醫(yī)學影像成像理論磁共振弛豫和磁共振“加權(quán)成像”

1、第二節(jié) 弛豫和磁共振“加權(quán)成像”1弛豫是一個廣泛使用的概念，在能級分裂的量子力學系統(tǒng)中，弛豫可理解為粒子受到激發(fā)之后，以非輻射的方式回到基態(tài)而達到玻爾茲曼平衡的過程。（激發(fā)態(tài)平衡態(tài)）2一、弛豫（relaxation）（一）弛豫概念平衡態(tài)下兩相鄰能級之間的核數(shù)滿足玻爾茲曼分布。在Bl的作用下，單位時間內(nèi)由低能級躍遷到高能級的核數(shù)大于從高能級躍遷到低能級的核數(shù)，此為共振吸收。當Bl作用時間足夠長時，就會出現(xiàn)飽和現(xiàn)象。 3自旋體系與周圍環(huán)境相互作用。在低能態(tài)上的核躍遷到高能態(tài)的同時，高能態(tài)的核向周圍環(huán)境轉(zhuǎn)移能量，及時地回到低能態(tài)，核體系仍然保持低能態(tài)核數(shù)比高能態(tài)微弱過剩的熱平衡狀態(tài)，維持玻爾茲曼分布

2、，從而保證了共振吸收的繼續(xù)進行。我們把不經(jīng)過輻射而回到低能態(tài)的過程叫弛豫 (relaxation)。弛豫過程在射頻激勵期間已經(jīng)發(fā)生。4無線電波激發(fā)使磁場偏轉(zhuǎn)90度，關閉無線電波后，磁場又慢慢回到平衡狀態(tài)（縱向)5射頻脈沖停止后，在主磁場的作用下，橫向宏觀磁化矢量逐漸縮小到零，縱向宏觀磁化矢量從零逐漸回到平衡狀態(tài)，這個過程稱為核磁弛豫。核磁弛豫又可分解為兩個部分： 橫向弛豫：Mxy 0 縱向弛豫：Mz平衡狀態(tài)值6（二）分類1. 縱向弛豫（縱向磁化矢量的恢復）也稱為T1弛豫，是指90度脈沖關閉后，在主磁場的作用下，縱向磁化矢量開始恢復，直至恢復到平衡狀態(tài)的過程。90度脈沖7縱向弛豫的機理90度激發(fā)

3、低能的質(zhì)子獲能進入高能狀態(tài)縱向弛豫高能的質(zhì)子釋放能量8晶格震動頻率低于質(zhì)子進動頻率能量傳遞慢含高濃度大分子蛋白晶格震動頻率接近于質(zhì)子進動頻率能量傳遞快脂肪，含中小分子蛋白質(zhì)高能的質(zhì)子把能量釋放給周圍的晶格（分子）晶格震動頻率高于質(zhì)子進動頻率 能量傳遞慢純水9自旋-晶格弛豫T1弛豫是由于高能質(zhì)子的能量釋放回到低能狀態(tài)用T1值來描述組織T1弛豫的快慢10不同組織有不同的T1弛豫時間112. 橫向弛豫（橫向磁化矢量的衰減）也稱為T2弛豫，簡單地說，T2弛豫就是橫向磁化矢量減少的過程。90度脈沖1290激發(fā)脈沖關閉后，所產(chǎn)生的橫向磁化矢量很快衰減，自由感應衰減（free induction decay

4、，F(xiàn)ID）1314橫向磁化強度矢量的衰減是由于質(zhì)子失相位15T2弛豫的原因自旋質(zhì)子暴露于不均勻的主磁場中自旋質(zhì)子磁場暴露在大磁場與臨近自旋質(zhì)子、其他原子核、電子的微磁場環(huán)境中，由于分子的運動，質(zhì)子周圍的小磁場不斷波動每個質(zhì)子感受的磁場不均勻磁場高質(zhì)子進動快場強低質(zhì)子進動慢同相位進動的質(zhì)子失相位根據(jù)Lamor定律16導致真正的橫向弛豫T2*弛豫T2弛豫是由于進動質(zhì)子的失相位用T2值來描述組織T2弛豫的快慢17不同的組織橫向弛豫速度不同（T2值不同）18人體各種組織的T2弛豫要比T1弛豫快得多19T1弛豫：能量傳遞給質(zhì)子群以外的其他分子（晶格） -自旋-晶格弛豫T2弛豫：能量傳遞發(fā)生于質(zhì)子內(nèi)部，即

5、自旋質(zhì)子于自旋質(zhì)子之間 -自旋-自旋弛豫人體各種組織的T2弛豫要比T1弛豫快得多T2 T120不同組織有著不同 質(zhì)子密度 橫向(T2)弛豫時間 縱向(T1)弛豫時間這是MRI顯示解剖結(jié)構(gòu)和病變的基礎21二、磁共振“加權(quán)成像”（MRI weighted imaging，WI）22T1WIT2WIPD何為加權(quán)？所謂的加權(quán)就是“重點突出”的意思T1加權(quán)成像（T1WI）-突出組織T1弛豫（縱向弛豫）差別T2加權(quán)成像（T2WI）-突出組織T2弛豫（橫向弛豫）差別質(zhì)子密度加權(quán)成像（PD）-突出組織氫質(zhì)子含量差別2324MR只能采集旋轉(zhuǎn)的橫向磁化矢量MR不能檢測到縱向磁化矢量，但能檢測到旋轉(zhuǎn)的橫向磁化矢量共

6、同游戲規(guī)則：在任何序列圖像上，信號采集時刻旋轉(zhuǎn)橫向的磁化矢量越大，MR信號越強25T2加權(quán)成像(T2WI)T2值小 橫向磁化矢量減少快 殘留的橫向磁化矢量小 MR信號低（黑）T2值大 橫向磁化矢量減少慢 殘留的橫向磁化矢量大 MR信號高（白）水T2值約為1600毫秒 MR信號高腦T2值約為100毫秒 MR信號低反映組織橫向弛豫的快慢！26T2WI平衡狀態(tài)90度激發(fā)后采集信號時刻腦水腦脊液腦組織27T1加權(quán)成像(T1WI)T1值越小 縱向磁化矢量恢復越快 已經(jīng)恢復的縱向磁化矢量大 MR信號強度越高（白）T1值越大 縱向磁化矢量恢復越慢 已經(jīng)恢復的縱向磁化矢量小MR信號強度越低（黑）脂肪的T1值約為250毫秒 MR信號高（白）水的T1值約為3000毫秒 MR信號低（黑）反映組織縱向弛豫的快慢！28T1WI脂水平衡狀態(tài)90縱向弛豫9029脂肪腦脊液重要提示!人體大多數(shù)病變的T1值、T2值均較相應的正常組織大，因而在T1WI上比正常組織“黑”，在T2WI上比正常組織“白”。 總結(jié)：MR成像過程把病人