磁共振成像物理學(xué)基礎(chǔ)

MRI技術(shù)培訓(xùn)2/18/2024111月29日（上午）---11月30日（上午）

第一章磁共振成像物理學(xué)基礎(chǔ)第二章射頻脈沖與脈沖序列第三章磁共振成像系統(tǒng)組成第四章磁共振成像質(zhì)量及其控制2/18/20242磁共振成像的定義:磁共振成像(MRI)——是利用射頻(radiofrequency,RF)電磁波對置于磁場中的含有自旋量子數(shù)不為零的原子核的物質(zhì)進(jìn)行激發(fā),發(fā)生核磁共振(NMR),用感應(yīng)線圈采集磁共振信號,按一定數(shù)學(xué)方法進(jìn)行處理而建立的一種數(shù)字圖像2/18/20243核磁共振現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)1946年由美國加州斯坦福大學(xué)的布洛赫（Bloch)和哈佛大學(xué)的珀塞爾（Purcell)

兩位教授同時發(fā)現(xiàn)。此二位于1952年獲得諾貝爾物理獎2/18/20244磁共振成像的特點：多參數(shù)成像（T1、T2、質(zhì)子像，血流等）高對比，不用對比劑也可觀察心臟和血管的結(jié)構(gòu)任意層面成像無電離輻射可檢查代謝物或功能成像等等2/18/20245磁共振成像的局限性：成像速度相對較慢禁忌癥較多（起搏器，植入性支架，幽閉恐懼癥等)對鈣化灶和骨皮質(zhì)不夠敏感，對肺的檢查也較差圖像易受多種偽影影響定量診斷難2/18/20246原子核共振特性2/18/20247通常情況,總磁化矢量為零在靜磁場中,能量低的順著外磁場方向,且總磁化矢量和外磁場同向2/18/20248質(zhì)子的自旋和進(jìn)動類似地球的自轉(zhuǎn)和圍繞太陽的公轉(zhuǎn)2/18/20249圖中黃色箭頭代表宏觀磁化矢量（磁距）2/18/202410質(zhì)子的進(jìn)動頻率Lamor(拉莫)頻率質(zhì)子的進(jìn)動頻率和靜磁場B0有關(guān)F=γ.B0或ω=γ.B0/2π

γ為磁旋比氫質(zhì)子的γ為42.58MHz1、0.5T時為21.29MHz2、1.0T時為42.58MHz3、1.5T時為63.87MHz2/18/202411核磁共振物理現(xiàn)象當(dāng)外一個頻率和進(jìn)動頻率相同的射頻場B1時，質(zhì)子發(fā)生共振現(xiàn)象2/18/202412核磁馳豫過程馳豫過程分：1，縱向馳豫（自旋-晶格馳豫）2，橫向馳豫（自旋-自旋馳豫）縱向馳豫磁距分量設(shè)為MZ橫向馳豫磁距分量設(shè)為MXY2/18/202413縱向馳豫（自旋-晶格馳豫）縱向馳豫時間也叫T1時間縱向磁距恢復(fù)到原來的63%時所需的時間為T1時間2/18/202414橫向馳豫（自旋-自旋馳豫）橫向馳豫時間也叫T2時間橫向磁距減少到最大值的37%時所需的時間為T2時間2/18/202415通常生物組織的T1值大于T2值T1大約為300-2000毫秒，T2大約為30-150毫秒2/18/202416核磁共振信號1、由于縱向磁化分量MZ和靜磁場B0重合,無法檢測2、磁共振檢查中主要檢測橫向磁化分量MXY3、馳豫過程根據(jù)法拉第定律，交變磁場在線圈中感應(yīng)出電流，即為MR信號2/18/202417自由衰件信號(FID)由于弛豫過程中MXY的幅度按指數(shù)方式不斷衰減，因此在線圈中感應(yīng)出的電流為隨時間周期性不斷衰減的振蕩電流，稱之為自由衰件信號(FID)2/18/202418磁共振成像的空間定位三個梯度磁場來定位，相當(dāng)于空間三維坐標(biāo)用GX、GY、GZ

選層梯度、相位編碼梯度、頻率編碼梯度2/18/202419選層梯度相位編碼梯度頻率編碼梯度2/18/202420K空間的概念1、“K空間”即傅里葉頻率空間，是一個抽象的頻域空間，由相位和頻率兩個坐標(biāo)組成2、每次回波檢測到的MR信號放入K空間的不同位置上，K空間中每一點的信號都來自整個激發(fā)層面。3、K空間中每一點數(shù)據(jù)信號對圖像的貢獻(xiàn)不一樣，中心主要決定圖像的對比，邊緣決定圖像的分辨率2/18/202421K空間填充技術(shù)K空間排列的原始數(shù)據(jù)包含了相位、頻率和強(qiáng)度的信息，通過傅里葉變換可重建MR圖像2/18/202422例題：發(fā)現(xiàn)核磁共振物理現(xiàn)象，并獲得諾貝爾物理獎的是A．Bloch和LauterburB．Bloch和DamadianC．Mansfield和PurcellD．Bloch和PurcellE．Damadian和Lauterbur2/18/202423例題：不能用于MRI成像的參數(shù)是：A．T1、T2B．質(zhì)子密度C．血流速度D．線性衰減系數(shù)E．彌散運動2/18/202424例題：關(guān)于進(jìn)動的敘述，錯誤的是A．沒有外界的作用力，也可以發(fā)生進(jìn)動過程B．是一種復(fù)合運動C．自身的轉(zhuǎn)軸圍繞靜磁場方向做回旋運動D．旋轉(zhuǎn)半徑受外力的影響E．旋轉(zhuǎn)半徑受旋轉(zhuǎn)速度的影響2/18/202425例題：關(guān)于組織磁化的敘述，錯誤的

是：

A．無外加磁場時，原子核的磁矩方向是隨機(jī)分布的B．處于磁場中的質(zhì)子，磁矩較多地處于磁場方向C．自旋磁矩與磁場方向相同的質(zhì)子處于低能態(tài)D．自旋磁矩與磁場方向相反的質(zhì)子處于穩(wěn)態(tài)E．通常情況下，低能態(tài)和高能態(tài)的質(zhì)子群的比例處于熱平衡狀態(tài)

2/18/202426例題：關(guān)于縱向弛豫的敘述，錯誤

的是：A．縱向弛豫即T1弛豫B．縱向弛豫又稱自旋-晶格弛豫C．外界靜磁場的不均勻性會引起縱向弛豫D．縱向弛豫過程是由于原子核系與其周圍的晶格相互作用交換能量所致E．縱向弛豫過程中，能量向周圍的環(huán)境轉(zhuǎn)移2/18/202427例題：

T2弛豫時間指：A．橫向磁化矢量完全衰減所需要的時間B．橫向磁化矢量從最大值達(dá)到63%所需要的時間C．橫向磁化矢量從最大值達(dá)到50%所需要的時間D．橫向磁化矢量從最大值達(dá)到37%所需要的時間E．橫向磁化矢量完全散相所需要的時間2/18/202428例題：

MRI信號的空間定位，必須具有：A．選層梯度B．頻率編碼梯度C．相位編碼梯度D．RF脈沖E．以上所有選項2/18/202429例題：相位編碼的作用是：A．相位編碼作用期間，使相位編碼方向的質(zhì)子具有同樣的相位B．相位編碼作用期間，使垂直于相位編碼方向的質(zhì)子具有同樣的相位C．相位編碼作用期間，使垂直于相位編碼方向的質(zhì)子具有同樣的進(jìn)動頻率D．相位編碼梯度結(jié)束后，使相位編碼方向的質(zhì)子具有同樣的相位E．相位編碼梯度結(jié)束后，使垂直于相位編碼方向的質(zhì)子具有不同的相位2/18/202430例題：

3D傅立葉成像的最主要優(yōu)點是：A．成像時間短B．信噪比高C．組織對比度好D．層面內(nèi)空間分辨率高E．重建后能更好地顯示微細(xì)結(jié)構(gòu)2/18/202431例題：關(guān)于傅立葉變換的敘述，錯誤

的是：A．能處理分析頻率信號B．能將信號從時間域變換到頻率域C．不能將信號從頻率域變換到時間域D．MR信號中包含有對應(yīng)空間位置的頻率信息E．能分解MR信號中每個體素的頻率和相位2/18/202432例題：關(guān)于梯度的敘述，錯誤的是：A．按照空間方位可分為X、Y、ZB．根據(jù)功能可分為選層、相位編碼以及頻率編碼梯度C．Y梯度不一定用于頻率編碼D．掃描冠狀位時，Z梯度用于選層E．梯度磁場沿著靜磁場方向2/18/202433例題：不屬于MR檢查禁忌證的是：