核磁共振成像NuclearMagneticResonanceImagingNMRI&MRI&NMRCT1大家好核磁共振成像（MRI）發(fā)展概況1基本原理2主要應(yīng)用32大家好MRI的發(fā)展概況1924年，Pauli預(yù)言了核磁共振（NMR）的基本理論（有些核同時(shí)具有自旋和磁量子數(shù)，這些核在磁場(chǎng)中會(huì)發(fā)生分裂）FelixBloch

1905-1983EdwardMillsPurcell1912-1997

E.Pauli

1900-19581946年，Harvard大學(xué)的Purcel和Stanford大學(xué)的Bloch各自首次發(fā)現(xiàn)并證實(shí)NMR現(xiàn)象，并于1952年分享了諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。3大家好MRI的發(fā)展概況

1973年，美國(guó)紐約州立大學(xué)科學(xué)家Lauterbur利用梯度磁場(chǎng)進(jìn)行空間定位，獲得第一幅磁共振圖像，并于2003年獲諾貝爾生理學(xué)獎(jiǎng)。PaulC.Lauterbur從核磁共振現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)到MRI技術(shù)成熟這幾十年期間，有關(guān)核磁共振的研究領(lǐng)域曾在三個(gè)領(lǐng)域（物理、化學(xué)、生理學(xué)或醫(yī)學(xué)）內(nèi)獲得了6次諾貝爾獎(jiǎng)，足以說(shuō)明此領(lǐng)域及其衍生技術(shù)的重要性。4大家好MRI的發(fā)展概況世界上第一臺(tái)MRI裝置現(xiàn)代MRI裝置世界上第一張MRI圖像現(xiàn)代MRI圖像5大家好MRI的基本原理——核磁共振的微觀描述旋進(jìn)軌道自旋軸B0自旋軌道由于原子核具有自旋，則有自旋角動(dòng)量原子核磁矩μI與角動(dòng)量PI有如下關(guān)系：一、拉莫爾進(jìn)動(dòng)可以得到拉莫爾進(jìn)動(dòng)方程：朗德因子原子核的旋磁比核磁共振成像：是利用核磁共振原理，依據(jù)所釋放的能量在物質(zhì)內(nèi)部不同結(jié)構(gòu)環(huán)境中不同的衰減，通過(guò)外加梯度磁場(chǎng)檢測(cè)所發(fā)射出的電磁波，即可得知構(gòu)成這一物體原子核的位置和種類(lèi)，據(jù)此可以繪制成物體內(nèi)部的結(jié)構(gòu)圖像。6大家好MRI的基本原理二、塞曼能級(jí)

在外磁場(chǎng)的作用下原子核的自旋在空間中只能取特定的幾種方向，空間取向不同，其能量也不同，形成能級(jí)分裂，這種現(xiàn)象稱(chēng)為塞曼效應(yīng)，分裂后的能級(jí)稱(chēng)為塞曼能級(jí)。以氫原子核（質(zhì)子）為例：無(wú)外磁場(chǎng)時(shí)氫原子核的自旋呈隨意分布。B0置于磁場(chǎng)中氫原子自旋取向有規(guī)律（高能態(tài)）（低能態(tài)）7大家好MRI的基本原理三、核磁共振若在與外磁B0垂直的平面內(nèi)施加一個(gè)射頻脈沖，其能量正好等于核的兩相鄰能級(jí)間的能量差時(shí)，原子核會(huì)強(qiáng)烈吸收射頻脈沖的能量，從低能級(jí)躍遷到高能級(jí)，這種現(xiàn)象稱(chēng)為核磁共振。核磁共振產(chǎn)生條件：(1)核有自旋(磁性核)(2)外磁場(chǎng)，能級(jí)分裂(3)脈沖能量與原子核相鄰能級(jí)能量差相等，即hν=ΔE=gIμN(yùn)B08大家好MRI的基本原理——核磁共振的宏觀描述核磁共振的宏觀狀態(tài)（1）沒(méi)有外磁場(chǎng)時(shí)原子核的分布：（2）外磁場(chǎng)作用下原子核的分布：M0≠0,產(chǎn)生縱向磁化；Mxy=0，無(wú)橫向磁化；總磁化矢量M=09大家好MRI的基本原理（3）外加射頻后原子核的分布：M0’<M0,縱向磁化減小；Mxy>0，產(chǎn)生橫向磁化；10大家好MRI的基本原理核磁弛豫

當(dāng)射頻脈沖停止作用后，宏觀磁化向量并不立即停止轉(zhuǎn)動(dòng)，而是逐漸向平衡態(tài)恢復(fù)，最后回到平衡位置的過(guò)程稱(chēng)為弛豫過(guò)程弛豫過(guò)程包括兩方面：縱向弛豫過(guò)程:縱向磁化分量M0的恢復(fù)橫向弛豫過(guò)程:橫向磁化分量MXY的衰減一、縱向弛豫脈沖停止后，原子核放出能量從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷，縱向磁化分量M0逐漸增大到最初值，也稱(chēng)為T(mén)1弛豫過(guò)程,又稱(chēng)自旋—晶格弛豫。二、橫向弛豫脈沖停止后，核子的自旋作用造成相鄰核子的相位分散，橫向磁化分量MXY很快衰減到零，也稱(chēng)為T(mén)2弛豫過(guò)程，又稱(chēng)為自旋－自旋弛豫。11大家好MRI的基本原理縱向弛豫橫向弛豫12大家好MRI的基本原理三、弛豫時(shí)間當(dāng)去掉當(dāng)去掉射頻脈沖時(shí)，質(zhì)子從激發(fā)態(tài)恢復(fù)到原來(lái)的平衡態(tài)所需時(shí)間。（1）縱向弛豫時(shí)間T1定義：縱向磁化矢量MZ從零增加到最終平衡狀態(tài)63%的時(shí)間特點(diǎn)：（1）T1是組織的固有特性，給定外磁場(chǎng)的情況下不同組織的T1值不同；（2）T1受外磁場(chǎng)的影響，同一組織當(dāng)外磁場(chǎng)強(qiáng)度越強(qiáng)則T1越長(zhǎng)；

（2）橫向弛豫時(shí)間T2 定義：橫向磁化矢量Mxy衰減到原來(lái)值的37%的時(shí)間特點(diǎn)：(1)T2與磁場(chǎng)強(qiáng)度無(wú)關(guān)；(2)不同成分和結(jié)構(gòu)的組織T2不同，例如水的T2值要比固體的T2值長(zhǎng)

13大家好MRI的主要應(yīng)用——醫(yī)學(xué)應(yīng)用

人體不同組織之間、正常組織與該組織中的病變組織之間含水比例不同，即含氫核數(shù)的多少不同，這就造成了氫核密度、弛豫時(shí)間T1、T2三個(gè)參數(shù)的差異，是MRI用于臨床診斷最主要的物理基礎(chǔ)。14大家好MRI醫(yī)學(xué)應(yīng)用T1值越小

縱向磁化矢量恢復(fù)越快

信號(hào)強(qiáng)度越高（白）T1值越大

縱向磁化矢量恢復(fù)越慢

信號(hào)強(qiáng)度越低（黑）脂肪的T1值約為250毫秒

信號(hào)高（白）水的T1值約為3000毫秒

信號(hào)低（黑）反映組織縱向弛豫的快慢！脂水T1加權(quán)圖像15大家好MRI醫(yī)學(xué)應(yīng)用T2加權(quán)圖像反映組織橫向弛豫的快慢！T2值小

橫向磁化矢量減少快

信號(hào)低（黑）T2值大

橫向磁化矢量減少慢

信號(hào)高（白）水T2值約為3000毫秒

信號(hào)高腦T2值約為100毫秒

信號(hào)低腦水16大家好MRI醫(yī)學(xué)應(yīng)用人體大多數(shù)病變的T1值、T2值均較相應(yīng)的正常組織大，因而在T1加權(quán)圖像上比正常組織“黑”，在T2加權(quán)圖像上比正常組織“白”。17大家好相比與傳統(tǒng)CT,M