文档介绍：第一章 MRI的基本硬件
一、主磁体
1、分类
⑴、按照磁场的产生方式:永磁(磁铁)、电磁(常导、超导)
⑵、按照磁体的外形分类:开放式磁体、封闭式磁体
⑶、按照磁场的强度分类:低场(<)、中场(~)
高场(~)、超高场(~)
2、为什么需要高度均匀的磁场
⑴、空间定位
⑵、频谱分析:各种代谢物之间的共振频率相差很小
⑶、脂肪抑制:脂肪氢质子和水分子氢质子之间的共振频率相差很小
3、磁场强度的单位
⑴、高斯(Gauss):1G(高斯)=距离5安培电流的直导线5厘米处的磁场强度
⑵、特斯拉(Tesla):1T(特斯拉)=10000G
二、梯度线圈(gradient coils)
1、作用
⑴、空间定位
⑵、产生信号
2、 X YZ轴梯度磁场的产生
⑴、原理:X轴梯度线圈ÞX轴梯度磁场【以此类推】
⑵、工具:XYZ三维图形【Z轴=长轴】、ωZ二维图形
3、性能指标
⑴、梯度场强(mT/M):=梯度场两端的磁场强度差/梯度场的有效长度
⑵、切换率:(mT/ms):=梯度场的预定磁场强度/爬升时间
三、脉冲线圈
1、分类
⑴、体线圈:激发并采集MRI信号
⑵、表面线圈:仅仅采集MRI信号
2、作用
⑴、激发人体产生共振:广播电台的发射天线
⑵、采集MRI信号:收音机的接收天线
四、计算机系统和辅助设备
1、计算机系统的作用
⑴、数据运算
⑵、控制扫描
⑶、显示图像
2、辅助设备的分类
⑴、空调
⑵、检查台
⑶、液氮及水冷却系统
⑷、激光照相机
⑸、自动洗片机
第二章 MRI的物理学原理
一、自旋和核磁
1、原子结构
⑴、电子:负电荷
⑵、质子:正电荷
⑶、中子:无电荷【原子核=质子+中子】
2、自旋和核磁
⑴、自旋(Spin):原子核总是不停地,以一定的频率绕着自身的轴旋转
⑵、核磁(Nuclear ic):原子核的质子带有正电荷,其自旋产生的磁场称为核磁
3、什么样的原子核可以产生核磁?
⑴、性质:质子=偶数,中子=偶数Þ不产生核磁
⑵、性质:质子和中子至少有一个=奇数Þ产生核磁
4、什么样的原子核可以用于MRI?
⑴、性质:氢质子
⑵、原因:H1的磁化率很高;H1的摩尔浓度很高(占人体原子的绝大多数)
二、主磁场
1、人体进入主磁场前后,氢质子的核磁状态
⑴、之前:每个氢质子的自旋都将产生一个小的磁场
但呈随机无序排列,其磁化矢量相互抵消
所以,人体没有呈现出宏观磁化矢量
⑵、之后:氢质子的核磁与主磁场方向平行
低能级Þ与主磁场同方向,高能级Þ与主磁场反方向
处于低能级的氢质子,稍稍多于处于高能级的氢质子(PPM数量级)
2、磁化矢量
⑴、磁化矢量的影响因素:温度(反比)+主磁场场强+氢质子浓度
⑵、磁化矢量的分解:纵向磁化矢量【与主磁场平行】+横向磁化矢量【与主磁场垂直】
3、进动
⑴、概念:进动(Precessing)=核磁和主磁场相互作用的结果
⑵、性质:进动频率<自旋频率,但是比后者更重要
4、 Larmor定律
⑴、定律:ω=γB
⑵、解释:ω=进动频率,B=主磁场场强,γ=磁旋比()
5、重要性质
⑴、性质:进动与磁化矢量
进动使得每个氢质子的磁化矢量
可以分解为=方向稳定的纵向磁化矢量+旋转的横向磁化矢量
⑵、性质:微观磁化矢量与宏观磁化矢量
由于处于低能级的氢质子,稍稍多于处于高能级的氢质子
Þ产生宏观的纵向磁化矢量;
由于每个氢质子的相位不同,其微观的横向磁化矢量相互抵消
Þ没有产生宏观的横向磁化矢量
⑶、性质:MR与磁化矢量
MR只能检测旋转的横向磁化矢量,不能检测纵向磁化矢量
三、核磁共振
1、共振
⑴、条件:频率相同
⑵、实质:能量传递
2、核磁共振
⑴、概念:核磁共振(NM Resonance)
射频线圈发射射频脉冲,射频脉冲的频率=氢质子的进动频率
Þ氢质子产生共振
Þ处于低能级的氢质子,由于获得能量进入高能级
⑵、射频脉冲的激发效应:使得宏观的纵向磁化矢量发生偏转
其中:偏转程度取决于射频脉冲的强度和持续时间
⑶、90度射频脉冲的激发效应
★★由于处于低能级的氢质子的多出部分,有一半获得能量进入高能级
Þ处于低能级的氢质子=处于高能级的氢质子
Þ宏观的纵向磁化矢量=0
★★由于所有氢质子处于同一相位
Þ产生最大的旋转的横向磁化矢量
Þ宏观的横向磁化矢量>0
3、 MR信号
⑴、性质:MR采集信号
⑵、解释:90度射频脉冲的激发,使得氢质子发生共振,产生最大的旋转的横向磁化矢量
由于这种旋转的横向磁化矢量与接收线圈