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1、 介绍坐标系-Z 轴代表磁力线。-小箭头代表质子的矢量。一个矢量代表着某一方向的一定量的力，我们图中矢量的力为磁力。第1页/共29页第一页，编辑于星期六：九点 十分。使用坐标系较易描述磁场内运动的质子，也不必画外部磁体 第2页/共29页第二页，编辑于星期六：九点 十分。5 个“指”向下方的质子与5 个“指”向上方的质子磁场互相抵消a，因此，实际上仅看到4 个未抵消的质子b。第3页/共29页第三页，编辑于星期六：九点 十分。余下的质子处于相反方向时(如A 与A)，其磁力互相抵消。除沿外磁场方向的Z 轴外都是如此。实际上，最后剩下的是一个顺着外磁场方向的磁矢量（图 中Z 轴上的箭头），这个矢量是指
2、向上方质子矢量的总和。第4页/共29页第四页，编辑于星期六：九点 十分。这意味着把一个病人放进MR 机磁体内，病人本身成为一个磁棒，即有他自己的磁场。因为这种磁化是沿着外磁场纵轴方向，故称之为纵向磁化 把病人置入强外磁场中，可诱发一个新的磁矢量，从而使病人本身成为一个磁体，这个磁矢量与外磁场平行 第5页/共29页第五页，编辑于星期六：九点 十分。病人的新磁矢量是顺着外磁场的方向，沿着外磁场的磁力线，称之为纵向。实际上，这正是我们可以用来获得信号的磁矢量。如果我们能够测量病人的这种磁化该有多好，但很可惜，我们不能测到这个磁力，因为它平行于外磁场，与外磁场处于同一方向 第6页/共29页第六页，编辑
3、于星期六：九点 十分。小 结-质子带正电荷，具有自旋性。因此它们有一个磁场，可看作是一个小磁棒。-把质子放入强磁场时，它们就沿着外磁场的方向排列，一些平行（指向上），一些反平行（指向下）。-质子并非静止不动，而是围绕着磁力线进动，外磁场越强，进动频率越高，它们之间的关系可用Larmor 方程说明。第7页/共29页第七页，编辑于星期六：九点 十分。小 结-反平行与平行质子的磁力可互相抵消。但有多余的平行的处于低能级的质子（“指向上方”）残留下来，它们的磁力不被抵消。这些质子都指向上方，它们的磁力迭加起来指向外磁场的方向。因此,当我们把病人放入MR 磁体内时，病人有自己的磁场，这一磁场纵向于MR
4、磁体磁场（如图7 及8）因为是纵向，所以，它不能被直接测得。第8页/共29页第八页，编辑于星期六：九点 十分。把病人放入磁体后发生了什么呢？我们给病人发射一个短促的电磁波，称之为射频脉冲RF脉冲,其目的是要扰乱沿外磁场方向宁静进动的质子。并非任何一种RF 脉冲都能扰乱质子的排列状态。对此，我们需要一个特殊的、能够与质子交换能量的RF 脉冲。第9页/共29页第九页，编辑于星期六：九点 十分。当质子频率与射频脉冲频率相同时就能进行能量交换 第10页/共29页第十页，编辑于星期六：九点 十分。共 振 现 象-质子有进动频率，这一频率可由Larmor 方程算出。只有当RF 脉冲与质子频率相同时，质子才
5、能从无线电波中吸收一些能量，这种现象称 为共振（磁共振中，“共振”一词就是来源于此）-以音叉为例来说明共振。设想在一个房间内有各种各样的音叉，音叉的频率是a、e 和d。一个人带着一个“a”频率的发声的音叉走进来，那些“a”音叉（也只有这些音叉）接收能量后开始振动，突然发出声音，这一现象称为共振。第11页/共29页第十一页，编辑于星期六：九点 十分。当施加RF 脉冲后，质子会发生什么变化呢？a 射频脉冲与质子交换能量，一些质子被升到一个较高的 能级水平 如图b中指向下方的两个质子b实际上Z 轴磁化减少，因为指向下方的质子“中和”等数 目的指向上方的质子。纵向磁化从6减到2 第12页/共29页第十
6、二页，编辑于星期六：九点 十分。正常情况下，无线电波对质子产生两种效应：它把一些质子升到较高的能级水平它们指向下方，它也引起质子同步、同相运动。前者导致Z 轴，即纵向磁化减少，后者在X-Y 平面上产生一个新的磁化，即横向磁化，它随着进动的质子而运动 第13页/共29页第十三页，编辑于星期六：九点 十分。把病人置入强外磁场中，沿着外磁场方向产生一个新的磁矢量a。施加RF 脉冲后，产生一个新的横向磁化，而纵向磁化减少b。在RF 脉冲的作用下，纵向磁化甚至可完全消失c 第14页/共29页第十四页，编辑于星期六：九点 十分。-当我们把病人放人MR 机时，质子平行或反平行于MR 机的磁场，结果使病人的磁
7、场纵向于外磁场（图a）。-施加与质子进动频率相同的RF 脉冲，则引起两种效应：(1)一些质子吸收能量后使纵向磁化减少(2)质子同步化，开始以同相进动，其矢量也在横向于外磁场的方向上迭加起来，产生横向磁化。-总之，RF 脉冲引起纵向磁化减少，产生一个新的横向磁化 第15页/共29页第十五页，编辑于星期六：九点 十分。弛 豫 现 象（relaxation）RF 脉冲一旦中止，由脉冲引起的系统改变，很快就回到原来静止时的状态，即发生弛豫。新建立起来的横向磁化开始消失此过程称为横向弛豫,纵向磁化恢复到原来的大小这一过程称为纵向弛豫第16页/共29页第十六页，编辑于星期六：九点 十分。中断RF 脉冲后，
8、质子从高能状态返回到低能状态，重新指向上方，结果纵向磁化增加，恢复到原来的数值 第17页/共29页第十七页，编辑于星期六：九点 十分。在RF 脉冲中止后，以纵向磁化对时间画成曲线，就得到T1 曲线。纵向磁化恢复到原来数值所经历的时间，称为纵向弛豫时间，也简称为T1。实际上，T1 并非一个确切时间，而是一个时间常数 第18页/共29页第十八页，编辑于星期六：九点 十分。在RF 脉冲中止后，质子失去相位一致性、失去同步化。当您从上面整体地来看这些失相位的质子时（画在图的下部），就会看到质子如何呈扇形散开。呈扇形散开时，指向同一方向越来越小，因而横向磁化减少。第19页/共29页第十九页，编辑于星期六
9、：九点 十分。在RF 脉冲中止后，以横向磁化对时间画一曲线，就可以得到一条像图上所画的曲线，称为T2 曲线 第20页/共29页第二十页，编辑于星期六：九点 十分。把T1 与T2 曲线连接起来，类似一座具有斜坡的山，登山比滑下去或跳下去所用的时间要长。这有助于记住正常情况下T1 长于T2 第21页/共29页第二十一页，编辑于星期六：九点 十分。小 结-质子像小磁棒。-在外磁场里，质子的排列方式是平行或反平 行于外磁场。-低能状态（平行）的排列方式占优势，因此有较多的质子以此种方式排列。-质子的运动方式与一个旋转着的陀螺受到撞击时的运动相似。这种运动为进动。-进动频率依赖外磁场的场强（它们之间的关
10、 系用Larmor 方程表示）场强越强，进动频 率越高。方向相反的质子，它们的磁力互相 抵消。第22页/共29页第二十二页，编辑于星期六：九点 十分。小 结-因为有较多的质子是沿着与外磁场平行的方向排列，因此凈磁矩纵向于外磁场。-与质子进动频率相同的射频脉冲，能引起共振，把能量传给质子，致使较多的质子处于反平行状态，这就中和抵消了平行状态的质子。结果：纵向磁化减少。-RF 脉冲也引起质子同步、同相进动，结果产生一个新的磁矢量，即横向磁化。第23页/共29页第二十三页，编辑于星期六：九点 十分。小 结 -当中止RF 脉冲后,纵向磁化再次增加，纵向弛豫由时间常数T1 表示，即纵向弛豫时间。-横向磁
11、化减少和消失，横向弛豫由时间常数T2 表示，即横向弛豫时间。-纵向弛豫时间与横向弛豫时间是不同的，不依赖进动.第24页/共29页第二十四页，编辑于星期六：九点 十分。第25页/共29页第二十五页，编辑于星期六：九点 十分。磁共振成像原理-1是利用人体组织中原子核运动所产生能级和相位变化，经过电子计算机运算处理而转变成图像。人体组织中大量存在并能产生较强信号的氢原子核（H）或称质子，具有自旋及磁矩的物理性能。在外加磁场的作用下，质子以一种特定方式绕磁场方向旋转。在经受一个频率与质子自旋频率相同的射频脉冲激发，便引起质子共振，即所谓核磁共振，并发生质子相位与能级变化。在射频脉冲停止激发后，质子的相
12、位和能级又由非平衡状态转入平衡状态。亦即由激发后状态转变为激发前状态。这个过程称为弛豫过程，经历的时间称为弛豫时间（T1和T2）。第26页/共29页第二十六页，编辑于星期六：九点 十分。它反映质子的运动特征。这些能级变化和相位变化所产生的信号均能为位于身体附近的接受器所测得，经过电子计算机的运算处理转变成图像。因此，构成人体组织的磁共振成像的三要素是身体组织中的质子密度和质子弛豫时间常数（T1和T2）。尤其是后二者在成像中起主导作用。因为人休组织之间质子密度的差异仅为10%，而弛豫时间则可相差百分之数百，甚至可以反应分子结构上的差异，这就开拓磁共振成像作为疾病诊断的广阔前景。磁共振成像原理-2第27页/共29页第二十七页，编辑于星期六：九点 十分。谢 谢第28页/共29页第二十八页，编辑于星期六：九点 十分。感谢您的观看。第29页/共29页第二十九页，编辑于星期六：九点 十分。