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核磁共振成像简介

核磁共振成像简介. 姚红英. 2011/3/18. 背景简介. 核磁共振波谱学 液体高分子的化学成分和分子结构 固体高分辨率核磁共振波谱分析 900MHz 20T 化学、生物大分子、材料和制药. Felix Bloch. Edward M. Purcell. 核磁共振成像学 生物医学领域 10T 石油测井 寻找地下水源. Paul C. Lauterbur. Sir P. Mansfield. 原理介绍. 核磁共振现象 原子核在外磁场作用下发生能级分裂 , 在一定射频场作用下吸收其能量发生能级跃迁的现象. 塞曼能级分裂.

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核磁共振成像简介

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Presentation Transcript

  1. 核磁共振成像简介 姚红英 2011/3/18

  2. 背景简介 核磁共振波谱学 液体高分子的化学成分和分子结构 固体高分辨率核磁共振波谱分析 900MHz 20T 化学、生物大分子、材料和制药 Felix Bloch Edward M. Purcell 核磁共振成像学 生物医学领域 10T 石油测井 寻找地下水源 Paul C. Lauterbur Sir P. Mansfield

  3. 原理介绍 核磁共振现象 原子核在外磁场作用下发生能级分裂,在一定射频场作用下吸收其能量发生能级跃迁的现象. 塞曼能级分裂 E = E2-E1 射频脉冲 radio frequency pulse, RF E = h 核磁共振

  4. 核自旋 磁共振 Larmor进动频率 γ-回磁比 Mz Mxy 射频脉冲B1, ω, t

  5. 原理介绍 磁化强度矢量M M=∑ 质子系统的纵向磁化

  6. 原理介绍 纵向磁化减小 纵向磁化向xOy平面翻转 与产生横向磁化

  7. 90脉冲 自由感应衰减 FID 纵向分量要回家，横向分量要散伙； 散伙得快，回家得慢。

  8. 自旋回波 180脉冲 • 让磁矩180度反向 • 自旋回波序列中，消除磁场不均匀的影响 90度脉冲后相位聚集 180度脉冲后相位反转 质子失相 相位重聚

  9. 弛豫过程与弛豫时间 松弛 、舒张、放松。自然界的固有属性，任何物质系统在平衡时具有的状态为平衡态。Ｍ０ 自旋核子群系统受到射频激励后，宏观磁化矢量失去平衡，偏离Z方向，使得MZ减小，并出现横向磁化分量MXY。 ＭＺＭ０　　　　ＭＸＹ　　　０ 弛豫时间纵向弛豫时间T1和横向弛豫时间T2。 T1与质子所处分子大小有关 ,分子过大或很小能量释放将越慢,T1就长. 水分子很小,运动很快,长T1,脂肪组织T1短. T2与质子所处分子结构的均匀性有关,结构均匀T2长,结构不均匀T2短.液体或含水较多的组织T2长,如脑积液,骨骼T2短.

  10. 原理介绍 90 脉冲后磁化强度矢量的弛豫

  11. 原理介绍 自由感应衰减信号 FID

  12. 原理介绍 Spin Echo 自旋回波信号 自旋回波信号图形

  13. 图像重建 运用MR信号形成所需要的图像

  14. 图像重建 X-CT成像方法 从投影值重建出层面衰减系数分布的过程，称为图像重建．联立方程法、反投影法、滤波反投影法、傅立叶变换法等．

  15. 图像重建 1973年，Lauterbur首次使用梯度场进行空间编码，产生了第一个MRI像。 0 = B0, x =  (B0 + xGx) = 0 +  x， 把空间不同的位置变换为频率位移。

  16. 图像重建 建立N  N的矩阵. 傅里叶成像 在这一傅里叶成像中不存在投影,各个FID信号在一个梯度作用下发展,在另一个梯度下采集,一般只采集FID信号的一部分. • 施加了正交梯度场G y、Gx,所采集的N个信号中都包含频率成分 •  x =  x Gx • 而在t2开始FID信号具有不同的初相位 • y =  y G y t 1 • G y相位编码梯度， Gx频率编码梯度。 • 检测的FID信号用S(t1,t2)表示。对采集的数据矩阵进行傅里叶变化可得到层面中个体素MR信号的强度即获得图像。 • spin-warp成像:t1固定不变, G y改变.

  17. 图像重建 层面的选择 0 =  B0

  18. 图像重建 0 =  B01.54～1.56 T, = 42.6 MHz, 射频脉冲频率范围65.604 ~ 66.456 MHz

  19. 图像重建 频率编码 x方向定位

  20. 图像重建

  21. 图像重建 相位编码 y轴定位

  22. 图像重建 相位编码 y轴定位

  23. 图像重建

  24. 图像重建

  25. 图像重建

  26. 信号采集 采样 采样间隔 采样时间 数据空间

  27. 信号采集 采样 采样间隔 采样时间

  28. 信号采集 TR TR TR TR TR TR 数据空间 TR TR TR K空间

  29. 傅里叶变换

  30. 傅里叶变换

  31. 傅里叶成像

  32. 实验装置 质子γ=42.5MHz/T 主磁场0.52T，共振频率约22.6MHz 磁极直径165mm，均匀度2.5ppm

  33. 核磁共振成像 实物图 FFT后2D图像 K空间 采集过程中的信号 FFT

  34. 实验软件

  35. 参考书 1 熊国欣, 李立本. 核磁共振成像原理. 北京: 科学出版社, 2007, 8 2 俎栋林. 核磁共振成像学. 北京:高等教育出版社, 2004, 1 3 赵喜平. 磁共振成像. 北京: 科学出版社, 2004, 11 4 E. Mark Hacccke 等. 核磁共振成像物理原理和脉冲序列设计. 北京:中国医药科技出版社, 2007, 6

  36. Thank you!

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