【转贴】磁共振专业影像基础知识

MRI是现代高科技的产物，哈佛大学的Purcell和斯坦福大学的Bloch因发现磁共振现象而获得了诺贝尔奖。MRI原理包括许多深奥的物理学、生物学和分子学概念．这就医务工作者了解MRI原理带来了许多困难。经典与量子理论模式不同于实用原理。
1.在一定范围了解MRI的某些物理过程；
2.解释与MRI设备操作有关的基本原理；
3.了解MRI本质及参数；
MRI发展简史:
1.1946年美国斯坦福大学Bloch和哈佛大学Purcell分别在两地同时发现的，因此两人获得了1952年诺贝尔物理学奖。
2.1971年，美国纽约州立大学Dmmdian在3.1976年Hinshaw首先实现了人体手部成像，第一幅人体头部MR图像是1978年获取，并于1980年推出世界上首台NMR成像商品机。为了与放射性核素检查相区别，改称为磁共振成像(magneticresonancelmaging，MRl)。
4.我国1985年由第—军医大学南方医院引进了第一台磁共振成像机。
5.1989年国内开始生产MRI机并投入临床应用，图像质量及扫描速度都在发展中。
基本概念：
对于一般医务工作者只需了解一些磁共振的基本概念即可。
1原子与原子核：物质由分子组成，分子由原子构成，原子又由原子核和电子构成。原子核内含质子和中子，质子带正电荷，中子不带电荷，电子带负电荷。核外电子负电荷总量与核内正电荷总量相等。因此整个原子表现为中性。原子的化学特性取决于核外电子的数目，而它的物理特性由原子核所决定。
2原子核的自旋、进动、磁矩：
氢原子时刻绕自身中轴旋转称自旋(spin)。自旋的速率由核的种类决定，与磁场强度无关。
氢原子在自旋时，由于受到重力影响，转动轴与重力方向形成倾角。氢原子绕自身轴线转动的同时，其转动轴线又绕重力方向回转，这种回转现象称进动(Precession)。
氢的质子带正电荷，核的自旋就会产生环形电流，它会感应出磁场。因此可以将氢质子看作一个小磁棒，其磁力是一个矢量，称磁向量或磁矩。磁矩是随机分布的。
3核磁(nuclearmagnetic)：带电原子核旋转产生磁场。
4共振(resonance)：运动频率一致的两个物体之间发生能量传递现象(质子从电磁波中吸收能量)，这种现象称共振。
5进动频率：在磁场中自旋的质子也会绕磁场轴进动，进动是磁场与质子磁矩相互作用产生的。为了产生共振，要对自旋的质子输入能量，需要按照自然进动频率加磁推力。所加的射频磁场的振动频率要等于自旋质子在磁场中的进动频率。进动频率取决于磁场强度和所研究原子核的特性。
除氢原子核可以产生磁共振外，元素周期表中凡具有自旋特性的原子核都有产生磁共振的可能。这些元素的原子核中，其质子数或中子数必有一个是奇数，包括如下情况：
1．质子或中子之一为奇数 如H-1(质子数为1，无中子)；C-13(质子数为6，中子数为7)；P-31；Na-23；O-17。
2．质子和中子皆为奇数 如H-2(质子数和中子数皆为1)和N-14(质子数和中子数皆为7)。
3．若质子和中子数皆为偶数时，此原子核不具有自旋的特性，也不可能产生磁共振如C—12(质子数和中子数皆为6)，O—16。
目前用于临床MR成像的原子核仅为氢质子(氢的一种同位素)。这是因为在人体的含量，原子核产生共振的敏感性。
6H核的特性：含一个不在中心的正电荷；有角动量-自旋。Larmor公式w。=rBo。w。为质子的共振频率，单位是MHz；Bo为静磁场中的场强，单位是Tesla，简称T；r为磁旋比，是常数，见表1—1。要能使磁化的氢原子核激发，所用的射频脉冲频率必须符合氢的共振频率，原子核的共振频率又称Larmor频率或进动频率。

7磁化(magnetization)：质子在置于磁场之初指向南极和北极的约各占一半，此时机体净磁场强度为零；片刻后，指向北极(与磁场方向一致)的质子稍多于指向南极的，于是机体开始带有磁性，这个过程称为磁化。
8进动(precession)：当有一个外加磁场存在时。单数质子和中子的原子核自旋轴就会平行或反平行于这个磁场方向，并以一种特定方式绕磁场方向旋转。
9磁共振(mageticresonanceMR)；在恒定磁场中的核子，在相应的射频脉冲激发后，其电磁能量的吸收和释放，称为磁共振。
10TR(repetitiontime)：又称重复时间。MRI的信号很弱，为提高MR的信噪比，要求重复使用同一种脉冲序列，这个重复激发的间隔时间即称TR。
11TE(echedelaytime)：又称回波时间，即射频脉冲放射后到采集回波信号之间的时间。
12序列(sequence)：指检查中使用的脉冲程序-组合。常用的有自旋回波(SE)，快速自旋回波(FSE)，梯度回波(GE)，翻转恢复序列IR)，平面回波序列(EP)。
13加权像(weightimage．WI)：为了评判被检测组织的各种参数，通过调节重复时间TR。回波时间TE，可以得到突出某种组织特征参数的图像，此图像称为加权像。
14流空效应(flowingvoid effect)：心血管内的血液由于流动迅速，使发射MR信号的氢质子离开接受范围，而测不到MR信号。
15MR血管成像：有两种血管成像的模式，一是时间飞越法time Offlight即TOF法；二是相位对比法phase
contrast即PC法。前者通过血流的质子群与静止组织之间的纵向矢量变化来成像，后者通过相位对比变化而区别周围静止组织，突出重建血管图像。目前以TOP法临床应用较广泛。
16MR水成像：根据TW2图像，可以抑制其它的组织，只显示静止的水份，这一技术可作脑室成、胆道成像、尿路成像等。
了解了以上概念后，描述磁共振成像过程大致如下：
人体组织中的原子核(含基数质子或中子，一般指氢质子)在强磁场中磁化，梯度场给予空间定位后，射频脉冲激励特定进动频率的氢质子产生共振，接受激励的氢质子驰豫过程中释放能量，即磁共振信号，计算机将MR信号收集起来，按强度转换成黑白灰阶，按位置组成二维或三维的形态，最终组成MR图像。
总之，磁共振成像是利用原子核在磁场内共振产生的信号经重建成像的成像技术。

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