放射醫(yī)學(xué)考試輔導(dǎo)：第四章MRI基本原理與設(shè)備

　　放射醫(yī)學(xué)考試所涉及專(zhuān)業(yè)技術(shù)很多，不同技術(shù)知識(shí)點(diǎn)內(nèi)容則是不同的，MRI基本原理與設(shè)備則是其中的一種，多掌握并學(xué)習(xí)是很有用的。醫(yī)學(xué)考試在線小編整理相關(guān)內(nèi)容，希望能幫助到大家。

　　(一)MRI技術(shù)的產(chǎn)生與基本原理

　　1.MRI技術(shù)的產(chǎn)生與基本原理 MRI檢查技術(shù)是在物理學(xué)領(lǐng)域發(fā)現(xiàn)磁共振現(xiàn)象的基礎(chǔ)上，于20世紀(jì)70年代繼CT之后，借助電子計(jì)算機(jī)技術(shù)和圖像重建數(shù)學(xué)的進(jìn)展和成果而發(fā)展起來(lái)的一種新型醫(yī)學(xué)影像檢查技術(shù)。

　　MRI是通過(guò)對(duì)主磁體內(nèi)靜磁場(chǎng)(即外磁場(chǎng))中的人體施加某種特定頻率的射頻脈沖(RF脈沖)，使人體組織中的氫核(即質(zhì)子)受到激勵(lì)而發(fā)生磁共振現(xiàn)象;當(dāng)終止RF脈沖后，質(zhì)子在弛豫過(guò)程中感應(yīng)出MR信號(hào);經(jīng)過(guò)對(duì)MR信號(hào)的接收、空間編碼和圖像重建等處理過(guò)程，產(chǎn)生出MR圖像。MR圖像是數(shù)字化圖像。人體內(nèi)氫核豐富，而且用它進(jìn)行MRI的成像效果最好，因此目前MRI常規(guī)用氫核來(lái)成像。

　　2.質(zhì)子的縱向磁化 單數(shù)質(zhì)子的原子核具有自旋特性，產(chǎn)生小的磁場(chǎng)。但是人體進(jìn)入靜磁場(chǎng)(即外磁場(chǎng))前，體內(nèi)質(zhì)子的磁矩排列無(wú)序，質(zhì)子總的凈磁矢量為零，進(jìn)入靜磁場(chǎng)后，質(zhì)子的磁矩則呈有序排列，產(chǎn)生一個(gè)與外磁場(chǎng)磁力線方向一致的凈磁矢量，稱(chēng)為縱向磁化。

　　3.質(zhì)子的進(jìn)動(dòng)頻率與Larmor公式 在靜磁場(chǎng)中，有序排列的質(zhì)子作快速的錐形旋轉(zhuǎn)，稱(chēng)進(jìn)動(dòng)，其頻率即每秒進(jìn)動(dòng)的次數(shù)取決于質(zhì)子的性質(zhì)以及它所處的外加磁場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)。場(chǎng)強(qiáng)越強(qiáng)，進(jìn)動(dòng)頻率越快。例如，氫質(zhì)子在場(chǎng)強(qiáng)1tesla時(shí)進(jìn)動(dòng)頻率為42.58mHz，1.5tesla時(shí)則為63.87mHz。

　　放射醫(yī)學(xué)考試考點(diǎn)輔導(dǎo)：當(dāng)向靜磁場(chǎng)中的人體發(fā)射與質(zhì)子進(jìn)動(dòng)頻率相同的RF脈沖時(shí)，就能將RF脈沖能量傳遞給質(zhì)子而出現(xiàn)磁共振現(xiàn)象，這個(gè)頻率就稱(chēng)為共振頻率。共振頻率可由Larmor公式算出。

　　Larmor公式：ω0=γ.β0 (其中ω0：進(jìn)動(dòng)頻率(Hz);γ：旋磁比;β0：外磁場(chǎng)強(qiáng)度，場(chǎng)強(qiáng)單位為特斯拉(Tesla,T)。)

　　4.磁共振現(xiàn)象 質(zhì)子受到RF脈沖的激勵(lì)，原來(lái)處在低能級(jí)的自旋被激發(fā)，即吸收電磁波的能量而改變能量狀態(tài)，由低能級(jí)躍遷到高能級(jí)，這種現(xiàn)象就是磁共振現(xiàn)象。

　　5.質(zhì)子的弛豫與弛豫時(shí)間 當(dāng)磁共振現(xiàn)象發(fā)生時(shí)，縱向磁化強(qiáng)度減少，產(chǎn)生橫向磁化分量。處于不平衡狀態(tài)。終止RF脈沖后，質(zhì)子系統(tǒng)恢復(fù)到原來(lái)的平衡狀態(tài)，這個(gè)過(guò)程稱(chēng)為弛豫。弛豫可以分為兩種：縱向磁化恢復(fù)到原來(lái)狀態(tài)，其過(guò)程稱(chēng)為縱向弛豫;橫向磁化逐漸消失，其過(guò)程稱(chēng)為橫向弛豫。

　　縱向磁化由零恢復(fù)到原來(lái)數(shù)值的63%所需時(shí)間，為縱向弛豫時(shí)間，簡(jiǎn)稱(chēng)T1。橫向磁化由最大減小到最大值的37%所需的時(shí)間，為橫向弛豫時(shí)間，簡(jiǎn)稱(chēng)T2。T1與T2是反映物質(zhì)特征的時(shí)間常數(shù)。

　　6·MR信號(hào)的產(chǎn)生與MR圖像 弛豫過(guò)程是磁力線不斷變化的過(guò)程，可以感應(yīng)鄰近的接收線圈，出現(xiàn)電信號(hào)。弛豫的速度決定了電信號(hào)的強(qiáng)弱。

　　由于氫質(zhì)子在不同組織中的環(huán)境不一致，影響了它弛豫的速度，使得人體正常組織之間、正常組織與病理組織之間在弛豫時(shí)間產(chǎn)生差別，這是形成磁共振影像對(duì)比的基礎(chǔ)。不同組織間弛豫時(shí)間有差別時(shí)的信號(hào)強(qiáng)度也產(chǎn)生差別，這些信號(hào)強(qiáng)度的差別表現(xiàn)在圖像中灰度的不同，這樣組成的圖像就是磁共振圖像。

　　7·脈沖序列與信號(hào)加權(quán) MRI是通過(guò)一定的脈沖序列實(shí)現(xiàn)的。所謂脈沖序列就是用以產(chǎn)生磁共振信號(hào)的不同掃描參數(shù)的組合。在脈沖序列中，兩次RF激勵(lì)脈沖之間的間隔時(shí)間稱(chēng)重復(fù)時(shí)間(repetition time)，簡(jiǎn)稱(chēng)TR。TR的長(zhǎng)短決定著在MR圖像上能否顯示出組織間在T1上的差別，即TR決定Tt信號(hào)加權(quán)。TR越短，T1信號(hào)對(duì)比越強(qiáng);而使用長(zhǎng)TR時(shí)則不能獲得這種信號(hào)對(duì)比。在脈沖序列中，從RF激勵(lì)脈沖開(kāi)始至采集回波的時(shí)間間隔稱(chēng)為回波時(shí)間(ech0 time)，簡(jiǎn)稱(chēng)TE。TE的長(zhǎng)短決定著在MR圖像上能否顯示出組織間在T2 上的差別，即TE決定T2信號(hào)加權(quán)。TE時(shí)間越長(zhǎng)，T2信號(hào)對(duì)比越強(qiáng)，使用短TE時(shí)則不能獲得這種信號(hào)對(duì)比。

　　自旋回波(spin echo，SE)脈沖序列是臨床最常用的脈沖序列之一。在SE序列中，選用短TR(通常小于500ms)、短TE(通常小于30ms)所獲圖像的影像對(duì)比主要由T1信號(hào)對(duì)比所決定，此種圖像稱(chēng)為T(mén)1加權(quán)像(T1WI);選用長(zhǎng)TR(通常大于1500ms)、長(zhǎng)TE(通常大于80ms)所獲圖像的影像對(duì)比主要由T2信號(hào)對(duì)比決定，此種圖像稱(chēng)為T(mén)2加權(quán)像(T2WI);選用長(zhǎng)TR、短TE所獲圖像的影像對(duì)比，即不由T1信號(hào)對(duì)比所決定，也不由T2信號(hào)對(duì)比所決定，而主要由組織間質(zhì)子密度差別所決定，此種圖像稱(chēng)為質(zhì)子密度加權(quán)像(PDWI)。

　　(二)MR設(shè)備

　　MR設(shè)備主要包括主磁體、梯度線圈、射頻系統(tǒng)、模擬轉(zhuǎn)換器、計(jì)算機(jī)、磁盤(pán)與磁帶機(jī)等。

　　1·磁體類(lèi)型 主磁體主要用于提供靜磁場(chǎng)，場(chǎng)強(qiáng)單位為特斯拉(T)。通常用主磁體類(lèi)型來(lái)表示MRI設(shè)備的類(lèi)型。主磁體可被分為以下三種。

　　永久磁體：永久帶有磁性，運(yùn)作時(shí)不耗能，但熱穩(wěn)定性差，場(chǎng)強(qiáng)低，一般低于0.3T，重量大。

　　阻抗磁體：也稱(chēng)常導(dǎo)磁體或電磁體。只有當(dāng)線圈通過(guò)電流時(shí)才有磁性，耗電能。電流通過(guò)線圈時(shí)因阻力而生熱，必須冷卻。場(chǎng)強(qiáng)一般也不高。

　　超導(dǎo)磁體：主線圈由超導(dǎo)材料制成。只要通一次電，電流就持久地在線圈內(nèi)流動(dòng)并產(chǎn)生一個(gè)恒定磁場(chǎng)。超導(dǎo)磁體的優(yōu)點(diǎn)是場(chǎng)強(qiáng)高而且均勻。

　　2·梯度線圈 梯度線圈用于產(chǎn)生梯度場(chǎng)，在MR成像中用于選層和信號(hào)的空間定位。

　　3·射頻系統(tǒng) 射頻系統(tǒng)用于發(fā)射RF脈沖以激勵(lì)體內(nèi)質(zhì)子產(chǎn)生MR信號(hào)，在接收MR信號(hào)時(shí)又用作MR信號(hào)的接收器。

　　4·其他系統(tǒng) 包括模擬轉(zhuǎn)換器、計(jì)算機(jī)、磁盤(pán)與磁帶機(jī)等，用于數(shù)據(jù)處理、圖像重建、顯示與存儲(chǔ)。

　　放射醫(yī)學(xué)考試考點(diǎn)輔導(dǎo)，MRI基本原理與設(shè)備，上述內(nèi)容講解的十分清楚。復(fù)習(xí)時(shí)用心掌握知識(shí)點(diǎn)，應(yīng)對(duì)考試時(shí)把握性才大。

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