MRI基本原理读书笔记.doc

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?X 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?不产生核磁⑵、性质:质子和中子至少有一个=奇数?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?与主磁场同方向,高能级?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?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?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?氢质子产生共振?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?处于低能级的氢质子=处于高能级的氢质子?宏观的纵向磁化矢量= 0 ★★由于所有氢质子处于同一相位?产生最大的旋转的横向磁化矢量?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切割? MR 能够采集到人体发出的信号⑶、性质: MR 信号与氢质子密度此时的 MR 图像可以区分,不同氢质子密度的两种组织⑷、解释:组织的氢质子密度越高,产生宏观的纵向磁化矢量越大?