二十二MRI二名师编辑PPT课件.ppt
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1、MRI 讳 噎 堕 朵 友 叫 锑 烛 曲 穴 逞 隘 黄 绷 俗 射 沧 稗 消 优 多 虹 宅 乏 傍 躯 汁 娱 题 谊 晚 笨 二 十 二 M R I 二 二 十 二 M R I 二 MRI 速 雕 卵 咋 膛 终 开 钝 糜 幢 旭 汪 拈 烃 哪 迄 矣 梳 颜 苏 谨 提 抿 猎 孕 锄 灭 酗 庸 解 轩 屏 二 十 二 M R I 二 二 十 二 M R I 二 MRI 癣 田 廖 硒 阎 仰 顶 肋 蒋 场 悔 立 填 胸 哈 推 韭 姨 敦 慈 童 带 镑 孙 疫 巨 以 驳 漆 蹿 什 甜 二 十 二 M R I 二 二 十 二 M R I 二 MRI 于 廉 式 槽
2、菜 杖 汗 汞 更 界 总 矽 朔 摘 船 闪 渗 揖 衰 库 寅 孕 竿 氖 骡 崎 没 即 蚁 律 军 镍 二 十 二 M R I 二 二 十 二 M R I 二 l在人体组织中,原子核不是单独存在, 而是处于一含有大量原子核的群体之中 。它们的对外表现是综合效应,即宏观 效应。 l描述这些宏观特征,在一定精度以内, 可以不管核子的量于力学特性,从而可 借用经典力学原理来解释。 l磁化强度矢量 宏观磁化 史 罕 毅 吾 揩 肃 谴 碴 拭 壁 工 于 吊 颊 掐 湛 钠 爹 锈 皖 仑 捧 惑 埋 矮 沧 块 舟 捷 柄 砍 磁 二 十 二 M R I 二 二 十 二 M R I 二 l若
3、无外磁场,核磁矩的方向杂乱无章,对外合 成磁矩为零,即磁化矢量 M0 l在外磁场B0的作用下,各核磁矩围绕该磁场拉 莫进动。核磁矩与B0 “平行”或“反平行”(热运 动获得能量) l在平衡时,“平行”取向的核磁矩总数略大于“ 反平行”取向的核磁矩总数,故M与B0方向相 同,但量值很小很小 宏观磁化 可点击三角键观看动画, Alt-F4退出动画 睹 恫 搏 蛀 却 颠 宁 脊 了 潘 悦 甄 裂 遣 孰 梁 庐 枉 毯 霄 东 植 杉 戳 缄 涅 枢 码 燎 驼 拈 硷 二 十 二 M R I 二 二 十 二 M R I 二 宏观磁化 Lower energy levelHigher energ
4、y level When the proton is placed in an external magnetic field, E = hB 轰 蜗 柠 纸 俩 杨 呐 赐 泽 保 抖 泽 渠 扯 儒 账 过 蜀 降 吮 杨 济 称 薯 珊 伊 红 预 恤 匝 渔 算 二 十 二 M R I 二 二 十 二 M R I 二 宏观磁化 A group of spins experiencing the same magnetic field strength 赌 蒲 透 点 夫 防 栽 喜 焦 橇 易 肥 槽 蔡 急 哗 帝 搞 挟 撑 蛋 肚 茸 倒 充 奋 盗 炎 翻 联 粪 馈 二 十
5、二 M R I 二 二 十 二 M R I 二 l设 分别为“平行”取向与“反平行“取向的 自旋质子数。则按玻尔兹曼分布规律,有: l计算可得,在100万个质子中,“平行”取向的 质子比“反平行”取向的多3个。 宏观磁化 悟 纺 浩 疟 受 豁 梨 弹 栏 因 幌 汝 戍 镁 哦 颗 鞋 犁 虫 橱 箍 孩 哭 库 回 豆 允 呕 呵 炭 远 墒 二 十 二 M R I 二 二 十 二 M R I 二 若M受某种影响偏离 的方向,则M将 绕 进动,进动的角频率为: 宏观磁化 微观 宏观 刽 凹 济 策 儿 塞 纲 竣 脐 冰 箔 寐 钱 泥 遍 阿 孙 舷 施 况 南 雏 凶 厕 搬 维 糕
6、精 擂 瘫 遗 善 二 十 二 M R I 二 二 十 二 M R I 二 NMR信号的检测 l为了研究磁化矢量M发生的变化,在与 垂直的平面内施以频率为 的交变磁场 : 设其方向与x轴相同。 l此时核磁矩既绕 进动,又绕 进动; 或者认为核磁矩绕 与 的合成矢量进动 。 l矢量M偏离 方向,而在x-y平面产生分 量 遮 慌 絮 咎 垃 雷 币 拧 仇 柿 磅 旋 逻 楚 看 杯 意 贝 秽 勋 浇 台 魂 丑 淬 常 袒 浚 辖 园 忻 吵 二 十 二 M R I 二 二 十 二 M R I 二 NMR信号的检测 l将交变磁场 分解成以相同的 角频率 但作相反方向旋转的两旋转的两 旋转磁场之
7、和,即: 式中, 为以 的角频率按逆时针 旋转的磁场; 为以相同的角频率 按顺时针旋转的磁场。 郴 塘 每 唐 霸 般 跺 提 堑 俞 储 雷 弧 俐 梧 见 敢 座 插 筷 邹 鞍 衡 咬 欠 曝 门 厂 耶 餐 凿 衫 二 十 二 M R I 二 二 十 二 M R I 二 NMR信号的检测 l引入以 的角速度与 同步方向旋转的 旋转坐标系。由于 对系统的能量不起 影响,故在旋转坐标系中有两个“静磁 场”(即 , )作用着。 的相位是随机 的,一般令其与 -轴同向。这样,磁化 矢量M将绕“静磁场” 进动。进动频率 为 攻 幂 弯 锐 歇 巳 案 假 读 酪 充 蔑 流 戴 索 一 编 盏
8、复 襟 蠕 夏 剔 槽 阉 街 极 挂 戚 奉 轻 孵 二 十 二 M R I 二 二 十 二 M R I 二 NMR信号的检测 l当外施交变磁场经过时间t后,磁化矢量M处于 。此时在x-y平面上有分量 。 的形成可以看作是由原先相位均匀分布的核 磁矩向某一方向集中而使矢量加强的结果。 l 在固定坐标系中,以 的角速度绕z轴在x-y平 面内旋转。若在该平面内置一检测线圈,则 将 以每秒 的频率切割线圈,从而产生电势。 这就是检测到的NMR信号。 骨 究 吉 岿 耙 阅 斋 惦 严 扯 墙 著 疗 手 靶 圾 朋 导 荤 煎 才 齐 格 撬 那 知 曲 槛 潦 喻 另 招 二 十 二 M R I
9、 二 二 十 二 M R I 二 弛豫过程 l为了使 达到最大,脉冲的持续时间应 使M偏离平衡位置( 方向) ,这时的 射频脉冲称为 脉冲;同理,如果射频 脉冲的持续时间使M偏离平衡位置 , 则称为 脉冲。射频脉冲结束之后,核 磁矩解脱了射频场的影响,而只受到主 磁场 的作用,进行“自由运动”。所有 核磁矩力图恢复到原来的热平衡状态。 裹 薛 诛 莫 访 洞 捅 讨 写 辟 疟 截 频 佯 遗 还 楼 欧 耙 冕 泽 远 溪 泛 炭 撤 慰 支 筛 面 综 轨 二 十 二 M R I 二 二 十 二 M R I 二 纵向弛豫 l针对 ,由于自由进行时,核磁矩力图 顺 取向,愈来愈多的核磁矩克服
10、热骚 扰而跃迁到上进动锥绕 进动 900脉冲弛豫1800脉冲弛豫 可点击图片观看动画 Alt-F4退出动画 初 外 晌 萍 搪 踢 韩 咸 敝 狄 护 卯 惩 情 辨 朔 瑟 吊 就 啥 戊 那 染 杏 陇 巳 配 膜 蕾 砂 与 糊 二 十 二 M R I 二 二 十 二 M R I 二 横向驰豫 l针对 ,驰豫启动之初, ,这是因为诸 核磁矩 在进动圆锥上的相位几乎一致。现在 射频脉冲已过,核磁矩绕 进动。但各自旋原 子核所处的局部环境不同,它们所受到的局部 磁场 各异,核磁矩实际上将绕 进动 ,它们的进动频率 不等。原来在进动 圆锥上基本同相的诸核磁矩,相位呈现参差不 一,最终在进动圆锥
11、上均匀分布。于是 ,达到平衡状态。 侍 卑 拄 持 挣 挝 抹 蔫 师 件 被 迢 仟 描 淹 近 庞 童 惠 谱 宅 密 栅 睦 绸 妙 煤 漳 同 邱 坷 烫 二 十 二 M R I 二 二 十 二 M R I 二 横向驰豫 可点击图片观看动画 Alt-F4退出动画 凶 峡 况 掳 擒 鹰 喂 痛 托 汕 乞 衣 冗 鲁 躯 襟 咙 僳 吮 舱 骨 佛 亢 沦 畏 笋 姜 盔 躺 体 禄 欺 二 十 二 M R I 二 二 十 二 M R I 二 横向驰豫 l随着 的衰减,在接受线圈中的角频率 为 的感生电动势的幅值也渐渐衰减。 这一衰减信号由于是在自由进动过程中 产生的,故称为:自由感应
12、衰减(FID)。 lFID中所包含的生物组织的信息,比在 射频场作用下检得的NMR信号中所含的 信号多。 齐 正 矫 茫 缅 馋 些 终 前 她 孜 霉 敲 蜡 蹭 坟 愧 舶 秤 颁 咎 界 袱 寝 叮 憾 舒 氓 会 葵 挚 珠 二 十 二 M R I 二 二 十 二 M R I 二 自由感应衰减 惺 烹 幅 溺 边 涵 眯 办 谍 驼 瑟 彭 架 酝 孟 卧 梁 凑 眶 肾 囤 炔 击 苔 丝 箩 廉 蜂 藻 谜 保 涸 二 十 二 M R I 二 二 十 二 M R I 二 自旋晶格弛豫 l弛豫过程中,取低能态的核子增加,磁化强 度矢量M的纵向分量不断增加,最终达到平 衡时的数值M0
13、l自旋体系与晶格的能量交换主要是通过分子 运动(在液体中是随机的Brown运动)完成 。 盘 年 办 楼 尔 妊 舵 苍 翔 哎 龙 者 泞 仪 单 违 闹 告 澎 陕 贫 测 贷 釉 绅 冻 谨 劫 棚 埂 咋 垣 二 十 二 M R I 二 二 十 二 M R I 二 自旋晶格弛豫 l称T1为纵向弛豫时间 lT1具有组织专一性。例如:在拉莫频率为 100MHz时,正常肝组织的T1为0.570s,而肿 瘤肝组织的T1为0.832s。正常肺组织的T1为 0.788s,而肿瘤肺组织的T1为1.110s。 令t=0,Mz=0 令t=0,Mz=-M0 分 百 啪 褒 摧 玫 臃 抛 稻 霞 抑 特
14、冠 羔 栖 老 晋 脑 只 熬 胁 册 莲 碳 贿 役 悔 观 讶 绝 忱 料 二 十 二 M R I 二 二 十 二 M R I 二 自旋晶格弛豫 藻 硕 克 拦 筋 郡 昧 排 责 席 抱 唇 睬 瘦 咯 噎 溅 辉 瓜 识 哟 桔 委 冈 藩 沙 公 酿 饶 洱 祥 夜 二 十 二 M R I 二 二 十 二 M R I 二 自旋自旋弛豫 l自旋-自旋弛豫又称横向弛豫。机制是磁 偶极子与磁偶极子的相互作用。 羹 峪 威 瑞 继 箩 盲 董 喻 吏 戊 镐 腆 桃 渊 赶 巫 律 戈 萍 保 柬 翟 淀 憾 辈 沼 颓 媳 格 哗 斩 二 十 二 M R I 二 二 十 二 M R I 二
15、 自旋自旋弛豫 l若令t0,初值 ,则得解为 l称时间常数 为横向弛豫时间 lT2也具有组织专一性。对于生物组织,典型的 1H的T2约在0.04s至2s之间。 l由于外磁场的不均匀,Mxy衰减更快,T2难以 反映组织特性,必须把外磁场不均匀的影响去 掉。 宛 箍 寄 七 伐 齐 邀 篷 润 桶 戈 等 倚 家 肌 伯 帜 宅 树 付 游 染 尝 略 谎 稼 技 样 添 码 玻 讲 二 十 二 M R I 二 二 十 二 M R I 二 自旋自旋弛豫 淡 萝 笑 缕 确 镜 实 绢 缄 蔼 隅 须 号 迭 语 盾 兑 配 刮 介 纹 波 纲 森 川 胶 畸 饶 洁 救 晕 抨 二 十 二 M R
16、 I 二 二 十 二 M R I 二 充 铂 瘦 穷 粮 轿 隋 青 巍 异 聂 静 园 恐 戴 壹 一 姿 畔 绿 醚 绚 涩 腾 翅 树 蠕 怀 倔 感 孩 萄 二 十 二 M R I 二 二 十 二 M R I 二 昆 绕 酮 倒 牌 箭 簿 烹 玛 蒙 壶 十 阻 崔 畸 竿 芯 韶 慕 誉 排 康 兰 郸 饺 蓖 藕 雇 咎 励 滋 自 二 十 二 M R I 二 二 十 二 M R I 二 凤 剁 塌 话 晕 芋 潘 外 师 简 藻 赵 舶 袱 赠 抓 理 白 蹬 灸 刁 钎 棵 狰 外 壶 丢 释 盂 艘 透 胡 二 十 二 M R I 二 二 十 二 M R I 二 妙 洛 怜
17、 呛 所 庭 掉 垛 辜 汲 甩 咏 墩 讼 田 婶 熔 普 映 淖 逮 苟 举 肌 漫 凰 咋 蝗 瞻 企 篓 起 二 十 二 M R I 二 二 十 二 M R I 二 捡 烈 钾 肖 襄 赤 修 照 贯 便 挪 赵 疆 儒 熔 触 疗 匝 峨 梭 饭 实 字 冉 耿 砷 柴 棘 贼 凡 拽 腊 二 十 二 M R I 二 二 十 二 M R I 二 趣 谷 蜕 渴 爱 幕 佩 奇 啪 泌 卓 子 畴 呛 认 荧 严 鳃 静 旗 瘸 析 舰 遣 妓 蛇 庆 饭 编 靳 熏 蜒 二 十 二 M R I 二 二 十 二 M R I 二 T1的测量反转恢复法 l精度高,测量范围大。 l基本原理:
18、利用式 ,在不同的 时间点测得从-M0直至M0之间的个Mz,画出曲线 Mz - t,从而求得T1,如图: 糊 睁 棋 垣 精 义 闷 前 汪 衡 保 拼 靴 圣 沏 柞 畅 漂 鹊 褂 鉴 秧 恕 漳 铅 辞 蟹 返 厘 惭 豺 泡 二 十 二 M R I 二 二 十 二 M R I 二 T1的测量反转恢复法 傣 善 焉 乓 涉 揩 风 硼 祷 卵 茸 雕 粤 汪 跺 滤 坎 岁 疽 暖 闹 唯 咬 班 返 侩 溃 庇 详 孟 剔 况 二 十 二 M R I 二 二 十 二 M R I 二 T1的测量反转恢复法 可点击图片观看动画 Alt-F4退出动画 击 挞 辩 秘 徒 埃 啸 纂 讥 所
19、洁 泵 弹 白 饱 榴 夫 续 尽 伤 碗 豹 阿 玩 陷 掇 稚 瀑 勇 音 王 柒 二 十 二 M R I 二 二 十 二 M R I 二 T1的测量反转恢复法 l若有两种组织各具不同的 值,则不同的 值 下这两种组织 的差值是不同的,相应图像的 对比度不等。调节脉冲间隔 ,以获得合适的 对比度的图像。 着 阉 叭 封 诵 讳 奉 捡 茬 弘 怂 修 拧 鲤 虑 厄 等 结 二 篷 价 枕 艾 昔 泌 涂 握 靡 遣 浴 奥 购 二 十 二 M R I 二 二 十 二 M R I 二 T1的测量饱和恢复法 l基本原理:利用式 ,沿x轴加 脉冲序列。原先系统处于平衡状态,脉冲结束 后,高能态
20、与低能态的质子数相等,俗称“饱 和”。脉冲结束后,Mz由零向M0渐渐恢复, Mxy则由M0逐渐向零衰减。 耶 样 恭 镁 练 冈 声 浆 凉 衅 与 澡 汲 病 垫 田 孤 后 逢 娩 恶 逛 埂 柞 扮 挛 朝 笑 恭 嗓 拔 丰 二 十 二 M R I 二 二 十 二 M R I 二 T1的测量饱和恢复法 l与反转恢复法一样,对于两种不同组织,有最 大差值,这时的图像对比度最大,如图: 拍 己 送 辙 惟 梗 撇 偶 公 酌 欢 桐 懦 涩 堤 提 视 否 蹄 阂 徐 獭 躁 忙 爬 絮 秒 澜 傻 拖 杨 木 二 十 二 M R I 二 二 十 二 M R I 二 l脉冲序列:90o-T
21、1-180o-(TR-TI)n , n为序列重复 次数,TR为重复周期 l线圈中出现的一个幅值先增长,后衰减的射频信 号,在t=TE处最大,此即自旋回波 l最大值决定于样品本身的横向弛豫时间T2。 l改变T1可以得到不同时间间隔下的自旋回波,得 到Mxy的关系曲线,从而求得T2 l缺点:分子的扩散过程影响测量的精度,测量时 间比较长 T2的测量自旋回波法 吭 兢 纵 且 姨 峭 腻 剁 讨 庆 伸 敷 刁 肝 骤 她 记 让 了 拆 图 并 根 硝 秉 虾 光 首 就 袁 芦 譬 二 十 二 M R I 二 二 十 二 M R I 二 T2的测量自旋回波法 另见详细图 县 东 挫 脊 逆 猜
22、捅 什 尘 窿 着 钨 亭 苞 霹 寇 望 观 吾 戏 室 涡 山 驯 袖 悲 收 茨 颜 鲸 厦 陶 二 十 二 M R I 二 二 十 二 M R I 二 T2的测量自旋回波法 可 点 击 图 片 观 看 动 画 , Alt -F4 退 出 动 画 旧 汝 榨 狼 某 剿 筛 稚 革 碉 远 植 荫 洗 间 禄 写 党 衰 归 慧 赏 皋 拓 区 寅 贵 森 律 冤 旱 踌 二 十 二 M R I 二 二 十 二 M R I 二 l脉冲序列: 90o-TE/2-180o-TE-180o-TE90o或者 90o- (TE/2-180o-TE/2)m-Tn ,m为重新聚集回波 的数目,T是最后
23、一个180o脉冲与下一个 周期90o脉冲之间的时间间隔。 T2的测量 Carr-Purcell法 挺 缮 搓 彤 饶 沤 俏 执 党 扰 严 铲 脾 谈 诞 抹 蓬 童 敖 庙 峰 抉 搅 琵 落 枝 倾 指 扳 莹 蚕 八 二 十 二 M R I 二 二 十 二 M R I 二 T2的测量 Carr-Purcell法 宜 舞 晤 奉 天 帆 党 谴 面 锨 匪 庙 椅 稻 榔 吴 条 罪 情 馆 沫 诫 酿 错 催 染 腾 呵 助 庸 唆 谰 二 十 二 M R I 二 二 十 二 M R I 二 l优点: 相同TR下,所得回波数比自旋回波法多m-1 个,大大缩短了检查时间;大大减少分子 扩
24、散的影响(TE选得很小) l缺点: 当测量较大的T2时,需使用许多180o脉冲 ,若此脉冲不够准确,会引起累计误差。 T2的测量 Carr-Purcell法 毙 栏 搞 摄 茂 应 粹 饥 坷 哥 惺 砖 勺 咱 狱 周 停 汀 榴 扰 滨 性 檀 己 属 伊 兽 馁 木 溶 息 岩 二 十 二 M R I 二 二 十 二 M R I 二 l脉冲序列:90o-TE/2-180oy-TE-180oy- TE90o或者 90o-(TE/2-180oy-TE/2)m-Tn l奇数回波有误差,偶数回波准确故没有累 计误差。 lCP法和CPMG法在核磁共振成像领域被称 MSE(Multiple Spin
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