自旋回波产生原理
核磁共振原理经典由简入深
梯度回波序列缩短扫描时间分析图
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第三节 磁共振图像重建
基本概念：
不同成像手段进行
像素：组成灰度数字图像的基本单元。
位置对应的手段不 同
体素：像素对应人体内的位置。
不同成像手段的检
测信息不同
像素灰度信息：对应体素的检测信息的强度。
对磁共振而言,实现像素与体素对应的手段是施加 三个维度上的梯度磁场。
• 所谓的加权就是“重点突出”
的意思
• T1加权成像（T1WI）----突出组织T1弛豫 （纵向弛豫）差别
• T2加权成像（T2WI）----突出组织T2弛豫 （横向弛豫）差别
• 质子密度加权成像（PD）－突出组织氢质 子含量差别
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T2加权成像 （T2WI)
反映组织 横向弛豫 的快慢！
• T2值小 横向磁化矢量减少快 MR信号低（黑） • T2值大 横向磁化矢量减少慢 MR信号高（白） • 水T2值约为3000毫秒 MR信号高 • 脑T2值约为100毫秒 MR信号低
第一章 核磁共振成像原理
本章主要讲述内容： 磁共振信号的产生 磁共振信号的获取与傅立叶变换 像素位置信息的确定（梯度） 像素灰度信息（信号幅度）的确定 序列参数对图像权重的影响 磁共振成像序列
1
简述磁共振成像过程
1.
2
3
4
第一节 磁共振信号的产生
• 发电； • 磁带、录像带； • 磁盘； • 音响； • MRI的核心。
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1、 磁共振信号的获取与傅立叶变换
如果在垂直于XY平面，加一个接收线圈，会 接收到什么信号？
自由感应衰减(FID):
信号随着时间而消失（类似于阻尼
震荡信号），但频率不变。
自旋回波脉冲序列
一、自旋回波脉冲序列
1.SE脉冲序列： （3）扫描参数： ①TR决定T1对比度，TE决定T2对比度； ②三种加权像的取值：T1WI，短TR、短TE；T2WI
，长TR、长TE；PDWI，长TR、短TE。
一、自旋回波脉冲序列
1.SE脉冲序列 (4)优缺点： ①优点：图像信噪比高；图像组织对比良好；伪
一、自旋回波脉冲序列：
MR扫描最基本、最常用剔除 主磁场不均匀造成的横向磁化矢量衰减。 1.SE脉冲序列： （1）序列构成：
90°激励脉冲+180°相位重聚脉冲+··· 单回波SE序列； 双回波SE序列；
单回波SE序列 T1WI
本章学习目标
掌握: MRI检查脉冲序列分类、常用脉冲序列 的应用； 熟悉: MRI检查参数的选择； 了解: 成像参数与图像质量关系。
第一节 MRI检查脉冲序列的分类
一、MRI的成像序列： 是MR扫描仪形成图像的时序指令，是指射频脉
冲、梯度场及信号采集时间等相关各参数的设置及 其在时序上的排列。
2
第一节 MRI检查脉冲序列的分类
一、自旋回波脉冲序列
2.FSE脉冲序列
（3）扫描参数： ①T1WI：短TE，<20ms；短TR，300～600ms；ETL=2～6 ②T2WI：长TE，100ms；长TR，4000ms；ETL=8～20 ③PDWI：短TE，20ms；长TR，2500ms；ETL=8～12
一、自旋回波脉冲序列
2.FSE脉冲序列
双回波SE序列 PDWI T2WI
一、自旋回波脉冲序列
1.SE脉冲序列： （2）临床应用：用途最广泛的标准成像序列
①T1WI：适用于显示解剖结构，增强检查； 颅脑、骨关节、软组织、脊柱脊髓等； 增强检查时，利用对比剂的短T1效应；
回波信号的产生原理及应用
回波信号的产生原理及应用回波信号是指在传输介质中发出的信号经过反射后返回的信号。
它的产生原理基于传播介质中的反射现象。
回波信号的产生原理可以简单描述为：当一个信号在传输介质中传播时，当遇到传输介质中的不均匀性或边界时，就会发生反射。
这些反射信号回到源处形成回波信号。
回波信号的产生涉及到材料的特性和传播介质的不均匀性。
当一个信号传播到介质中，如果介质中存在界面，不同介质之间的阻抗不匹配会导致信号的部分反射。
这些反射信号的强弱与界面的特性有关，如界面的平坦度、边界的形状、介质的密度等。
在介质中存在多个界面时，每个界面都会发生反射，形成多个回波信号。
同时，传输介质中的缺陷、不均匀性或材料损伤等也会导致回波信号的产生。
回波信号的应用广泛，主要包括以下几个方面：1.医学成像：回波信号在医学超声成像中得到广泛应用。
超声波在人体组织中传播时会发生反射，形成回波信号。
通过接收和处理这些回波信号，可以获取人体内部的组织结构和病变信息，用于诊断和治疗。
2.工业无损检测：回波信号被广泛应用于工业无损检测领域，用于检测材料中的缺陷、损伤或异物。
在材料中传播的超声波会因为材料的不均匀性或缺陷而发生反射，形成回波信号。
通过分析回波信号的特征，可以确定材料中的缺陷位置、类型和大小，为工业生产提供有效的质量控制手段。
3.地震勘探：回波信号在地震勘探领域也被广泛应用。
地震波在地球内部传播时会发生反射与折射，形成回波信号。
地震勘探通过接收和处理这些回波信号，可以获取地下的地质信息，如油气储层、岩石结构、断层等，为油气勘探和地质灾害预测提供重要的参考和数据支持。
4.雷达系统：雷达系统中的回波信号用于检测和追踪目标。
雷达将脉冲信号发射到目标物体上，一部分信号被目标反射回来，形成回波信号。
通过分析回波信号的强度、时间延迟和频率特征，可以确定目标的位置、速度和形状等信息，为空中交通控制、导航引导、军事侦查等领域提供重要支持。
综上所述，回波信号的产生原理基于传播介质中的反射现象，应用广泛，如医学成像、工业无损检测、地震勘探和雷达系统等领域。
脉冲梯度自旋回波序列
脉冲梯度自旋回波序列脉冲梯度自旋回波序列（PGSE）是一种用于核磁共振成像的技术，是梯度回波序列的一种变化。
与梯度回波序列相似，脉冲梯度自旋回波序列通过重复调整梯度矩阵来改变梯度矩阵，使氢原子从一个位置跳跃到另一个位置，从而实现对组织结构的显示。
然而，脉冲梯度自旋回波序列与梯度回波序列在技术上有明显区别。
与此同时，脉冲梯度自旋回波序列使用一系列不断变化的矩阵脉冲来移动氢原子，与梯度回波序列不同的是，梯度的均匀变化被替换成一系列不断变化的脉冲，因此更能够实现更高的信号-噪声比以及快速的识别，从而使其可以用于更小的结构的显示，例如神经细胞和细胞结构。
在实际应用过程中，脉冲梯度自旋回波序列通常由多种梯度脉冲组成，其强度和时间长度都是可调的。
第一个脉冲梯度时间通常叫做RF脉冲，它可以用来调整梯度矩阵以允许氢原子跳跃。
然后是一系列稳态梯度脉冲，它们可以调整梯度大小，以探测氢原子所在的特定位置。
最后，一个反转梯度脉冲将氢原子重新排列，以允许下一个物理位置的检测。
脉冲梯度自旋回波测序法被用来识别不同的脂质结构，因为脂肪和蛋白质的磁性行为可以影响磁共振图像的分割。
脉冲梯度自旋回波序列也可以用于检测病理性变化，例如组织炎症，损伤等。
脉冲梯度自旋回波序列还可以用来检测和显示稀释的活跃物质，例如抗原，抗体等，从而实现精确的诊断。
总的来说，脉冲梯度自旋回波序列是一种用于检测组织结构的准确、灵敏的核磁共振成像技术。
由于它使用一系列不断变化的矩阵脉冲，可以得到比梯度回波序列更高的信号-噪声比和更快的识别，因此被广泛应用于脂质结构识别、病理性变化检测、活跃物质等方面。
自旋的原理
自旋的原理自旋是量子力学中的一个重要概念，它描述了微观粒子的一种内禀性质。
在物质微观世界中，所有的粒子都有自旋，包括电子、质子、中子等。
自旋最初是根据物理学家斯特恩和格拉赫（Otto Stern和Walter Gerlach）的实验发现的。
他们在1922年的实验中，通过将银蒸汽通过一个狭缝后，将其传播到一个磁场中，发现银原子的轨迹并不均匀地分成两束。
这一实验结果表明，银原子存在一个围绕某个轴旋转的内禀角动量，这就是我们所称的自旋。
自旋是一个量子性质，与经典物理学中的角动量类似，但又有一些不同之处。
经典物理学中，角动量是轨道运动造成的，而自旋则是粒子固有的、与其自身性质相关的。
自旋可以用一个“角动量矢量”来描述，这个矢量的大小和方向代表了自旋的强度和方向。
自旋有两个可能的取值：上自旋和下自旋，通常用记号↑⟩和↓⟩来表示。
对电子而言，上自旋表示自旋朝向与外磁场相反，下自旋表示自旋朝向与外磁场相同。
自旋也可以视为粒子固有的旋转，但与经典物理学中的旋转不同，自旋并没有具体的轴，它是一种无轴的旋转。
自旋的原理可以从量子力学的观点来解释。
在量子力学中，粒子的状态可以用一个量子态来描述，量子态可以表示为一个数学上的矢量。
自旋态是另一种量子态，描述了粒子的自旋特性。
自旋态可以用一个二维向量空间来表示，这个空间称为自旋空间。
在自旋空间中，有两个正交归一的基态组成的基。
这两个基态分别对应于上自旋和下自旋。
在量子态中，一个自由粒子的自旋态可以看作是上自旋和下自旋的线性叠加。
例如，一个电子的自旋态可以表示为：ψ⟩ = a ↑⟩ + b ↓⟩其中，a和b是复数，且满足归一化条件a ^2 + b ^2 = 1。
这个复数表示了粒子的自旋在上自旋和下自旋之间的分布情况。
自旋态的系数a和b的平方可以解释为发现上自旋或下自旋的概率。
自旋在物理中起着重要的作用。
首先，自旋是粒子的内禀性质，与其它量子数（如电荷、质量等）无关。
因此，自旋在描述粒子的整体特性时是不可或缺的。
MR02-04-02自旋回波和快速自旋回波序列02
MR02-04-02自旋回波和快速自旋回波序列02喜欢病例的只看病例，要全面了解请看全文。
除MRU外，MR还有哪些水成像？（三）FSE序列的临床应用FSE序列在临床上已经得以广泛应用，在本讲义中我们根据文献及在临床上的应用体会，人为地把FSE序列分为FSE T1WI序列、短ETL FSET2WI序列、中等ETL FSE T2WI序列、长ETL FSE T2WI序列等四种，下面我们逐一介绍其临床应用。
1. FSE T1WI序列 FSE T1WI序列通常选择较短的ETL，因为ETL 越长，填充K空间的回波中TE长的回波信号越多，因而将增加T2弛豫对图像的污染，降低T1对比。
对于FSE T1WI序列来说，应该把回波链中第一回波信号填充在K空间中心（选择最短的有效TE），以尽量减少T2弛豫对图像对比的影响。
FSE T1WI序列的TR通常为300 ~500 ms，有效TE常为8 ~ 15ms，ETL常为2 ~ 4。
根据需要可调节上述参数。
FSE T1WI序列的优点主要是相对SE T1WI序列来说，采集时间缩短，甚至可以进行屏气扫描。
如ETL=4，TR=300ms，相位编码步级＝160，NEX=2，则TA＝0.3s×（160/4）×2＝24s，屏气扫描完全是可行的。
FSE T1WI的缺点有：（1）由于受T2弛豫的污染，图像的T1对比不如SE T1WI序列；（2）FSE的模糊效应；（3）扫描速度还是比梯度回波序列慢，需要屏气扫描时，一次屏气能够扫描的层数有限。
FSE T1WI序列的主要用途有：（1）对T1对比要求相对较低的部位，如脊柱、大关节、骨与软组织等；（2）病人耐受能力较差，要求加快扫描速度时；（3）体部屏气扫描。
当对T1对比要求较高时，如进行脑组织及腹部脏器T1WI，一般不采用FSE T1WI序列。
2. 短ETL的FSE T2WI序列 ETL为2 ~ 10，实际应用中ETL 通常为5 ~ 10。
脂肪抑制t2加权涡轮自旋回波序列
脂肪抑制T2加权涡轮自旋回波序列（T2W-TSE-FS）是核磁共振成像中常见的成像序列之一，通过对脂肪信号的抑制，使得成像更清晰、更具对比度，对某些疾病的诊断具有重要的临床意义。
下面，我们将从不同的角度来探讨脂肪抑制T2加权涡轮自旋回波序列的作用和意义。
一、技术原理1.1 T2加权成像原理在T2加权成像中，脂肪信号和水信号具有不同的自旋回波强度。
我们知道，脂肪信号具有较短的T2弛豫时间，而水信号具有较长的T2弛豫时间。
在T2加权成像中，脂肪信号将会呈现较暗的信号，而水信号将会呈现较亮的信号。
1.2 脂肪抑制原理脂肪抑制的目的是通过使用特定的脂肪抑制脉冲，使得脂肪信号被抑制，从而在图像中减少脂肪信号的干扰，使得水信号更为突出。
常见的脂肪抑制脉冲包括短T1脂肪饱和脉冲和化学位移饱和脉冲等。
1.3 涡轮自旋回波序列涡轮自旋回波序列（TSE）是一种快速序列，通过多个180°脉冲和回波信号的结合，可以加快成像速度，减少扫描时间，同时提高信噪比和分辨率。
综合以上原理，脂肪抑制T2加权涡轮自旋回波序列通过抑制脂肪信号，加快成像速度，使得水信号更为突出，从而在临床应用中有着重要的意义。
二、临床应用2.1 骨髓炎的诊断脂肪抑制T2加权涡轮自旋回波序列在骨髓炎的诊断中具有重要作用。
由于骨髓炎常伴有脂肪浸润，使用脂肪抑制T2加权序列可以更清晰地观察到水肿、骨髓增生、脓肿等病变，有助于早期诊断和治疗。
2.2 肿瘤的诊断对于肿瘤的诊断，脂肪抑制T2加权涡轮自旋回波序列同样具有重要价值。
肿瘤组织中的脂肪信号常常会干扰水信号的观察，使用脂肪抑制序列可以有效地抑制脂肪信号，使得肿瘤的边界更清晰，有助于评估肿瘤的范围和浸润情况。
2.3 骨折的诊断在骨折的诊断中，脂肪抑制T2加权涡轮自旋回波序列同样有其独特的价值。
由于骨骼中含有大量的脂肪信号，如果不进行脂肪抑制，将会对骨折线的观察造成较大的干扰，而使用脂肪抑制序列可以减少这种干扰，有助于更准确地诊断骨折情况。
MRI诊断学
MRI原理
化学位移成像与频谱分析化学位移—因分子环境（既核外电子结构）不同引起共振频率上的差异。频谱分析—不同分子环境其频率上的差异仅百余或数百赫兹（Hz），其数量与所检测原子核共振频率差异相对应为数个ppm。运用化学位移的方法研究分子结构即频谱分析。
MRI原理
化学位移伪影在人体同一部位脂质中的氢质子发出的信号离开了水质子发出的信号，在图像上处于不同的像素位置，从而在梯度编码方向上脂质含量差异很大的两种组织的界面，可出现黑白不同的条带状影。把这种质子共振频率差异形成的图像失真，称为“化学位移”伪影。
MRI原理
梯度回波脉冲序列小角度激励
梯度场诱发去相位特点：X、Y、Z轴去相位彼此独立，具有相位“记忆功能”
MRI原理
梯度回波脉冲序列的机理
MRI原理
梯度回波脉冲序列的机理
MRI原理
梯度回波脉冲序列的机理
MRI原理
二维FLASH脉冲序列
二维FLASH的基本原理
MRI原理
稳定状态FLASH磁周期
温度、粘度对磁波动频率的影响
蛋白质分子使水的T1缩短
MRI原理
信号参数核磁共振信号
自由感应衰减（FID）
傅立叶变换使FID形成MR波谱
MRI原理
自旋回波脉冲序列自旋回波（spin echo ,SE）序列为MR最基本、最常用的脉冲序列。
90脉冲后，间隔时间（Ti）再发射180脉冲，测量回波信号。重复这一过程。
反转恢复脉冲序列（IR）先-180RF，间隔500ms，90RF，10ms后，180RF，测回波。T1信号为主，显示精细解剖。
MRI原理
反转恢复脉冲序列（IR）
MRI原理
空间定位梯度磁场
纵向梯度磁场的产生
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自旋回波产生原理
自旋回波是一种用于磁共振成像（MRI）的成像序列，常用于获取多个图像，用于病变检测和解剖学分析。
自旋回波成像的原理基于核自旋在外加磁场中产生的预cession（即核自旋的旋转），而核自旋之间的相互作用。
在常规磁共振成像中，核自旋首先被磁场极化，然后通过施加一个脉冲来打扰核自旋的平行状态，使其进入垂直状态。
当这个脉冲结束时，核自旋开始绕着外加磁场以拉脱器的方式旋转（称为自旋预cession），并继续旋转直到与外加磁场再次平行。
在此期间，产生的信号会被检测并转化为图像显示。
自旋回波成像使用两个相同大小但相反极性的脉冲（称为180度脉冲）来打断核自旋的自由旋转。
第一个脉冲用于将核自旋从平行状态转化为垂直状态，而第二个脉冲用于将核自旋从垂直状态转化回平行状态。
在这个过程中，产生的信号将被检测并转化为图像。
通过对自旋回波序列中的脉冲间隔时间进行调整，可以改变图像的对比度和分辨率。
此外，自旋回波成像还可以通过调整脉冲长度来选择性地抑制特定组织的信号，以提高对其他组织的可见度。
总的来说，自旋回波成像利用核自旋在外加磁场中的旋转和相互作用来产生图像，通过改变脉冲序列和参数可以调整图像的对比度和分辨率，从而实现病变检测和解剖学分析。