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第二章 核磁共振成像原理 进动频率(Precession Frequency) 如果此时去掉RF脉冲，质子将会恢复到原来状态，当然恢复有一个时间过程，这个过程就叫弛豫过程。 纵向驰豫时间T1 T1与静磁场的强度大小有关，一般静磁场强度越大， T1就大 T1长短取决于组织进行能量传递的有效性。 组织T2时间的分析。 T2的长短取决于组织内部的局部小磁场的均匀性对小磁化散相的有效性。 T2与磁场强度无关。 不同成分和结构的组织T2不同，例如水的T2值要比固体的T2值长。 驰豫过程的综合表示（三种运动的综合过程） 磁共振信号的获取与傅立叶变换 如果在垂直于XY平面，加一个接收线圈，会接收到什么信号？ 核磁共振的两种解释 量子理论（Pucell） 微观角度 波函数在哈米尔顿能量算符的作用下，从而造成量子化能量的吸收和释放； 较容易初步理解，容易说明极化传递和相干转移等现象； 基本理论为：含时微扰理论； 二者相互补充，各有优缺点； 经典电磁学理论(Bloch) 宏观角度 宏观磁化矢量在各种磁矩的作用下的运动； 较难理解，但在说明磁共振信号产生方面有优越性； 基本理论为：Bloch方程； 在理解和应用时需区分场合，相得益彰； 核磁共振的三种方法 连续波核磁共振：连续施加与拉莫尔频率相等的射频电磁波，在射频作用于弛豫作用达到平衡时采集信号；根据共振条件的调节又分为： 调频法：固定场不变，调节射频频率； 调场法：固定射频不变，改变调场电流从而改变场强； 脉冲傅立叶变换法：时间短暂的射频脉冲后进行信号采集；相当于多道连续波核磁共振，因此灵敏度高，目前都采用； 扫场法 扫频法 核磁共振波谱仪结构 震荡梯度Gr 主要用于功能MRI * 本章主要讲述内容： 磁共振信号的产生 磁共振信号的获取与傅立叶变换 像素位置信息的确定（梯度） 像素灰度信息（信号幅度）的确定 序列参数对图像权重的影响 磁共振成像序列 拉莫尔方程 其中：ω0 ：进动的频率 （Hz或MHz） B0 ：外磁场强度(单位T，特斯拉)。  γ ：旋磁比；质子的为 42.5MHz / T。 有 奇数 奇数 奇／奇核 有 奇数 偶数 偶／奇核 有 偶数 奇数 奇／偶核 无 偶数 偶数 偶／偶核 核的自旋 中子数(N) 质子数或 原子序数(Z) 核的种类 (质子数／中子数) 1×10-4 45mM 93.1 1.99 3/2 39K 1×10-3 80mM 100 11.26 3/2 23Na 2×10-7 10mM 99.63 3.08 1 14N 1 100M 99.98 42.58 1/2 1H 1/2 1/2 1/2 spin 4×10-5 10mM 100 17.23 31P 9×10-5 10mM 100 40.05 19F 3×10-3 10mM 1.108 10.71 13C 相對靈敏度 體內含量 自然產率(%) r /2π (MHz/T) 各种MR核的对比 弛豫：Relaxation; 自然界的一种固有属性；即任何系统都有在外界激励撤销后回到原本（原始、平衡）状态的性质；这种从激励状态回到平衡状态的过程就是弛豫过程 弛豫快慢：用弛豫时间T来进行度量； 弛豫过程是激励过程的反过程,因此也包括2个分过程： 1、放出能量，从高能级向低能级跃迁；纵向磁化逐渐增加；纵向弛豫过程，T1弛豫过程 2、相位分散，横向磁化矢量逐渐减小；横向弛豫过程，T2弛豫过程 a、射频结束瞬间，纵向磁化为零，横向磁化最大 b、反平行质子释放能量跃迁回平衡态，纵向磁化逐渐增大 c、最后回归原始状态，纵向磁化恢复到最大 纵向弛豫过程 a、射频结束瞬间，横向磁化达到最大,进动相位一致 b、c、内部小磁场的不均匀性使得进动相位分散，横向磁化矢量逐渐减小 d 、最终相位完全分散，横向磁化矢量为零 横向弛豫过程 纵向恢复时间T1是由于被激发的反平行于静磁场的质子恢复到平行状态，所以纵向磁化增大。弛豫快慢遵循指数递增规律，把从0增大到最大值的63%的所需时间称定义为纵向驰豫时间(T1)。 弛豫时间T 一般大分子 （如生物蛋白）和小分子（如水）由于共振频率与拉莫尔频率差别较大，对能量传递有效性差，因此T1较长。上图中白线表示的脑脊液的t1为3秒。 中等分子 （如脂肪）的共振频率接近于拉莫尔频率，能量传递越有效，因此T1较短。上图中红线代表的脑白质的t1为0.9秒 横向恢复时间T2是由于相位同步质子的又开始变得不同步,所以横向磁化减小。弛豫快慢遵循指数递减规律，把从最大下降到最大值的37%的时间定义为横向驰豫时间(T2)。 9.3 50 860 730 370 肌肉 10.8 140 3000 2500 1400 脑脊液 10.6 91 998 810 490 灰质 10.6