《医学成像原理及处理.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《医学成像原理及处理.ppt（17页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、医学成像原理及处理现在学习的是第1页，共17页磁共振成像过程: 将人体置于强磁场(1T)，人体中核磁矩不为零的原子核(如1H)产生能级分裂，此时对人体按某个特定方向再额外施加一个一定频率的交变电磁场 (如射频场) 时，被检组织内的上述原子核(1H原子核即质子) 产生共振吸收，并向外辐射共振信号。在接受线圈中产生感应电势，接收的信号经过计算机处理形成清晰的检测组织的断层图像。图像灰度取决于共振核(如1H)密度、纵向弛豫时间T1、横向弛豫时间T2 。现在学习的是第2页，共17页1. 磁共振的基本概念自旋角动量和磁矩(1) 原子核的自旋角动量2) 1(hIILI(2) 核自旋角动量的空间量子化 )2
2、( ,hmLIIzmI=I, I-1, I-2, , -I mI 为核自旋磁量子数 , 共有 2I+1个可能取值，这对应核自旋在外磁场中有2I+1个可能的取向。I：自旋量子数质子数p中子数n自旋量子数 I偶奇/偶奇偶偶/奇奇01/2, 3/2, 5/21, 2, 3, 核自旋量子数12C, 1H, 16O, 40Ca, 31P, 14N, 23Na ?现在学习的是第3页，共17页(3) 原子核的磁矩 ) 1(IILIIIIp2megLIIIII 是核自旋磁旋比一些核素的特性参数核素相对含量相对灵敏度自旋g 因子 /2 ( MHz T-1 )1H99.8%11/25.585542.5813C1.
3、1%0.0161/21.404610.7114N0.36%0.00110.70233.0819F100%0.8301/25.25640.0723Na100%0.0933/21.47811.1931P100%0.0661/22.26217.25Np) 1(2) 1(IIgmeIIgII例如1H: I =1/2, mI= +1/2, -1/2 gI =5.585 5 ，N 称为核磁子 Iz=gI mI N127pNTJ1005095. 52me，gI 是核的g因子，gI 0 核磁矩空间量子化N21Izg现在学习的是第4页，共17页(4) 核磁矩的宏观描述 总磁化强度矢量M: 单位体积内部全部自旋磁
4、矩的矢量和. M= i无磁场，M = i = 0 有磁场(恒定B沿z方向), M = i 0 宏观磁矩现在学习的是第5页，共17页旋进 (进动)表10 4 磁旋比核 /2 (MHzT-1)1H2H31P23Na14N13C19F42.586.5417.2511.193.0810.7140.07能级与跃迁0BTcos00BEB0Bz对于1H，N21Izg0N21BgEI0NBgEI拉莫尔方程02BhBgI0N22/现在学习的是第6页，共17页共振吸收与发射加B0产生能级分裂，hBgEI0N共振吸收: 再加一个交变磁场B1，其光子的频率等于拉莫尔频率 = (/2) B0时，其吸收能量最大，称为共振
5、吸收。共振发射：当撤掉交变磁场B1，原子核为了恢复到初始状态，又会把吸收能量中的一部分以电磁辐射的形式发射出来，称为共振发射。表10 4 磁旋比对于氢原子核，在NMR实验室里，频率在60800MHz之间。而在临床的MRI里，对于氢成像，频率一般介于1580 MHz之间。核 /2 (MHzT-1)1H2H31P23Na14N13C19F42.586.5417.2511.193.0810.7140.07现在学习的是第7页，共17页波尔兹曼统计Ni exp(-Ei /kT ), 如1H, I=1/2, 主磁场B0=1T, T=37 =310K, 623270N1059. 6K310J/K1038.
6、1T1J/T1005. 55855. 5kTBgIN- /N+=exp(-6.5910-6)=0.99999341,1000000999993NN10000005 . 320000007NNNNN- /N+ =exp-(E- -E+)/kT, E- -E+ =E=gINB0NMR敏感度：(1) 共振吸收强度，(2) 同位素的种类及丰度，(3) 同位素生物比例，(4) 主磁场磁感强度B0现在学习的是第8页，共17页T1、T2 过程平衡态: 仅有B0， Mz=M0 , Mxy= 0 非平衡态: 再加B1，MzM0 , Mxy 0 (a) 纵向弛豫：纵向分量Mz增加，最后达到M0的过程，也叫T1过程
7、。(b) 横向弛豫：在局部磁场不均匀性的影响下，各核磁矩的进动相位越来越分散，Mxy0的过程，也叫T2过程。 图10-57 纵向弛豫过程图10-58 横向弛豫过程现在学习的是第9页，共17页2. 磁共振成像原理将核磁矩不为零的原子核置于均匀磁场B0中，产生核能级分裂，且绕B0进动。若在垂直于B0方向上再施加射频脉冲磁场B1，当射频脉冲频率与均匀磁场B0满足拉莫尔方程时，或者说射频电磁场的光子能量与核能级间距相等时，产生共振吸收；一旦停止发射射频脉冲，则被激发的原子核把吸收的能量逐步释放出来，其相位和能级都恢复到激发前的状态弛豫过程。在弛豫过程中，人体不同器官的正常组织与病理组织的T1、T2是相
8、对固定的，而且它们之间有一定的差别，他们的自旋核密度也是不同的，这就是MRI的成像物理基础。现在学习的是第10页，共17页4. MRI技术发展趋势T1-WIT2-WI-WI (1H)图10-76 MRI成像显示快速成像技术，MRI功能成像，扩散成像 (弥散张量成像) ，灌注成像，MRI血管造影现在学习的是第11页，共17页正常脑组织脑内神经纤维束的显示 弥散张量成像现在学习的是第12页，共17页10. 2. 5 核医学成像1. 相机 ( camera )单光子成像原理光子定位iiisLxLxiiisLyLy现在学习的是第13页，共17页4. 单光子发射型计算机断层 (SPECT)单光子发射型计
9、算机断层(single photon emission computed tomography，SPECT) (1) 成像原理简介(2) 特点常用核素99mTc反映人体功能代谢、摄取功能的差异。成像过程类似于X-CT(T/R扫描)现在学习的是第14页，共17页5. 正电子发射型计算机断层 ( PET )正电子发射型计算机断层(positron emission computed tomography，PET) (1) 成像原理简介(2) 特点11C, 13N, 15O, 18F 等短寿命核素 图像空间分辨好、信噪比高；设备和运行费用昂贵。成像过程类似于 X-CT(环形探测器)CN0113613
10、720101现在学习的是第15页，共17页SPECT图中提示患者心肌血流灌注减低，心室功能障碍。18F-FDG葡萄糖代谢PET99mTc-MIBI心肌血流灌注SPECT 血流灌注减低，葡萄糖利用正常或相对增加，这种血流代谢不匹配模型对于心室功能障碍患者来说，是心肌存活的有力证据；血流代谢显像三种模型： 血流与代谢显像中， 心肌显像剂都分布均匀，提示为正常； 局部心肌血流与葡萄糖的利用呈一致性减低，二者呈匹配图像，为心肌瘢痕和不可逆损伤的标志。6. SPECT 和 PET 应用现在学习的是第16页，共17页2. 常规X射线摄影包括哪些内容？ 3. 简要说明数字减影血管造影的原理。5. 什么是核磁共振现象？哪些原子核可产生核磁共振现象。6. 核医学成像包括哪几种？第十章 医学成像原理及处理1. 医学成像的定义，类型，四大医学影像。 4. 说明CT值的定义。窗口技术，窗宽，窗位（窗平）。现在学习的是第17页，共17页