核磁基础(给新人)
磁共振成像基础一、物理基础
(1)氢核的自然状态(不显磁性)自旋,多杂不显磁矩
原子由原子核和绕核运动的电子组成,核又分为质子和中子,电子,质子和中子都是微观粒子,有着自旋特性。
氢质子由于具有一单位的正电荷,自旋的
人体中氢质子含量丰富,
(2)静磁场中氢质子的状态,两种,高低,高多低少
ω0=γB0
自旋加绕静磁场进动
宏观具有净纵向磁矢量M0,Mz=M0,Mxy=0
(3)施加射频脉冲(与静磁场方向垂直)
频率为ω
此时Mz吸收能量向XOY平面偏转,即M0在XOY平面上有分量Mxy,且M0受到B0磁力矩的作用开始进动(即绕B0旋转)。
一定强度和时间后,Mz变为0,而Mxy等于Mxy的最大值。
(4)射频脉冲作用后
吸收能量的自旋质子将是释放出所吸收的能量,恢复到原来的状态。
它包括两个方面:
横向驰豫的衰减,和纵向驰豫的增加,这两个变化均呈指数规律变化。
一,Mz即纵向分量的恢复
1,90°射频脉冲后,净磁化矢量与静磁场呈90,此时Mz=0,驰豫开始后,偏转并返回平衡状态,在Mz方向上的驰豫呈指数规律增长,其特征时间常数T1在磁共振学上定义为从零增长到最大值的63%所需的时间
TU
自旋晶格驰豫:高能自旋质子将能量转移到周围晶格中去,恢复到低能状态,能量下降。
介绍T1
二,Mxy横向分量的消失
2,90°射频脉冲后,均一静磁场B0中的共振氢质子丧失相位一致性所需要的时间。90°脉冲中断瞬间,净磁化矢量与静磁场呈90,此时Mxy最大,驰豫开始后,横向磁化矢量Mxy按指数规律减小,其特征时间常数T2在磁共振学上被定义为从最大值减少到37%所需时间。
公式
自旋自旋驰豫:进动频率相同的高能和低能核相互接近时,交换能量,不损失能量,但丧失相位一致性。
图
介绍T2
理想的均匀磁场,Mxy应保持在Y'轴上不动,且保持相位相干,并一直维持下去。但由于磁场均匀性总是有限的,使核以稍微不同的频率进动,频散产生相散,继而,使Mxy损失,导致横向驰豫(实际上在外磁场均匀性足够好的情况下,横向驰豫仅与局部场有关,成为本征驰豫时间)。
T2与T2*的关系
(2)信号检测
核磁共振的激发和驰豫,实际上是组织吸收能量和放出能量的逆过程,在与射频脉冲垂直的方向上放置一线圈,即可将驰豫过程中释放的能量变化探测到。但所接收到的信号不包含有空间位置信息,因此,在实际成像过程中,要对所要成像的部位进行空间定位。
()空间定位
一,原因:P129开始,建立体素的空间坐标。
二,定位:解剖学人体定位,横断、冠状、矢状,MR沿用,此最基本,但MR更灵活,可通过三位梯度不同组合实现任意角度任意平面成像。
以最基本的三个面为例
一,选层梯度。在选层方向上施加一梯度脉冲,使氢质子的共振频率在选层方向上发生变化。w=r×(B0+ZGz)选层。
窄带脉冲
二,层面内定位。相位编码梯度和频率编码梯度分别成为Gx、Gy。
相位记忆功能。因技术原因还不能将所有相位的信号分开,故有多少相位行,就要激励采集多少次。
相位编码后的状态。
在相位编码后,产生一行行相同相位的等自旋线,在一维方向上产生了信息识别。
频率编码。
因相位编码后仅产生一维信息,各相位行的质子仍以相同频率进动,仅相位不同
为产生X方向上的位置信息,施加Gx梯度长,相同相位的自旋质子的进动频率产生差异。
公式
与相位编码不同的是,每周期中频率编码脉冲均相同(仅在MR信号出现时施加),又叫读出梯度或测量梯度。
接受到的信号中包含所有体素的空间位置信息。通过傅立叶变换,即可将带有频率编码的位置信息分离开来。
感谢楼主分享 太专业了吧,术语太多还是看不懂 真的看不懂,来个解释吧。:( 谢谢!!!
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