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MRI基本原理 (2)的资料第1页/共146页第2页/共146页学习MRI前应该掌握的知识电学磁学量子力学高等数学初中数学初中物理加减乘除平方开方第3页/共146页磁共振成像基本原理一个放射科医生对磁共振成像的理解第4页/共146页一、MRI扫描仪的基本硬件构成第5页/共146页一般的MRI仪由以下几部分组成主磁体梯度线圈脉冲线圈计算机系统其他辅助设备第6页/共146页1、主磁体分类磁场强度磁场均匀度第7页/共146页0.35T 永磁磁体1.5T 超导磁体MRI按磁场产生方式分类永磁主磁体常导电磁超导第8页/共146页OpenMark 3000按磁体的外形可分为开放式磁体封闭式磁体特殊外形磁体第9页/共146页MR按主磁场的场强分类MRI图像信噪比与主磁场场强成正比低场: 小于0.5T中场：0.5T－1.0T高场: 1.0T－2.0T（1.0T、1.5T、2.0T）超高场强：大于2.0T（3.0T、4.7T、7T）第10页/共146页高斯（gauss, G）。 Gauss (1777-1855)德国著名数学家，于1832年首次测量了地球的磁场。1高斯为距离5安培电流的直导线1厘米处检测到的磁场强度5安培1厘米1高斯第11页/共146页地球的磁场强度分布图第12页/共146页特斯拉（Tesla,T）Nikola Tesla (1857-1943), 奥地利电器工程师，物理学家，旋转磁场原理及其应用的先驱者之一。1 T = 10000G 第13页/共146页主磁场的均匀度MRI要求磁场高度均匀，???空间定位需要频谱分析（各种代谢物之间的共振频率相差极小）脂肪抑制（脂肪和水分子中的氢质子共振频率很接近）第14页/共146页频率半高宽50厘米球表面均匀度应该控制在3 PPM45厘米球体均匀度可控制在1 PPM第15页/共146页2、梯度线圈作用：空间定位产生信号其他作用梯度线圈性能的提高 ? 磁共振成 像速度加快没有梯度磁场的进步就没有快速、超快速成像技术第16页/共146页梯度、梯度磁场第17页/共146页梯度磁场的产生Z轴方向梯度磁场的产 生第18页/共146页X、Y、Z轴上梯度磁场的产生第19页/共146页梯度线圈性能指标梯度场强25 / 60mT/m切换率120 / 200mT/m.s第20页/共146页梯度场中点梯度场强（mT/M）＝梯度场两端的磁场强度差值/梯度场的长度 1010mT1000mT梯度两端磁场强度差值1000mT990mT有效梯度场长度50 cm梯度场强＝（1010mT-990mT）/ 0.5 M= 40 mT/M 第21页/共146页梯度场强爬升时间切换率＝梯度场预定强度/爬升时间第22页/共146页3、脉冲线圈脉冲线圈的作用如同无线电波的天线激发人体产生共振（广播电台的发射天线）采集MR信号（收音机的天线）第23页/共146页脉冲线圈的分类按作用分两类激发并采集MRI信号（体线圈）仅采集MRI信号，激发采用体线圈进行（绝大多数表面线圈）第24页/共146页接收线圈与MRI图像SNR密切相关接收线圈离身体越近，所接收到的信号越强线圈内体积越小，所接收到的噪声越低按与检查部位的关系分体线圈表面线圈第一代为线性极化表面线圈第二代为圆形极化表面线圈第三代为圆形极化相控阵线圈第四代为一体化全景相控阵线圈第25页/共146页利用2.3cm显微线圈采集的指纹MR图像3D-FFEMatrix 512×512FOV 2.5cm第26页/共146页4、计算机系统及谱仪数据的运算控制扫描显示图像第27页/共146页5、其他辅助设备空调检查台激光照相机液氦及水冷却系统自动洗片机等第28页/共146页二、MRI的物理学原理第29页/共146页电子：负电荷中子：无电荷质子：正电荷1、人体MR成像的物质基础原子的结构第30页/共146页原子核总是绕着自身的轴旋转－－自旋 ( Spin )第31页/共146页自旋与核磁地球自转产生磁场原子核总是不停地按一定频率绕着自身的轴发生自旋 ( Spin )原子核的质子带正电荷，其自旋产生的磁场称为核磁，因而以前把磁共振成像称为核磁共振成像（NMRI）。第32页/共146页地磁、磁铁、核磁示意图第33页/共146页原子核自旋产生核磁第34页/共146页非常重要核磁就是原子核自旋产生的磁场第35页/共146页所有的原子核都可产生核磁吗？质子为偶数，中子为偶数不产生核磁质子为奇数，中子为奇数质子为奇数，中子为偶数质子为偶数，中子为奇数产生核磁第36页/共146页何种原子核用于人体MR成像？用于人体MRI的为1H（氢质子），原因有：1、1H的磁化率很高；2、1H占人体原子的绝大多数。通常所指的MRI为氢质子的MR图像。第37页/共146页人体元素1H14N31P13C23Na39K17