1磁共振原理

小磁体的自旋轴排列无一定规律。但如在 均匀的强磁场中，则将按磁场磁力线的方 向重新排列。此时，用特定频率的射频脉 冲（radionfrequency，RF）进行激发，氢原 子核吸收一定的能量而共振，即发生了 （核）磁共振现象。
6
激 励

给磁场中氢质子施加一个与 Larmor 频 率相同的射频脉冲时，质子吸收能量， 又将吸收的能量以相同频率的无线电 波形式释放出来。这一吸收能量的过 程称激励。
29
四、计算机系统

（二）软件系统 磁共振计算机软件可分为以下几个部分。
１．计算机操作系统软件由计算机公司编制， 用于计算机运行管理。 ２．磁共振应用软件，用于 MR 系统的运行控制、 病人数据的录入、扫描序列的选择和参数设定， 病人扫描数据采集，存贮和图像重建，以及各 种图像和数据的后处理等。
12
不同的图像灰度（信号强度）

质子的密度

组织磁化的弛豫时间
13


与 X 线和 CT 成像的原理不同， MRI 没有 X 线 辐射，而主要利用质子密度与质子的弛豫 时间（ T1 与 T2 ）的差异成像，尤其是弛豫 时间更为重要。 因为质子在人体中的差异仅 10％，但弛豫 时间可相差百分之数百。
磁共振成像（MRI）原理
安徽省立医院 影像科 刘 影
1
什么是磁共振成像

磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging， MRI)，又称核磁共振成像（Nuclear Magnetic Resonance，NMR），是一种新的、非创伤性的 成像方法。
2
原 理


核磁共振现象 激励 驰豫 驰豫时间 T1、T2 T1WI、T2WI
7
弛豫过程

射频脉冲停止，被激发的氢原子核把所吸
收的能逐步释放出来，其相位和能级都恢
复到激发前的状态。这一恢复过程称为弛
豫过程。
8
驰豫时间


恢复到原来平衡状态所需的时间。 纵向弛豫时间，又称自旋-晶格弛豫时间，是 90°射频脉冲后，纵向磁化恢复的过程，在这 过程中有能量传递，是以热的形式逸散，称 T1。 横向弛豫时间，又称自旋-自旋弛豫时间，反 映横向磁化衰减、丧失的过程，也即是横向磁 化所维持的时间，称T2。
3
核磁共振现象



人体由很多分子组成，分子由 原子组成。 所有原子的核心都是原子核。 1 氢原子核：H 只有一个自旋的 质子，自然界含量丰富，能提 供最强的核磁共振信号，其所 产生的磁共振信号要比其他原 子强1000倍。目前磁共振成像 主要利用人体内的氢原子核。
4
核磁共振现象
5 人体内广泛存在的氢原子核，其质子有自旋运动，带正电，产生磁矩，有如一个小磁体。
24
一、磁
体

（三）超导型磁体 超导磁体设计制造工艺复杂、成本高、维 护费用高，消耗一定量的液氦，消耗的液 氦要及时补充，否则达到一定程度时能引 起”失超“，消耗大量液氦而造成更大的 损失。
25
二、梯度系统

梯度系统（ gradient system ）的作用是产生线 性变化的梯度磁场，用于组织的空间定位。梯度 系统主要由X、Y、Z三组梯度功率放大器及对应 的X、Y、Z三个方向的梯度线圈组成。
9
信号的接收


用射频线圈做天线接收器，将释放出来 的能量转化为信号。
10
图像的形成


接收的信号经计算机处理，转变成不同 灰度的图像。 信号强度。
11
成像原理及过程



人体被置于强磁场内(外加磁场，约是地球磁场 强度的3万倍)。 磁力作用于磁场内的人体氢原子核，质子群均 按所在磁场的方向进行排列-----平衡状态。 施加一种射频脉冲(RF) 激励磁场中已被磁化的质子群。 释放能量 接收线圈，能接收所发出的射频信号。 借助于梯度场定位以及傅立叶变换，形成了 MRI成像。
（一）射频发射机 （二）射频接收机 （三）射频线圈

28
四、计算机系统


磁共振的计算机系统（ computer system ） 可分为硬件和软件二大部分。 （一）硬件部分

由主计算机及阵列处理机、MR 控制器等组成。 其作用是进行系统控制，产生脉冲序列，完成 磁共振系统的扫描，图像采集、重建、显示和 存贮。
16
自旋回波脉冲序列




由于人体的内在磁场的不均衡，一个回波比前一 个回波信号低。 在用自旋回波技术时，组织间信号的对比取决于 所选用的时间参数，即TR与TE。 还取决于组织的T1及T2弛豫时间。 质子密度对信号强度及组织间信号的对比也有影 响。
17


TR:重复时间从一个脉冲序列到下一个脉 冲序列的重复，其间的时间间隔称为重 复时间。 TE:回波时间。 改变这些参数可以改变组织 T1 、 T2 弛豫 时间或质子密度对图像亮度的响以及组 织间的信号对比。

30
临床应用
非常广泛： 中枢神经系统 骨关节/软组织 泌尿生殖系统 消化系统 心血管 小器官：眼/耳/喉/垂体等 新技术：MRA/MRCP/MRU/内耳成像 功能成像：DWI/PWI/SWI/MRS/fMRI

31
禁忌证



脑内血管银夹、心脏起用器、自动除颤器、 生物刺激器、植入的灌输装置、内助听器 以及眼眶内金属片物。部分（pre-6000系列 starr-edwards）心脏瓣膜假体。 妊娠的前三个月及中耳假体等。 金属性外固定装置的病人。 尽管亚铁金属物会产生局部的伪影，使邻 近组织的影像模糊，但是骨科植入金属物 及骨科人工假体……
26
二、梯度系统

梯度功率放大器对 MRI 控制器发出的梯度给定 信号进行功率放大后，输出给梯度系统的X、Y、 Z线圈，在主磁场内形成X、Y、Z三个方向相互 垂直的线性梯度磁场。在磁共振成像中分别用 于层面选择、相位编码及频率编码。
27
三、射频系统

射频系统（RF system）用于发射射频脉冲 和接收 MR 信号，射频系统主要由三部分组 成。


超导型磁体由某些特殊合金如铌钛合金导线（超导 温度8K）绕制成的超导线圈，当放置于超导磁体的 液氦（温度 4.2K ，-269℃）当中时，其导线的电阻 降为0，线圈呈超导状态，此时线圈导线中可通过强 大的电流而不产生任何能量损耗。 励磁后可将电源断开，超导线圈内的电流恒定不变。 超导磁体的磁场强度高，目前临床应用可达到 19Ｔ， 磁场的稳定性和均匀性好。
22
一、磁
体


（二）永磁型磁体（Permanent Magnet） 永磁型磁体由铁氧体或钕铁硼等铁磁性物 质及合金组成。 该磁体对周围环境影响小，屏蔽简单，可 做成开放式磁体，安装及维护费用低，但 场强较低，磁场的稳定性和均匀性差，受 环境温度变化影响大。
23
一、磁
体
（三）超导型磁体（Superconducting Magnet）
14
几种加权像

质子密度加权像：PdWI T1加权像: T1WI T2加权像 T2WI
15
脉冲序列与扫描参数


脉冲序列是由一系列不同强度的射频脉冲的组合， 例如90°和/或180°脉冲。 磁共振的信号不但取决于这些脉冲的强度，而且 取决于各脉冲间的时间间隔和组成方式。 自旋回波（spin echo, SE）以及快速自旋回波 部分饱和（partial saturation, PS） 反转恢复（inversion recovery, IR） 梯度回波(gradient echo, GE)等序列。
32
33
18

长TR、长TE————T2WI 短TR、短TE————T1WI 长 TR 、短 TE 时，所得图象既非 T1 加权， 也非 T2 加权，而主要由组织的质子密度 决定，称为质子密度加权像，PdWI。
19
MRI的设备

磁体 梯度系统 射频系统 计算机系统
20
一、磁

体
磁共振的磁体（ Magnet ）的主要作用是产 生稳定均匀的静磁场使组织产生磁化。磁 体有三种类型
（一）常导型磁体 （二）永磁型磁体 （三）超导型磁体

21
一、磁
体
（一）常导型磁体（Resistive Magnet）



常导型磁体的线圈由铜或铝线绕制的线圈组成， 按线圈有无铁芯可分为铁芯常导型和空心常导 型。 常导型磁体制造工艺简单且成本低，可以做成 开放式磁体，磁场可以关闭。 但磁场稳定性差，电力消耗大，对电源稳定性 要求高，运行维护费用高。