪比，提升像自动优化成像参，提高像量，加速弥散量成像、灌注成像、磁共振波成现细组结图辅诊断量，实更精的织构和功能成像像重建，助，提高效率像、功能性磁共振成像等，更深入了解人体生理功能总结与展望术应领断扩磁共振成像技发展迅速，用域不展来术将未MRI技更加智能化，精准化，高效化。