磁共振成像概述
磁共振成像概述
磁共振成像( Magnetic Resonance Imaging )是利用人体内氢原子核在强磁场内共振产生影像的一种医学检查和诊断的方法。
?MRI是什么？
–——无线电波成像
?MRI的特点？
–——是软组织分辨率最高的影像检查手段
?MRI的适应症？
–——可适用全身检查
?功能MRI是什么？
–——可提供活体的结构、代谢信息
磁共振信号＝无线电波
依据质子拉莫尔频率，其波长位于短波或超短波。
如：0.5T 拉莫尔频率为21.3MHz, 波长为14.08m（短波）
1.5T 拉莫尔频率为63.9MHz, 波长为4.69m（超短波）
磁共振成像的定义：
磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）是利用射频（radio frequency，RF）电磁波对置于磁场中的含有自旋不为零的原子核的物质进行激发，发生核磁共振（nuclear magnetic resonance，NMR），用感应线圈采集磁共振信号，按一定数学方法进行处理而建立的一种数字图像。
核磁共振的含义：
核—磁共振现象涉及原子核（特别是氢原子核）
磁—磁共振过程发生在强大静磁场的巨大磁体内在静磁场上叠加射频场按时做激励诱发共振叠加梯度磁场进行空间标记并控制成像
共振—借助宏观世界自然现象解释微观世界的物理学原理（如音叉振动），核子间能量吸收与释放可产生共振（磁场中）
共振现象的三个基本条件
(1) 必须有一个主动振动的频率
(2)主动振动频率与被动振动的物体固有频率必须相同
(3) 主动振动物体具有一定强度并与被振动物体保持一定距离
磁共振具备三种磁场才能完成：即静磁场，梯度磁场，射频脉冲磁场。磁共振现象：
处于恒定磁场中的氢原子核，在特定频率（拉摩尔Larmor ）的射频脉冲( RF ) 影响下交替吸收、释放能量的过程。
什么是核磁共振现象？
位于静磁场中的人体组织受到射频场的作用产生磁共振信号并利用梯度场进行空间编码实现对信号的定位，通过计算机的重建处理，从而得到图像。
1.人体磁共振的基本成像过程：人体未进入静磁场，体内氢质子群
磁矩自然无规律排列；
2. 进入静磁场，所有自旋的氢质子重新排列定向，磁矩指向N 或S 极；
3. 通过射频线圈与静磁场垂直方向施加射频脉冲，受检部位氢质子
吸收能量并向一个方向偏转和自旋；
4. 射频脉冲停止，核磁弛豫开始，氢质子释放吸收的能量重新回到原来自旋的方向；
5. 释放的电磁能转化为磁共振信号；
6. 经梯度磁场做层面选择和相位编码及频率编码；
7. 经傅立叶转换和计算机处理形成图像。
磁共振成像系统的基本构成
主电源不间断
电源射频功放
装置
梯度场电
源装置
测量系统
电源装置
检查床
磁体
（射频、梯度线圈）
计算机控制台
液氦消耗记录装置
冷冻
压缩机
附加设备（心电门控，
打印、刻录等）
MRI在临床诊断中的特点和优势
MRI多方位成像（轴位，矢状，冠状位及斜面）
多种技术序列、参数成像（MRI、MRA、FMRI 、Perfusion、Diffusion、MRCP、MRU、MRS 等）
无创伤、不注射造影剂显示器官水成像、血管成像
神经系统显示病变高敏感性
急诊应用价值（急性脑梗塞、急性脑血管溶栓、脊髓外伤、主动脉夹层动脉瘤等）
骨关节、肌肉韧带、半月板解剖关系
利用MR制定放疗计划或手术前定位等。
对组织水分子运动扩散研究（Diffusion）
注入造影剂对血流灌注动态研究（Perfusion）
血氧平衡水平依赖（BOLD）
脑血容动脉自旋体标记（ASL）CBF、CBV
非介入方法对心脏形态解剖、内部结构、心肌功能、灌注负荷、血流量化、血管结构（冠脉）等应用
脑功能成像（fMRI）
血管间隙依赖fMRI（V ASO）
组织代谢测定波谱分析（MRS ）
介入磁共振……
磁共振成像的局限性：
成像速度慢
对钙化灶和骨皮质症不够敏感图像易受多种伪影影响
禁忌症多
定量诊断困难
磁共振成像基本原理
一、几个基本物理概念
1、向量— 代表一种数量值和方向。向量不仅用于物理学中的力，也表示磁场的大小和方向。表示形式：用直箭表示，箭长表示量值，箭头表示方向。向量常用于描述磁场量变，每一磁场均有其特有的幅值和方向，幅值就是磁场的强度。向量可被分解为分向量是一个很重要的概念。用三维坐标来表示空间内指向任何方向的一种向量，坐标中垂直轴方向用 Z 表示（指静磁场方向），水平轴用X 表示，平行Z 和X 平面的是Y 轴，如果 X 轴与Y 轴所在平面与Z 轴垂直，称XY 平面。向量值用 M 表示，M 与 X 轴之间有夹角, 这时M 可分解X 轴和 Z 轴方向的分向量 Mx ，Mz
2、磁体和磁场 ── 磁体产生磁场
磁体线圈有永磁式，空气芯或铁芯电磁体线圈和超导线圈。磁场强度简单向量
X
用高斯（Gauss）或特斯拉（Tesla）表示，1Tesla=10000Gauss，地球磁场大约0.6Gauss
磁场梯度──指磁场强度内位置不同而改变，磁共振成像中梯度磁场梯度常设为从左至右、自下而上、由前至后磁场强度逐渐增强的梯度磁场。
射频脉冲磁场──正弦波振荡的射频电波，有射频脉冲线圈产生。电磁感应──通过调节线圈内电流的大小，变化磁场强弱，产生感应电压和电流，实际上产生了一种振荡磁场（发射线圈），另一线圈接受感应产生交流电。
组织的磁化──人体进入磁体后，由于强大磁场的作用使组织本身获得了一种静磁化。组织磁化是组织能够发射无线电信号最终形成图像成为可能。
二、核磁共振现象
（一）原子结构
原子可分为原子核与电子，原子核又可分为质子和中子，后两者均称为核子，具有自旋的特性，根据经典电磁学理论：旋转的电荷可视为环路上的运动电荷，具有自旋的运动电荷则应有磁矩，产生一个小磁场。
原子核的自旋：
原子核的一种特性。原子核中的质子并非静止，而是以自身的旋转轴作自旋运动，自旋与质子数目有关。
中子数质子数核自旋
偶偶无
奇奇不一定
偶奇有
奇偶有
只有奇数质子元素具备磁共振研究条件，如：H，C，F，Na，P等。氢原子核只有一个质子及一个轨道电子，是目前临床MRI 唯一利用的原子。氢质子带有一个正电核，不停的旋转产生环形电子形成磁场，这个有南北极的小磁体同时具备有磁矩（向量），其磁动量大小用M 表示。在自然状态下，旋转的质子磁矩处于杂乱无章的排列方向，并随时发生变化。当外加一个强磁场后（人体进入磁体内），质子磁矩排列方向发生改变，向南北极两个方向平行排列。两种不同排列表明其处于两种不同的能级状态，低能级与主磁场方向相同，高能级反之，组织自身被磁化（纵向磁化）。处于强磁场内的质子并非静止地向两个方向平行排列，进行陀螺式的摇摆样运动，质子磁矩这种旋转运动称为进动（Precession），其旋转频率称共振频率（拉莫频率）进动频率可通过larmor 方程计算完成。
Larmor Equation
w =γBo，w为角频率，γ为磁旋比，Bo为磁场强度
原子在 1.0 Tesla的磁场中的进动频率称为该原子的磁旋比（γ），为一常数值。氢原子核的磁旋比为42.58MHz /T，氢原子核的进动频率为42 MHz（1.0T）
进动特点：（1）氢原子核在绕自身轴旋转。
（2）沿主磁场方向（Bo）沿磁力线作锥形的圆周运动。
根据公式，进动频率与磁场强度成正比（组织磁化向量与磁场强度成正比）
氢质子在不同的场强中共振频率不相同（见表）
氢原子核在不同场强中的共振频率
静磁场强度（T）共振频率（MHz）
0.15 6.4
0.2 8.5
0.3 12.8
0.5 21.3
0.6 25.5
1.0 4
2.6
1.5 63.9
2.0 85.3
3.0 127.8
人体组织在强磁场内会产生净磁化，组织磁化的程度取决于磁场强度，与磁场强度成正比。组织磁化的方向与主磁场方向相同，是纵向磁化。组织磁化是产生MR信号形成图像的前提。
人体进入磁场，诱发新的磁化向量，沿外磁场纵轴方向称纵向磁化。因与磁场平行处于同一方向的纵向磁化向量不能直接探测到，需横向与外磁场的磁化向量。用一个短促的电磁波（即能与质子交换能量的射频脉冲）打乱质子的排列状态，产生横向磁化，质子频率与射频脉
冲频率相同时，质子吸收能量，发生共振。
人体进入磁体，组织被磁化，氢质子磁矩有规律排列时，在主磁场垂直方向施加射频脉冲，当RF 脉冲等于质子的进动频率时，质子能吸收RF 脉冲，发生质子能态跃迁，产生核磁共振，使组织磁化向量位置移动，围绕主磁场方向的进动角度发生改变。
射频脉冲时间的长短、强度的大小决定了进动角度的大小。射频脉冲强度越大，进动角度改变越快。射频脉冲施加时间越长，进动角度越大。射频脉冲较弱或作用时间短时，质子磁矩产生小角度翻转或90度，射频脉冲较强或持续时间长，使质子磁矩由原来顺磁场排列方向翻转180 度倒向负Z 轴方向
注意：磁化向量以螺旋进动形式倒向XY平面（新的横向磁化），新的横向磁化向量随质子运动，也具有进动频率。因此，借助天线（接收线圈）可感应到不同部位质子不同的进动频率，产生不同频率的MR信号。
射频脉冲是一种振荡磁场，当发射到主磁场中的人体组织时使其发生
了磁化作用，氢质子磁化向量离开主磁场方向围绕Z 轴进动，产生XY 平面上横向磁化，同时有MR信号产生。射频脉冲一停止，组织磁化恢复原来的状态，即发生弛豫（Relaxation）。
驰豫过程：
当射频脉冲停止，交变磁场突然消失，射频激励完成。受激励的氢质子核将释放出它们吸收的能量，磁化向量逐渐恢复平衡，自旋质子在静磁场作用下，回到静磁场原先排列的位置上。这个过程称“核磁弛豫”。
磁化向量三个要点：
1.磁化向量螺旋式上升靠向静磁场Bo方向。
2.射频脉冲停止瞬间，Z 轴磁化向量为零，XY 平面达到最大值。
3.弛豫过程中，纵向磁化由零恢复到最大值；横向磁化由最大值降至零。
注意：磁化向量以螺旋进动形式倒向XY平面（新的横向磁化），新的横向磁化向量随质子运动，也具有进动频率。借助天线（接收线圈）可感应到不同部位质子不同的进动频率，产生不同频率的MR信号。弛豫的两种形式：
1.纵向弛豫（Longitudinal relaxation ）
射频脉冲停止，纵向弛豫恢复到原来大小平衡的状态，纵向弛豫是能量变化的过程，有能量的快递，扩散变化。（原子吸收的能量逸散，传递到周围环境的分子晶格中，才能恢复原来高、低能态平衡）纵向弛豫也叫自旋—晶格弛豫。
纵向磁化向量恢复原来数值所经历的时间过程称纵向弛豫时间（T1）。
纵向弛豫过程表现为一种指数递增曲线，T1是特征性时间常数。T1值被定义为从零恢复到原来纵向磁化向量63%的时间。4-5倍的T1值时间才能达到完全恢复。
如何区分不同组织T1特征:
不同组织有自己的T1和T2值
不同的T1和T2反映出不同的信号幅值
组织T1特征性时间常数是递增曲线。
影响T1弛豫时间长短的两个因素：
（1）不同组织分子结构T1弛豫时间不同，由它们本身进动频率不同所决定。大部分组织T1值在200-300msec之间，（如：脂肪质子的弛豫比水分子要快，T1时间就短，脂肪T1为100-200ms。纯水为3000ms，组织含水越多，T1时间越长。
（2）磁场强度影响。磁场强度增大使共振频率增大，T1弛豫时间随之延长。
组织T1值不同，在图像上信号强度明显不同。T1W像脂肪组织和大脑白质T1时间相对短显示强的高信号（白色），肝，脾和肌肉等因其T1值反映是中等信号强度（灰色），脑脊液，囊肿，水肿，尿液等T1值长，图像显示为很低信号，钙化，皮质骨，韧带肌腱，流空血管和脏器空腔内气体均显示为黑色信号。
2.横向弛豫（Transverse relaxation ）
射频脉冲停止，横向磁化向量开始逐渐消失的过程。横向弛豫不是能量变化的过程，是进动相位失去的过程（Dephasing ）。
RF─质子同方向同步进动（Inphasing）─RF停止─质子方向改变不同步─相位由聚合一致变为丧失─磁化量相互抵消由大至小而为零。
横向弛豫也叫自旋—自旋弛豫。
横向磁化向量逐渐消失的过程称横向弛豫时间（T2）。
其衰减过程也表现为一个指数曲线，与T1 不同的是递减曲线，其特征性的时间常数为T2。
T2值被定义为横向磁化向量从最大到其原来37% 的时间。4-5倍T2值时间完全消失。
T2 弛豫时间内氢质子将吸收的RF能量以电磁波形式的信号释放出来（FID）。
主磁场T2弛豫时间比T1 要短许多。人体组织中T2 值的范围大约在50-100 ms之间。（脑脊液较为特殊，具有2000 ms 的T2 值）。在含水多的组织中也有较长的T2 弛豫时间（如：炎症，水肿，恶性肿瘤等）。
与T1 相比，T2对主磁场强度不敏感，但是对磁场均匀度敏感。人体组织T1、T2、PD值由组织本身固有特性所决定。不同组织成分都有自己不同的T1 弛豫和T2弛豫时间。
T2*弛豫：
主磁场不均匀性（无绝对均匀），使组织在磁场不同位置上高场强的
质子进动速度比低场强中的质子快，其结果是磁场不均匀引起横向磁化过程消失加快，使组织发射信号迅速减弱。
用自由感应衰减方法测得的自旋—自旋弛豫时间标记为T2*。
磁共振成像技术
（一）射频脉冲及脉冲序列
什么是脉冲序列?
?脉冲：射频脉冲、梯度脉冲
?序列：脉冲的幅度、宽度、间隔时间以及施
加顺序
?脉冲序列：即通过对射频脉冲和梯度脉冲的
适当编排来影响MR 信号的产生和空
间编码
把射频脉冲、梯度场和信号采集时刻等相关各参数的设置及在时序上的排列称为脉冲序列( pulse sequence )
射频脉冲的调整主要包括：
带宽（频率范围）、幅度（强度）、何时施加及持续时间等
梯度场的调整主要包括：
梯度场施加方向、梯度场场强、何时施加及持续时间等
MRI 磁共振成像
MRI也就是磁共振成像，英文全称是：Magnetic Resonance Imaging。经常为人们所利用的原子核有：1H、11B、13C、17O、19F、31P。在这项技术诞生之初曾被称为核磁共振成像，到了20世纪80年代初，作为医学新技术的NMR成像（NMR Imaging）一词越来越为公众所熟悉。随着大磁体的安装，有人开始担心字母“N”可能会对磁共振成像的发展产生负面影响。另外，“nuclear”一词还容易使医院工作人员对磁共振室产生另一个核医学科的联想。因此，为了突出这一检查技术不产生电离辐射的优点，同时与使用放射性元素的核医学相区别，放射学家和设备制造商均同意把“核磁共振成像术”简称为“磁共振成像（MRI）”。 MRI用于影像诊断已经有20多年，作为一种无辐射、低（非）侵袭的检查设备在国内已经相当普及。由于其需要使用很强的磁场和射频脉冲（RF），因此相应方面的影响也必须考虑，特别是近年随着3T-MR设备使用数量增加，更显示出对其安全性进行重新验证的必要性。 Ⅰ、有关静磁场和RF的安全管理 MR检查时，从安全角度必须考虑静磁场、RF、梯度磁场、以及噪音的影响。特别是近年高场强、高性能MR设备出现，要求比以往更加重视静磁场和RF对人体影响的安全管理。 1、关于静磁场的安全管理 3T-MR对磁性体吸引力的增大成为安全管理上的大问题。屏蔽技术的进步使3T-MR磁场漏泄范围与1.5TMR相比几乎没有差别，但这也使得机架开口部磁场强度急剧衰减，也就是说与1.5T时相比，机架开口部磁场梯度更陡。对磁性体的吸引力与该磁性体质量和磁场强度、磁场梯度有很大关系，质量越大或磁场梯度变化越陡急，则对磁性体的吸引力越大，这点必须引起足够注意。 1-1、体外金属的安全管理 与放射线相比，MRI中使用的强磁场相对安全，但绝不是说不会发生来自MRI 方面的事故。据此观点，MRI属于低侵袭检查，但不能说是安全检查。MRI安全管理中最基本的是绝对禁止持剪刀、手术刀、镊子、听诊器等磁性医疗器械进入检查室，以及将医用氧气瓶、监测装置（如心电图机、血压计、呼吸机）、输液泵等可移动医疗器械送入检查室，接送患者的担架、轮椅车如果不是MRI室专用的非磁性材料制成，也绝对不要进入。MRI室的工作人员对这些事项当然了解，但因确认不当或未引起足够注意而发生氧气瓶吸引事故的报道即使在日本国内也并非个案。静磁场越强或磁性体较大时，在强磁场吸引力作用下飞向设备的磁性体，毫无疑问有可能酿成重大事故。 1-2、体内金属的安全管理 体外金属只要不带进检查室就能安全地进行MR检查，但很多情况下体内存在的金属在检查时无法取出，因此在安全保证方面难度更大。作为MR室医技人员，应当对被检者全身可能存在的金属材料有清晰的认识。心脏起搏器、人工耳蜗、除颤器等属于检查禁忌的医疗器械信息已经众所周知，但是，对体内留置的整形外科用金属物品以及导管等，有关材料方面信息或具体对策（能否进行MR 检查？）所知甚少，而在医疗现场此类信息却非常重要。当体内金属名称、材质都非常清楚时，能明确判断MR检查安全性的有价值的材质信息非常重要。例如，体内留置金属钛材料动脉瘤夹的患者经常需要做MR检查，尽管钛金属会产生一些图像伪影，但仍然能进行安全的MR检查。1.5T时这样处理没有问题，但3T 时会怎样呢？另外，在心脏冠状动脉中使用的导管在3TMR中是否安全？针对
磁共振成像系统原理和功能结构
磁共振基本原理 第一章 主要讲述电荷、电流、电磁、磁感应方面的基本概念。这里将介绍余下章节中将提到的大量的词汇。你可以快速复习这些概念，但是要注意关键定义和一些重要的概念，因为这些概念有可能在考试中出现。同时也包括一些对向量和复数关系的解释。如果你有工程师的背景就请略过这些章节，否则请多花些时间研究2D、3D向量，振幅和相位、矢量和复数方面的知识。矢量在MRI中有极其重要的作用，因此现在多花些时间学习是值得的。 静电学研究的是静止的电荷，在MRI中几乎没有太大意义。我们以此作为开场白主要是因为电学和磁学之间有密切的关系。静电学与静磁场非常相似。最小的电荷存在于质子(正)和电子(负)中，集中在很小的一团或以量子形式存在。虽然质子比电子重1840倍，但是他们有同样幅度的电荷。电荷的单位是库仑，是6.24*1018个电子的总和,这是一个非常大的数量。一道闪电包含10到50个库仑。一个电子或质子的电荷为±1.6*10-19库仑。 与一个粒子所拥有的分离的电荷不同，电场是连续的。关键的概念是相同的电荷相互排斥，不同的电荷相互吸引。同时，你应该知道电场强度与电荷呈线形变化，和电荷的距离的平方成反比。换句话说，如果总的电荷数增加，电场的强度也会增加，与电荷的距离越远，电场强度越弱。 将相同的电荷拉近，或将不同的电荷分开都需要能量。当出现这种情况时，粒子就有做功的势能。就象拉开或压缩一个弹簧一样。这种做功的势能叫电动力（emf）。当一个电荷被移动，并做功时，势能可以转化成动能。每单位电荷的势能称电势能，它是电荷相对于电场的位置的函数（1/d2）。 电荷位于周边，它尽量要处于一个舒服的位置，但这也不是一件容易做到的事。它不断地运动、做功。运动的电荷越多，每个电荷做功越多，总功越大。运动的电荷叫做电流。电流的测量单位为安培（A）。第一个电流图描绘的是电池产生直流电（DC）。电厂里的发电机产生的是变化的电压，也称为交流电（AC）。 在通常情况下，电子在电流中的运动并不是没有阻力的。它们遇到各种类型的阻力。电路中阻碍电流流动的特点叫做阻抗。共有三种类型的阻抗，即电阻、电感、电容。如果电流的做功产生热量，阻抗就叫电阻；如果能量能产生磁场，阻抗即电感；如果能形成电场即电容。这三种阻抗在MRI中均有不同的作用，后面的章节将详细讨论。电流在电路中流动会做功，在单位时间内电流的总做功量称为功率。 磁学是物质的基本特性，就象电荷与质量一样。物质的磁性特点很大一部分是由电子的结构和运动决定的。非磁性的物质有非常小的排列方向紊乱的、结构紊乱的磁区，它们相互抵消。永磁体有大量的几乎排列方向一致磁区。排列越一致，磁场越强。 *备注：现在被称为土耳其的国家曾经认为天然磁体有磁性是很神秘的。几千年前，土耳其被称为Magnesia，这就是磁性这一词的由来。 当一种物质放在磁场中变的有磁性的程度被称为磁敏感性。真空的磁敏感性定义为0。如内
FMRI脑功能磁共振成像的原理及应用进展
ＦＭＲＩ脑功能磁共振成像的原理及应用进展 功能磁共振是在磁共振原理的基础上根据人脑功能区被信号激活时血红蛋白和脱氧血红蛋白两者之间比例发生改变，随之产生局部磁共振信号的改变而进行工作的。凭借其具有较高的空间、时间分辨率，无辐射损伤以及可在活体上重复进行检测等优点已广泛应用于脑功能的研究。 1 磁功能磁共振概述 磁共振功能成像(function magnetic resonance imaging，FMRI)是目前脑功能研究中的一个热点。20世纪90年代后，BOLD（blood oxygenation level dependent）磁共振功能成像已广泛应用于脑功能的研究。其优点是就有较高的空间、时间分辨率，无辐射损伤以及可以在活体上重复进行检测。理论上讲，凡以反映器官功能状态成像为目标的磁功能成像技术都应称之为功能磁共振成像。目前，临床上已较为普遍使用的功能成像技术有：各种弥散加权磁共振成像技术（diffusion-weighted imaging，DWI），各种灌注加权磁共振成像技术（perfusion weighted imaging，PWI），磁共振波谱和波谱成像技术（blood oxygenation level dependent，BOLD）。观察脑神经元活动和神经通路的成像技术时，这种成像技术应叫做脑功能磁共振成像（FMRI），它一般包括水平依赖成像；脑代谢测定技术成像；神经纤维示踪技术如弥散张量和磁化转移成像。 1.1 FMRI的基本原理：FMRI的方法很多，主要包括注射照影剂、灌注加权、弥散加权及血氧水平依赖（blood oxygenation level dependent，BOLD）法，目前应用最广泛的方法为BOLD法：血红蛋白包括含氧血红蛋白和去氧血红蛋白[1]，两种血红蛋白对磁场有完全不同的影响，氧合血红蛋白是抗磁性物质，对质子弛豫没有影响，去氧血红蛋白是顺磁性物质，其铁离子有4个不成对电子，可产生横向磁化磁豫缩短效应（preferential T2 proton relaxation effect，PT2PRE）。因此，当去氧血红蛋白含量增加时，T2加权像信号减低。当神经元活动增强时，脑功能区皮质的血流显著增加，去氧血红蛋白的含量降低，削弱了PT2PRE，导致T2加权像信号增强，即T2加权像信号能反映局部神经元活动，这就是所谓血氧水平依赖BOLD[2]效应，它是FMRI基础[3]。 梯度回波成像（gradient recall echo，GRE）是FMRI的常规脉冲序列，它对磁化效应引起的T2效应非常敏感，梯度回波脉冲序列使用单次激发小翻转角射频脉冲和极性翻转的f编码梯度场，在采集信号过程中，由于梯度场引起的去相位就会完全被再聚集，而回波信号则取决于组织的T2。在信号采集过程中，GRE 与SE序列相似。都是通过多次反复采集回波信号完成全部的相位编码和数据采集。ＧRＥ扫描对流空现象，扩散现象以及对功能成像非常重要的Ｔ２效应等诸
磁共振成像系统
（一）分类磁共振按照不同的分类方法有不同的分类。按照场强大小分为高场、中场、低场磁共振；高场一般为场强高于1. OT的磁共振；巾场为场强高于0. ST而低于1.OT的磁共振；低场一般为低于0. ST的磁共振。按照磁体类型一般分为：永磁型磁共振、常寻型磁共振和超导型磁共振。永磁型磁共振维护费用小；逸散磁场小，对周围环境影响小；造价低；安装费用也较少； 一般只能产生垂直磁场；场强范围一般在0. 15～0. 35T；磁场随温度漂移严重，磁体需要很好的恒温；磁场不能关断，对安装检修带来困难；磁体沉重；且随着场强增大，磁体厚度增大，更加沉重。常导型磁共振生产制造较简单，造价低；可产生水平或垂直磁场；重量轻；检修方便，磁场均匀度也很高；场强一般在0. 1～0. 4T；运行耗费较大，通电线圈耗电达60kW以上；还需配用专门的供电设备和水冷系统。超导型磁共振场强范围0. 3～9T；磁场均匀性高；稳定性好；图像质量好；运行耗费很高，制冷剂主要是液氦的费用很高；运输、安装、维护费用也很高。目前主要市场上的磁共振以高场和低场为主，高场一般为超导型，低场一般为永磁型；且低场永磁型磁共振往往做成开放式，有C形式或立柱式；高场超导磁共振往往做成圆形孔腔式或站立式的磁共振。常导磁共振一般也做成圆形孔腔式。还有些公司推出了某些部位如头颅、四肢或关节专用检查的磁共振设备，其形态变化较灵活。一般来讲，低场永磁型以出诊断图像为主要目的，图像质量已经能够满足诊断要求；高场超寻型主要以功能磁共振为主，图像质量是其基础。 （二）MRI系统结构 磁共振系统的典型结构如图6-10所示，主要包括磁体子系统、梯度场子系统、射频子系统、数据采集和图像重建子系统、主计算机和图像显示子系统、射频屏蔽与磁屏蔽、MRI软件等，分述如下。
磁共振成像技术模拟题13
磁共振成像技术模拟题13 单选题 1. 部分容积效应是由于 A.病变太大 B.矩阵太小 C.信噪比太低 D.扫描层厚太薄 E.扫描层厚太厚 答案：E [解答] 层厚增加，采样体积增大，容易造成组织结构重叠而产生部分容积效应。 2. 关于矩阵的描述，不正确的是 A.矩阵增大，像素变小 B.增加矩阵可提高信噪比 C.常用的矩阵为256×256 D.增加矩阵会增加扫描时间 E.矩阵分为采集矩阵和显示矩阵两种 答案：B 3. 关于流动补偿技术的叙述，不正确的是 A.降低信号强度 B.T1加权时不用 C.常用于FSE T2加权序列 D.用于MRA扫描(大血管存在的部位) E.可消除或减轻其慢流动时产生的伪影，增加信号强度
答案：A [解答] 流动补偿技术用特定梯度场补偿血流、脑脊液中流动的质子，可消除或减轻其慢流时产生的伪影，增加信号强度。 4. 关于回波链长的描述，不正确的是 A.在每个TR周期内出现的回波次数 B.常用于FSE序列和快速反转恢复序列 C.回波链长，即ETL D.回波链与扫描的层数成正比 E.回波链与成像时间成反比 答案：D [解答] 回波链越长，扫描时间越短，允许扫描的层数也减少。 5. 下列哪一种金属物不影响MRI扫描 A.心脏起搏器 B.体内存留弹片 C.大血管手术夹 D.固定骨折用铜板 E.固定椎体的镍钛合金板 答案：E [解答] 体内具有非铁磁性置入物的患者是可以接受MRI检查的。 6. 关于细胞毒素水肿的叙述，不正确的是 A.白质、灰质同时受累 B.T2WI之边缘信号较高 C.钠与水进入细胞内，造成细胞肿胀 D.细胞外间隙减少，常见于慢性脑梗死的周围
5T磁共振成像系统技术参数.doc
1.5T 磁共振成像系统技术参数 * 总体要求：投标时提供进口品牌产品、技术白皮书(DATA SHEET) ，投标方应提供设备技术要求中的全套配置。 序号项目要求 一磁体 1.1 磁场强度 1.5T 1.2 磁体类型超导磁体 1.3 磁体屏蔽方式主动屏蔽 1.4 抗外界电磁干扰屏蔽具备 1.5 匀场方式主动匀场 + 被动匀场 1.6 磁场稳定度<0.1ppm/hour 1.7 主动匀场技术具备 1.8 匀场线圈组数≥18 组 1.9 10cm DSV （ 20 点 24 平面 VRMS 测量法）≤ 0.014ppm 1.10 20cm DSV （ 20 点 24 平面 VRMS 测量法）≤ 0.044ppm 1.11 30cm DSV （ 20 点 24 平面 VRMS 测量法）≤ 0.1ppm 1.12 40cm DSV （ 20 点 24 平面 VRMS 测量法）≤ 0.22ppm 1.13 磁体长度（不含外壳）≤160cm * 1.14 磁体长度（包含外壳）≤170cm 1.15 病人检查孔道孔径≥ 60cm * 1.16 液氦消耗率（以datasheet 公布的数据为准）≤0.01 升 /年 1.17 理论液氦填充周期（以datasheet 公布的数据为 ≥5 年准） 1.18 五高斯磁力线X,Y 轴≤ 2.5m 1.19 五高斯磁力线Z 轴≤ 4.0m 1.20 磁体重量 (连液氦 ) ≥3.2 吨 1.21 冷头保用时间≥2 年 二梯度系统 2.1 梯度系统具备源屏蔽2.2 梯度场强（ X,Y,Z 轴，非有效值）≥ 33mT/m 2.3 梯度切换率（ X,Y,Z 轴，非有效值）≥ 120mT/m/s 2.4 梯度爬升时间≤ 0.275ms 2.5 最高梯度性能时X 轴扫描野≥ 50cm 2.6 最高梯度性能时Y 轴扫描野≥ 50cm
学习心得：关于磁共振成像技术学习的点滴体会
关于磁共振成像技术学习的点滴体会 每一次到医院拜访或会议上讲完课总有老师问该如何学习磁共振成像技术？到底应该看哪本书？这些的确是很多磁共振使用者一个共同的困惑。 坦率的说我和大家有着相同的困惑和痛苦。我是纯学临床医学的，当时大学课程里所学习的唯一一门影像课程就是放射诊断学。其中连CT的内容都没有，就更别提磁共振了。毕业后从事放射诊断工作，渐渐的接触到CT和磁共振诊断内容。 相比于其他影像学设备而言磁共振成像技术原理复杂，也更具多学科交叉的属性。由于我们大多数影像科医生在大学阶段渐渐淡化了数学和物理学等的学习，所以这给我们学习磁共振成像技术带来了很大挑战。那么，以我个人的经验看我们到底应不应该学习磁共振成像技术？我们又该怎样学习磁共振成像技术且能学以致用呢？在此，谈一点个人体会。需要提前声明这些绝不是什么经验，仅仅想以此抛砖引玉而已。 Q1 作为读片医生或者磁共振操作者，到底有没有必要学习磁共振技术？ 显而易见，答案是肯定的。 磁共振成像技术非常复杂，学习起来耗时耗力，很容易让人望而却步、从而采取消极抵抗策略。但是我要告诉所有有这些想法的老师如果这样做牺牲的一定是自己。大家知道随着磁共振成像设备性能的不断进步和完善，新的技术也层出
不穷，然而非常遗憾的是，真正能把这些新技术用起来的医院少之又少。究其原因就是因为使用者因为不了解这些新技术就主观上产生了畏难和恐惧心理。 事实上，要能真正快速理解、掌握新技术，就必须要有扎实的基础知识。我要告诉大家一点：所有的新技术都是在常规序列基础之上衍生出来的，如果我们有夯实的基础，那么面对每一个新技术你只需了解它的革新和变化点即可，而且通过与相关传统技术对比你也更容易感觉和认识到这些新技术的临床优势可能有哪些。这些对于你的临床和科研切入都至关重要。 我常常见到一些从事某项课题研究的医生或研究生，当深入谈及其课题所采用的相关技术时却没有完整或清醒的认识，每一天都懵懵懂懂的在盲目的扫描着。我不理解这样的研究工作乐趣何在？ 另一方面，磁共振本身作为一门多序列多参数对比的成像技术，充分利用好其优势不仅可以大大提高病变的检出率也能为诊断和鉴别诊断提供更特异性的信息。 举个例子： 对于一个怀疑脊髓内病变的患者，如果你在颈椎轴位扫描时还只是墨守成规的扫描了FSE T2加权像，你就很难发现早期脊髓内改变。如果此时你深入了解到梯度回波准T2加权像更有利于显示脊髓内灰质结构，再进一步你还知道在GE 磁共振平台的MERGE序列较常规梯度回波序列更敏感，那你就会根据临床需求而加扫MERGE这个序列了。当然这其中的原因很简单就是因为这些脊髓内病变的含水量没有那么丰富，在FSE序列T2加权像一般TE时间很长导致这些髓内病变的高信号衰减掉了，而在梯度回波我们可以在相对短的时间内获取准T2加
磁共振成像乳腺影像报告与数据系
磁共振成像乳腺影像报告与数据系统（第5版，2013年） MRI BI-RADS(5thedition) 翻译：王燕钰编审：程流泉 A. 报告的组织结构 报告系统应该简洁、规范。任何影响图像解释的患者临床资料、MRI扫描技术（包括后处理信息）都应该给予描述。乳腺MR报告首先应该描述腺体数量和背景实质强化（BPE），其他有别于BPE的异常强化都应该描述形态、分布和血流动力学特征，以及各种生理、参数图结果都应该描述。最后生成的评估需要包括关注度并给予建议。良性的发现，尤其是临床医生或者病人对良性判断不是信心十足时，无需报道。 表1 报告的组织 报告结构 1. 检查适应症 2. MRI技术参数 3. 乳腺整体结构的简明描述 4. 对重要发现的重点描述 5. 与既往的检查对照比较 6. 评估 7. 处理 1. 检查适应症 简要描述检查目的，例如，高危病人的筛查或者良性病变的随访、乳腺癌新辅助化疗评价、新患乳腺癌的评价。 由于BPE受周期性激素变化影响，最好提供月经纪录，绝经前的妇女提供准确的月经周期有助于图像解释。术前或术后乳腺癌治疗方案（新辅助化疗、辅助化疗、激素治疗或放疗）对图像的解释也很重要。 检查适应症应该包括简明扼要的临床病史，包括： a. 检查目的（例如，筛查、分期、解决临床问题） b. 临床异常，包括大小、位置、持续时间 i. 触诊发现 ii. 乳头溢液 iii. 其他相关的临床表现或记录 c. 既往活检 i. 活检类型
ii. 活检位置 iii. 良性或恶性结果（细胞学或组织学） d. 激素状态，如果适用 i. 绝经前或者绝经后 ii. 月经周期（第2周或其他）或末次月经 iii. 围产期 iv. 外源性激素治疗（他莫昔芬、芳香酶抑制剂、其他激素或可能会影响MRI的药物、草药或维生素） 2. MRI技术 给出详细的MRI检查技术描述。至少需要一个T2WI的亮水序列、钆剂增强前后的T1WI序列，T1WI序列最好有脂肪抑制且双侧乳腺同时成像，建议进行减影和其他参数测量处理。技术要素包括： a. 右侧、左侧，或双侧乳腺 b. 标记的位置及其意义（疤痕、乳头、触及的病灶等） c. 成像序列： i. T1加权 ii. T2加权 iii. 脂肪饱和 iv. 扫描方向与平面 v. 其他相关的脉冲序列特征 d. 造影剂量： i. 造影剂的名称 ii. 剂量（mmol/kg）和用量（ml） iii. 注射方式：团注或灌输 iv. 注射时间（静脉注射开始至扫描和扫描时间的关系） v. 如果是多个扫描：增强扫描重复次数及每个的扫描技术（时间、层数、层厚） e. 后处理技术： i. MPR/MIP ii. 时间/信号强度曲线 iii. 减影 iv. 其他技术 3. 乳腺整体结构的简要描述 包括对乳腺组成的一个整体性描述，包括： a. 纤维腺体组织的数量 表2 乳腺组织—纤维腺体组织（FGT） 纤维腺体组织数量 a. 几乎全部脂肪（脂肪型） b. 散在腺体组织（疏松型） c. 混杂腺体组织（均衡型） d. 致密腺体组织（致密型）
磁共振功能成像
磁共振功能成像（functional magnetic resonance imaging;FMRI）是一种安全的影像学检查手段，在完全无创伤的条件下可对人脑进行功能分析，其时间及空间分辨率较高，一次成像可同时获得解剖与功能影像，而且对人体无辐射损伤，在这一点上优于ECT和PET成像。目前，FMRI已广泛地用于人脑正常生理功能和脑肿瘤的术前评价，对手术计划的制定及最大程度地减小术后功能损伤有极大帮助。 1MR脑功能成像的原理与技术 神经元活动与细胞能量代谢密切相关，磁共振功能成像并不能直接检测神经元活动，而是通过MR信号的测定来反映血氧饱和度及血流量，从而间接反映脑的能量消耗，因此，在一定程度上能够反映神经元的活动情况，达到功能成像的目的。血氧水平依赖（blood oxygen level dependent;BOLD）技术是FMRI的基础，神经元活动增强时，脑功能区皮层的血流量和氧交换增加，但与代谢耗氧量的增加不成比例，超过细胞代谢所需的氧供应量，其结果可导致功能活动区血管结构中氧合血红蛋白增加，脱氧血红蛋白相对减少。脱氧血红蛋白是顺磁性物质，其铁离子有4个不成对电子，磁矩较大，有明显的T2缩短效应，即PT2PRE（preferential t2 proton relaxation effect）。因此，脱氧血红蛋白的直接作用是引起T2加权像信号减低，FMRI对其在血管结构中的浓度变化极为敏感，当浓度增加时可引起局部信号减低，减低时则可使磁化率诱导的象素内失相位作用减低，引起自旋相干性增大，从而导致T2*和T2弛豫时间延长，信号升高，使脑功能成像时功能活动区的皮层表现为高信号。 磁场强度的高低对脱氧血红蛋白引起的磁化率改变敏感性不同，磁场强度越高对磁化率变化的敏感性越大，超高磁场MRI仪对磁化率变化最为敏感。但由于技术上的限制，临床上一般采用1T～2T的磁共振仪进行脑功能成像，其结果也较为满意。FMRI一般采用梯度回波和回波平面T2加权成像，常用的梯度回波序列有：梯度破坏稳态再聚焦采集（spoiled gradient recalled acquisition in the steady-state;GRASS）序列和快速小角度激发（fast low angle shot;FLASH）序列，扫描参数为：TR/TE=40～120/40～60ms，翻转角30～40度，矩阵256×64～128，视野200～400mm，根据机型及获得的扫描层数不同，扫描参数有一定的差别；回波平面成像技术（echo-planar imaging;EPI）是一种超快速MR成像方法，是目前采用的主要技术，可以结合GRE序列和SE序列得到不同对比度的T1、T2加权像。目前，脑功能成像多采用单次激发梯度回波—回波平面成像（gradient-echo echo-planar imaging）序列，扫描参数因场强和机型不同而不同，常用参数为TR/TE=1000-3500/40～70ms，翻转角90度。
MRI也就是核磁共振成像
MRI也就是核磁共振成像，英文全称是：nuclear magnetic resonance imaging，之所以后来不称为核磁共振而改称磁共振，是因为日本科学家提出其国家备受核武器伤害，为表示尊重，就把核字去掉了。 核磁共振是一种物理现象，作为一种分析手段广泛应用于物理、化学生物等领域，到1973年才将它用于医学临床检测。为了避免与核医学中放射成像混淆，把它称为核磁共振成像术(MR)。 MR是一种生物磁自旋成像技术，它是利用原子核自旋运动的特点，在外加磁场内，经射频脉冲激后产生信号，用探测器检测并输入计算机，经过处理转换在屏幕上显示图像。 MR提供的信息量不但大于医学影像学中的其他许多成像术，而且不同于已有的成像术，因此，它对疾病的诊断具有很大的潜在优越性。它可以直接作出横断面、矢状面、冠状面和各种斜面的体层图像，不会产生CT检测中的伪影；不需注射造影剂；无电离辐射，对机体没有不良影响。MR对检测脑内血肿、脑外血肿、脑肿瘤、颅内动脉瘤、动静脉血管畸形、脑缺血、椎管内肿瘤、脊髓空洞症和脊髓积水等颅脑常见疾病非常有效，同时对腰椎椎间盘后突、原发性肝癌等疾病的诊断也很有效。 MR也存在不足之处。它的空间分辨率不及CT，带有心脏起搏器的患者或有某些金属异物的部位不能作MR的检查，另外价格比较昂贵。 磁共振成像是断层成像的一种，它利用磁共振现象从人体中获得电磁信号,并重建出人体信息。1946年斯坦福大学的Flelix Bloch和哈佛大学的Edward Purcell各自独立的发现了核磁共振现象。磁共振成像技术正是基于这一物理现象。1972年Paul Lauterbur 发展了一套对核磁共振信号进行空间编码的方法，这种方法可以重建出人体图像。 磁共振成像技术与其它断层成像技术（如CT）有一些共同点，比如它们都可以显示某种物理量（如密度）在空间中的分布；同时也有它自身的特色，磁共振成像可以得到任何方向的断层图像，三维体图像，甚至可以得到空间－波谱分布的四维图像。
磁共振成像原理
磁共振成像是利用原子核在磁场内共振所产生信号经重建成像的一种成像技术。核磁共振（nuclear magnetic resonance，NMR）是一种核物理现象。早在1946年Block与Purcell就报道了这种现象并应用于波谱学。Lauterbur1973年发表了MR成像技术，使核磁共振不仅用于物理学和化学。也应用于临床医学领域。近年来，核磁共振成像技术发展十分迅速，已日臻成熟完善。检查范围基本上覆盖了全身各系统，并在世界范围内推广应用。为了准确反映其成像基础，避免与核素成像混淆，现改称为磁共振成像。参与MRI 成像的因素较多，信息量大而且不同于现有各种影像学成像，在诊断疾病中有很大优越性和应用潜力。 一、磁共振现象与MRI 含单数质子的原子核，例如人体内广泛存在的氢原子核，其质子有自旋运动，带正电，产生磁矩，有如一个小磁体。小磁体自旋轴的排列无一定规律。但如在均匀的强磁场中，则小磁体的自旋轴将按磁场磁力线的方向重新排列。在这种状态下，质子带正电荷，它们像地球一样在不停地绕轴旋转，并有自己的磁场. 正常情况下，质子处于杂乱无章的排列状态。当把它们放入一个强外磁场中，就会发生改变。它们仅在平行或反平行于外磁场两个方向上排列 用特定频率的射频脉冲（radionfrequency，RF）进行激发，作为小磁体的氢原子核吸收一定量的能而共振，即发生了磁共振现象。停止发射射频脉冲，则被激发的氢原子核把所吸收的能逐步释放出来，其相位和能级都恢复到激发前的状态。这一恢复过程称为弛豫过程（relaxationprocess），而恢复到原来平衡状态所需的时间则称之为弛豫时间（relaxationtime）。有两种弛豫时间，一种是自旋-晶格弛豫时间（spin-lattice relaxationtime）又称纵向弛豫时间（longitudinal relaxation time）反映自旋核把吸收的能传给周围晶格所需要的时间，也是90°射频脉冲质子由纵向磁化转到横向磁化之后再恢复到纵向磁化激发前状态所需时间，称T1。另一种是自旋-自旋弛豫时间（spin-spin relaxation time），又称横向弛豫时间（transverse relaxation time）反映横向磁化衰减、丧失的过程，也即是横向磁化所维持的时间，称T2。T2衰减是由共振质子之间相互磁化作用所引起，与T1不同，它引起相位的变化。 人体不同器官的正常组织与病理组织的T1是相对固定的，而且它们之间有一定的差别，T2也是如此。这种组织间弛豫时间上的差别，是MRI的成像基础。有如CT时，组织间吸收系数（CT值）差别是CT成像基础的道理。但MRI不像CT只有一个参数，即吸收系数，而是有T1、T2和自旋核密度（P）等几个参数，其中T1与T2尤为重要。因此，获得选定层面中各种组织的T1（或T2）值，就可获得该层面中包括各种组织影像的图像。 MRI的成像方法也与CT相似。有如把检查层面分成Nx，Ny，Nz……一定数量的小体积，即体素，用接收器收集信息，数字化后输入计算机处理，获得每个体素的T1值（或T2值），进行空间编码。用转换器将每个T值转为模拟灰度，而重建图像。 表1 人体正常与病变组织的T1值（ms） 肝 140～170 脑膜瘤 200～300 胰 180～200 肝癌 300～450 肾 300～340 肝血管瘤 340～370 胆汁 250～300 胰腺癌 275～400 血液 340～370 肾癌 400～450
磁共振成像概述
磁共振成像概述 磁共振成像( Magnetic Resonance Imaging )是利用人体内氢原子核在强磁场内共振产生影像的一种医学检查和诊断的方法。 ?MRI是什么？ –——无线电波成像 ?MRI的特点？ –——是软组织分辨率最高的影像检查手段 ?MRI的适应症？ –——可适用全身检查 ?功能MRI是什么？ –——可提供活体的结构、代谢信息 磁共振信号＝无线电波 依据质子拉莫尔频率，其波长位于短波或超短波。 如：0.5T 拉莫尔频率为21.3MHz, 波长为14.08m（短波） 1.5T 拉莫尔频率为63.9MHz, 波长为4.69m（超短波） 磁共振成像的定义： 磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）是利用射频（radio frequency，RF）电磁波对置于磁场中的含有自旋不为零的原子核的物质进行激发，发生核磁共振（nuclear magnetic resonance，NMR），用感应线圈采集磁共振信号，按一定数学方法进行处理而建立的一种数字图像。 核磁共振的含义：
核—磁共振现象涉及原子核（特别是氢原子核） 磁—磁共振过程发生在强大静磁场的巨大磁体内在静磁场上叠加射频场按时做激励诱发共振叠加梯度磁场进行空间标记并控制成像 共振—借助宏观世界自然现象解释微观世界的物理学原理（如音叉振动），核子间能量吸收与释放可产生共振（磁场中） 共振现象的三个基本条件 (1) 必须有一个主动振动的频率 (2)主动振动频率与被动振动的物体固有频率必须相同 (3) 主动振动物体具有一定强度并与被振动物体保持一定距离 磁共振具备三种磁场才能完成：即静磁场，梯度磁场，射频脉冲磁场。磁共振现象： 处于恒定磁场中的氢原子核，在特定频率（拉摩尔Larmor ）的射频脉冲( RF ) 影响下交替吸收、释放能量的过程。 什么是核磁共振现象？ 位于静磁场中的人体组织受到射频场的作用产生磁共振信号并利用梯度场进行空间编码实现对信号的定位，通过计算机的重建处理，从而得到图像。 1.人体磁共振的基本成像过程：人体未进入静磁场，体内氢质子群 磁矩自然无规律排列； 2. 进入静磁场，所有自旋的氢质子重新排列定向，磁矩指向N 或S 极； 3. 通过射频线圈与静磁场垂直方向施加射频脉冲，受检部位氢质子
实验八磁共振成像实验
实验八磁共振成像实验 引言 1973年，美国科学家Paul Lauterbur发现，把物体放置在一个稳定的磁场中，然后再加上一个不均匀的磁场（即有梯度的磁场），再用适当的电磁波照射这一物体，这样根据物体释放出的电磁波就可以绘制成物体某个截面的内部图像。随后，英国科学家Peter Mansfield 又进一步验证和改进了这种方法，并发现不均匀磁场的快速变化可以使上述方法能更快地绘制成物体内部结构图像。此外，他还证明了可以用数学方法分析这种方法获得的数据，为利用计算机快速绘制图像奠定了基础。从此核磁共振成像得到了空前的发展。 核磁共振成像的全称是：核磁共振电子计算机断层扫描术，为了避免人们把这种技术误解为核技术，一些科学家把核磁共振成像技术的“核”字去掉，称为其为“磁共振成像技术”（Magnetic Resonance Imaging），英文缩写即MRI。磁共振成像是根据生物磁性核（如氢核）在磁场中表现的共振特性进行成像的新技术。随着磁体技术、超导技术、低温技术、电子技术和计算机技术等相关技术的不断进步，MRI技术得到了飞速发展，已成为现代医学影像领域中的重要一员。 通过本实验可以掌握MRI基本原理，了解几种成像参数对图像的影响。 原理 把某些物质放入磁场中时，这些物质就具备了共振的持性。意思是说这些物质可以吸收然后再发射具有一个特定频率的电磁辐射，如图1所示。辐射是以典型的射频(RF)信号形 图1 磁共振成像的基本原理
式进行。物质所发射的RF信号的特性决定于该物质的某些物理和化学持性。在磁共振成像(MRl)过程中，这种RF信号也携带着人体内组织空间定位的信息。磁共振(MR)图像就是一个显示来自人体层面内每个组织体素的RF信号强度大小的像素的阵列。图像中每个像素的亮度取决于相应组织体素所发射的RF信号的强度。而每个体素的信号强度又由图l所列的组织的四种性质所决定。其中任何一个性质对图像亮度及对比度所引起的作用的范围都决定于操作者所选择的某些成原因素，例如，可以对一个图像“加权”，因此首先要依靠核密度(或浓度)或纵向弛豫率(T1)或横向弛豫率(T2)的大小来决定RF信号。与磁场和RF能量相互作用的组织构成成分都是单个原子核。所以这种现象统称为核磁共振(NMR)。 1.几个基本概念 1）磁性核 参与MR过程的物质必须含具有持定磁 性的原子核。为了与磁场产生相互作用，原子 核本身必须是小磁体并具有磁矩。单个原子核 的磁性是由原子核内的中子—质子组成情况 来决定的。只有某些具有奇数中子和(或)质子 的原子核才带磁性。即使多数化学元素都具有 一种或多种是磁性核的同位素，但可用于成像 或活体光谱学分析的只是有限的几种。在具有 磁性并能参与NMR过程的核素中，每种核素 图2具有磁性核的同位素 所产生的信号的量值都有很大的不同。原子核 磁性的特定取向称为磁矩。在图2中，磁矩的 方向由一个通过原子核的箭头来表示。 2）射频能量 在成像过程中，RF能量在成像系统和患者身体之间进行交换。这种交换通过—套相当靠近患者身体的线圈进行。RF线圈就是天线，它既向组织发射能量，也从组织接收能量。在每个成像周期内，RF能量在几个短脉冲期间加于人体上。脉冲的强度用它们旋转组织的磁化强度的角度来描述。大多数成像方法在每个周期中既使用90?的脉冲也使用180?的脉冲。在每个成像周期的特定时刻，组织被激励而发射一个RF信号。这个信号被线圈接收、分析，并用来形成图像。自旋回波技术一般用于激励信号的发射。因此，来自患者身体的信号统称为回波。 3）核磁的相互作用 NMR过程涉及到磁性核、磁场、RF能量脉冲和信号的一系列的相互作用。这些作用有校直、共振、激发和弛豫。我们记得一个磁性核是以一个磁矩为特征的。磁矩的方向是用通过原子核的一个小箭头来表示的。如果我们把核看作普通的一个小磁铁．那么．磁铁箭头的方向就相当于磁铁的南极到北极的指向，如果没有强磁场，原子核的磁矩在空间是随机取向的，组织中的许多原子核并非在固定结构中，而是可以自由地改变方向的。事实上，出于物质内部的热运动，原子核不断地翻来倒去地改变方向。如果把一块含有磁性核的物质放在磁场中时，原子核就要经受一个转矩的作用，这个转矩的作用促使原子核的磁矩方向校直到磁场方向上。 当一个磁性核与一个磁场校直后，它也并不是固定不动的，核磁矩要在磁场轴周围进动或者摆动，如图3所示。进动是由于原子核的自旋角动量和磁场相互作用而引起的一种物理现象。进动的重要性在于它能使原子核对于RF能量特别敏感，或者调谐到RF能量具有的频率和进动频率相等，满足此条件就称为共振。它是所有MR过程的基础。NMR实际上就是核处于磁场中时，核共振或“调谐”的过程。
OPER-0.35T-磁共振成像系统(0.35T)配置清单
O P E R-0.35T磁共振成像系统(0.35T)配置清单 一、成像系统 1. 磁体系统 无涡流开放型钕铁硼永磁体(场强0.35T，实用新型专利号：ZL 012 45762.0) 自恒温加热单元 自恒温电源和控制单元 2. 射频发射和接收系统 全数字谱仪 射频功率放大器 平板式射频发射线圈 前置放大器 射频接收线圈：头部、体部（大）、体部（小）、颈部、膝关节、脊柱、腕关节线圈各1 只 3. 梯度系统 梯度放大器及梯度电源 x、y、z梯度线圈 4. 谱仪 全数字谱仪 5. 计算机系统 图像处理工作站（研祥工控机）： Intel至强TM (XEON TM) 双处理器
2.8G以上主频 128MB显存 2048MB内存 160G硬盘 DVD刻录机 高分辨率液晶(TFT)彩色图像显示器(20’) 标准键盘 鼠标 高级图像后处理软件包 二、操作台 磁共振成像专用组合式操作台 三、病人处理系统 诊断床 对讲系统 背景音乐系统 四、系统软件 基于WINDOWS 2000 的中/英文鑫高益磁共振扫描平台OPERView：基本序列软件包 系统控制软件包 数据处理软件包 图像重建软件包 瑞典CONTEXTVITION图像处理软件包
故障分析软件包 质量控制软件包 激光相机接口软件包 血管成像软件包 水成像软件包 扩散成像软件包(EPI/线性) 五、射频屏蔽室 磁体室射频屏蔽体、屏蔽门、屏蔽观察窗、滤波板、波导板及必要的内装修等 六、电源及机房空调系统 15KW 交流稳压电源 磁体室温控空调1台 七、附件 床垫、枕垫、头垫、头线圈座、测试水模、备用保险丝、安全标志等 八、随机文件 使用说明书、技术说明书、维护手册等 九、培训 应用培训(原理、操作、维护和初级诊断)：2周 现场培训：1周 十、相机一台 OPER-0.35磁共振成像系统(0.35T)技术参数 磁体
磁共振功能成像
一、更优秀的图像质量，探测小病灶能力增强 3.0T磁共振首先会带来图像信噪比的提升，从而获得更加清晰锐利的磁共振影像，对临床疾病的诊断与治疗具有重要意义。同时，随着图像分辨率的提高，也意味着能够显示更加微小的病变，从而对疾病的早期发现做出贡献。 二、更快速的成像速度，承载更大的病人量 3.0T磁共振配备西门子Tim 4G和Dot技术的MAGNETOM skyra，可以帮助实现每日超过30%的工作量增加。如果结合并行采集技术，采集速度将会有更大的提升。这使得一些在1.5T磁共振上难以实现的扫描成为可能（如腹部多期动态增强扫描）。同时，扫描速度的提升也意味着可以承受更大的病人量。 三、更强大的设备性能，为临床与科研助力 3.0T磁共振系统具有更强大的磁场稳定性，更高效的数据传输能力，更高的梯度磁场，更快的磁场切换率，集合多通道线圈采集技术，可以提供更丰富的临床与科研检查项目。 四、神经系统成像的巨大优势 由于信噪比和扫描速度的增加，使得磁共振在神经系统成像上的优势被更加放大。除了常规扫描序列图像质量与信噪比的提升，更稳定的磁场均匀度使得在弥散加权成像（DWI）中，可以设置更高的b值，同时获得更高质量的图像。此外，也使更多的神经系统成像技术在临床与科研中成为可能，如： 1.弥散张量成像（DTI）：可以获得活体状态下的脑白质纤维束走行影像，揭示脑肿瘤等病灶与脑白质纤维走行的关系，也可以用于神经外科手术的术前定位，增加手术的成功率与后期预后效果。 2.脑灌注成像（PWI）：通过静脉快速团注造影剂，超快速采集血液流通数据，绘制时间信号强度曲线，分析脑组织的灌注情况，可正确判断早期脑缺血的程度及可逆性。还可用于脑血管病（烟雾病）、脑肿瘤的辅助诊断。 3.磁共振头波谱成像（CSI）：由于正常与病变脑组织在代谢过程中的产物不同，利用化学位移成像技术，分析组织代谢产物峰值，预测病变的良恶性。亦在前列腺及乳腺的临床检查及科研中应用。 4.磁敏感成像（SWI）：清晰显示颅内微静脉、微出血及微钙化，用于脑血管畸形、微血管病变等疾病的协助诊断。 5.脑组织血氧水平依赖成像（BOLD）：磁共振功能成像（FMRI）可以揭露大脑皮质与代谢之间的关系，使脑功能成像的许多研究成为可能，在这方面的研究目前3.0T占有绝对优势。 五、真正的腹部多期动态增强扫描
功能磁共振成像
功能磁共振成像(fMRI) 功能磁共振成像技术简述 功能性磁共振成像（fMRI）是一种新兴的神经影像学方式，其原理是利用磁振造影来测量神经元活动所引发之血液动力的改变。由于fMRI的非侵入性、没有辐射暴露问题与其较为广泛的应用，从1990年代开始就在脑部功能定位领域占有一席之地。目前主要是运用在研究人及动物的脑或脊髓。 相关技术发展 自从1890年代开始，人们就知道血流与血氧的改变（两者合称为血液动力学）与神经元的活化有着密不可分的关系。神经细胞活化时会消耗氧气，而氧气要借由神经细胞附近的微血管以红血球中的血红素运送过来。因此，当脑神经活化时，其附近的血流会增加来补充消耗掉的氧气。从神经活化到引发血液动力学的改变，通常会有1-5秒的延迟，然后在4-5秒达到的高峰，再回到基线（通常伴随着些微的下冲）。这使得不仅神经活化区域的脑血流会改变，局部血液中的去氧与带氧血红素的浓度，以及脑血容积都会随之改变。 血氧浓度相依对比（Blood oxygen-level dependent, BOLD）首先由贝尔实验室小川诚二等人于1990年所提出[2]，小川博士与其同事很早就了解BOLD对于应用MRI于脑部功能性造影的重要性，但是第一个成功的fMRI研究则是由John W. Belliveau 与其同事于1991年透过静脉内造影剂（Gd）所提出。接着由邝健民等人于1992年发表在人身上的应用。同年，小川博士于4月底提出了他的结果且于7月发表于PNAS。在接下来的几年，小川博士发表了BOLD的生物物理学模型于生物物理学期刊。Bandettini博士也于1993年发表论文示范功能性活化地图的 量化测量。由于神经元本身并没有储存所需的葡萄糖与氧气，
磁共振成像(MRI)技术基础
磁共振成像（MRI）技术基础 MR 词汇表 ADC 图像 Apparent Diffusion Coefficent 扩散成像。ADC 图像从至少含有 2 个b- 值的扩散加权图像中计算得到的。其对比度对应于采集组织的扩散系数的空间分布，但不包含T1 或T2 * 部分。 ART Advanced RetrospectiveTechnique 图像重建。完全自动运动校正的三维技术。为将错误减到最少，3D 数据集被平移，旋转和插值，从而使之最接近于一个参照数据集。 B0 磁场 MR 物理学。磁共振系统的静态磁场,也就是主磁场。 B1 磁场 MR 物理学。发射器线圈产生的射频振荡磁场。 BOLD 成像BloodOxygenation Level Dependent Imaging MR 应用。BOLD成像使用血流中局部变化显示大脑一个区域的当前活动水平。人血液中氢离子是该信号携带者。血液是内在的造影剂：测量与血流变化相关的局部氧浓度。 (BOLD 效应 )。 BOLD 效应 神经系统活动增加时，静脉血中的氧浓度增高，并且局部血流速度增加。 由于氧的增加，红血球的磁特性近似于周围血浆的磁特性。血管的横向磁化强度衰减更慢。这BOLD 效应延长T2 和 T2 *, 使它们由于检测的血液中信号的增加而可被测量。 b- 值 扩散成像。扩散加权因子。b-值越高，扩散加权越大。 半傅里叶矩阵 MR 测量技术。原始数据矩阵具有特定对称性，从理论上这使对该矩阵取样一半数据就足够。另一半可对称地再现。在数学上这样的矩阵即为共轭矩阵。然而，由
磁场轻微不均匀性引起的不可避免的相面错误需要进行相面校正。因此，需要进行一多半的相面编码步骤。测量时间只减少50%。 饱和 MR 物理学。自旋没有净纵向磁化或横向磁化的状态。不可能从饱和组织中获得任何 MR 信号。 饱和恢复 (SR) MR 测量技术。 主要通过一系列 90 °激发脉冲产生T1 - 依赖的对比度的技术。第一个脉冲之后，由于组织被饱和，纵向磁化为零。第二个 90 °脉冲直到纵向磁化有部分恢复才使用。重复时间取决于组织的 T 常数。 饱和切片 切片定位。局部预饱和可抑制切片上的或与切片平行的特定区域的非期望的信号。-> 平行饱和 -> 预饱和 -> 移动饱和切片 被动屏蔽 MR 组件。以前，磁铁覆盖有软铁作为磁力线回路，从而显著降低杂散磁场。系统的重要性显著增加。现在首选主动屏蔽。 比吸收率 (SAR) 安全指标。单面时间每千克组织吸收的RF 能量。吸收RF 能量，可使身体变热。这对于建立安全阈值具有重要价值。未经许可的局部高度集中的RF 能量可引起灼伤。（本地SAR ）。RF 能量均匀分布时，安全阈值必须观察以避免出现体温调节或心脏压力（整体SAR）。矫正方法：使用其它 RF 脉冲，减小翻转角，降低 TR，减少切片。 边缘振荡 -> 截断伪影 -> 吉布斯伪影 标记 栅格标记：横过心脏MR 图像的饱和线格子。用于查看心肌运动。