第一節(jié) MR成像原理

第一節(jié)MR成像原理MR成像設(shè)備系統(tǒng)MR現(xiàn)象弛豫過程MR信號MRI的空間定位與圖像重建三

、弛豫過程（一）弛豫是指受RF脈沖激勵，低能態(tài)的質(zhì)子獲得能量躍遷至高能態(tài)，RF停止后，這些質(zhì)子由高能態(tài)回復(fù)到原來的低能狀態(tài)，這個(gè)現(xiàn)象就是弛豫，即質(zhì)子由高能態(tài)恢復(fù)至磁共振前的狀態(tài)為止的變化過程。弛豫過程包括縱向弛豫時(shí)間（T1）和橫向弛豫（T2）。弛豫過程平衡狀態(tài):

磁化矢量M在B0方向，z軸分量Mz=M，xy平面分量Mxy=0。不平衡狀態(tài):

施加激勵脈沖，M0偏離主磁場一定角度，Mz

M；Mxy

0。若偏轉(zhuǎn)90°:Mxy=M0,Mz=0

。激發(fā)脈沖停止后，Mz，

Mxy逐漸恢復(fù)，最后達(dá)到平衡，這一過程叫“馳豫過程”，是釋放能量的過程。

zyyxB0xMXYAB弛豫過程中，產(chǎn)生能量zB0MZ代表主磁場的方向90度對Mz施加90度的射頻脈沖弛豫時(shí)間與形式受激勵后核自旋與周圍物質(zhì)交換能量主要有兩種形式：一是核自旋與周圍物質(zhì)進(jìn)行熱交換，最后達(dá)到熱平衡，稱“自旋一晶格弛豫過程”（T1）。二是同類自旋核之間的能量交換，稱為“自旋－自旋弛豫過程”（T2）。5

1.自旋－晶格弛豫時(shí)間（T1時(shí)間）：激發(fā)脈沖停止后，Z軸分量Mz逐漸恢復(fù)至最大值Mo，當(dāng)其恢復(fù)至最大值Mo的63%時(shí)的所經(jīng)歷的時(shí)間為T1時(shí)間。在弛豫過程中，自旋的原子核不斷與周圍環(huán)境（晶格）進(jìn)行著熱交換，從而達(dá)到能量平衡，此時(shí)離開高能態(tài)的質(zhì)子釋放能量并回落，因此縱向弛豫也稱為“熱弛豫時(shí)間”。6自旋－晶格弛豫（T1）示意圖9常見組織在兩種磁場強(qiáng)度下的T1弛豫時(shí)間不同組織的T1值不同.10T1WI脂水平衡狀態(tài)90縱向弛豫90采集時(shí)T1WI兩種組織的信號差別——是這樣獲得的T1弛豫：到達(dá)63%的時(shí)間，以脂肪與腦脊液為例脂肪T1弛豫短，又稱短T1——高信號；腦脊液T1弛豫長，又稱長T1——低信號；2.自旋－自旋弛豫時(shí)間（T2時(shí)間）：

激發(fā)脈沖停止后，Mxy分量從最大值逐漸減少至零，這個(gè)過程稱為橫向弛豫；當(dāng)其減少至最大值的37%時(shí)所經(jīng)歷的時(shí)間為T2時(shí)間，它是橫向磁化矢量衰減快慢的一個(gè)量度。在橫向弛豫過程中，系統(tǒng)本身的能量是不變，橫向磁化矢量的消失意味著質(zhì)子間相位同步性喪失，由于原子核受主磁場和附近核的影響，它們的進(jìn)動頻率稍有不同，而這種具有不同自旋的原子核之間的相互作用是導(dǎo)致橫向弛豫的主要原因。13自旋－自旋弛豫（T2）示意圖16常見組織的T2弛豫時(shí)間不同組織的T2值不同.17T2WI平衡狀態(tài)90度激發(fā)后采集信號時(shí)刻腦水T2WI兩種組織的信號差別——是這樣獲得的采集時(shí)T2弛豫：減少到37%的時(shí)間，以腦灰質(zhì)與腦脊液為例。腦灰質(zhì)T2弛豫相對較短，又稱短T2——較低信號；腦脊液T2弛豫長，又稱長T2——高信號；橫向弛豫和縱向弛豫橫向弛豫和縱向弛豫是同時(shí)發(fā)生的，這兩種弛豫過程反映了氫質(zhì)子與周圍原子間的相互作用，進(jìn)而反映物質(zhì)的結(jié)構(gòu)特性，是MR體現(xiàn)人體內(nèi)部生理、生化特性的物理基礎(chǔ)。四、MR信號（一）MR信號的產(chǎn)生

弛豫過程中橫向磁化矢量垂直并圍繞主磁場B。以Larmor頻率旋進(jìn)，橫向磁化矢量的變化使環(huán)繞在被檢體周圍的接收線圈產(chǎn)生隨時(shí)間變化的感應(yīng)電流，其大小與橫向磁化矢量呈正比，這個(gè)可以放大的感應(yīng)電流就是MR信號，也稱回波。它具有一定的相位、頻率和強(qiáng)度，結(jié)合三者出現(xiàn)的先后秩序，可以進(jìn)行計(jì)算機(jī)空間定位處理并應(yīng)用于信號強(qiáng)度數(shù)字化表達(dá)，在MR圖像上反映不同組織的亮暗特征。受90°脈沖的激勵，組織中將產(chǎn)生橫向磁化矢量，RF脈沖停止后組織中的橫向磁化矢量受T2和主磁場不均勻雙重因素的影像以指數(shù)形式較快衰減，稱為自由感應(yīng)衰減，利用MR接受線圈直接記錄橫向磁化矢量的這種自由感應(yīng)衰減，得到的MR信號，我們稱之為自由感應(yīng)衰減信號（FID）。信號的衰減快慢由T1、T2及該區(qū)域的核自旋密度ρ值決定。（二）自由感應(yīng)衰減信號33不同組織在MRI上的亮暗差別隨回波信號不同而不同