医工互联

 找回密码
 注册[Register]

手机动态码快速登录

手机号快速登录

微信登录

微信扫一扫,快速登录

QQ登录

只需一步,快速开始

查看: 200|回复: 0
收起左侧

磁共振成像MRI原理简述

[复制链接]

  离线 

发表于 2022-9-19 19:48:35 来自手机 | 显示全部楼层 |阅读模式 <
1.信号的产生
无外加磁场:质子微观磁向量之和为0,即宏观磁向量 \vec{M} 为0
平衡态——施加外部磁场 \vec{B_{0}} :质子正向或反向指向磁场方向,以拉莫方程 \omega_{0}=\gamma B_{0} 进动,除去两两抵消的部分,小部分剩余质子进动构成宏观磁向量 \vec{M_{Z}} ,而磁向量的横向分量四散分布,所以没有 \vec{M_{xy}} 。虽然 \vec{M_{Z}} 依赖于 B_{0} 和质子浓度,但是由于其值过小,所以需要射频波来偏转至xOy平面。
激励——施加旋转磁场 \vec{B_{1}} : \omega_{\gamma}=\omega_{0} ,产生共振,此时\vec{M}的运动为双重进动,即以 \omega_{0}=\gamma B_{0} 绕Oz进动且以 \omega_{1}=\gamma B_{1} 绕Ox进动,合成一个螺旋状运动轨迹。90°的射频脉冲,会使 \vec{M} 以双重进动倒向xOy平面,而180°的射频脉冲会使 \vec{M_{Z}} 彻底反向变为- \vec{M_{Z}} ,这两者可以通过脉冲施加时长或强度来调整。此处以90°射频脉冲为例,实际上完成E1至E2的能级跃迁及自旋的相聚。
弛豫——激励结束后,质子逐渐回到平衡态。一方面,完成E2至E1的能级跃迁即纵向弛豫/T1弛豫/自旋-晶格弛豫;另一方面,完成自旋的快速相散即横向弛豫/T2弛豫/自旋-自旋弛豫。由于质子的弛豫,磁共振线现象得以被观察。对于纵向弛豫( \vec{M_{Z}} 的再生),其恢复过程为递增的指数函数,T1则为回复完成63%所需时间,与物质的分子结构、分子碰撞频率、固液状态等因素有关,且与 \vec{B_{0}} 成正比;对于横向弛豫( \vec{M_{xy}} 的减少),其恢复过程为快速下降的指数函数,2T2则为横向磁性减少83%所需时间,与分子结构、固液状态等有关。另外需要注意的有两点:一是由于分子环境造成的磁场非均匀性,质子的进动频率相对于 \omega_{0} 会产生偏差,这也与T2有关;二是横向弛豫比纵向弛豫快得多。
2.信号的测量
T2*→T2信号:xOy平面旋转的 \vec{M_{xy}} 感生的磁场为自由感应信号FID,经过接收线圈可转化为电信号,即以T2*为指数的正弦衰减函数。T2*<T2,象征了前文所述分子环境造成的磁场非均匀性(非恒定)及 B_{0} 自身造成的磁场非均匀性(恒定)所导致的FID信号衰减加速。为准确测量T2,我们需要通过自旋回波序列等方式消除这一影响。
自旋回波序列: TE回波时间,TR重复时间。通过在TE/2时刻施加180°的射频脉冲,在TE时刻完成回波,从而消除 B_{0} 自身造成的磁场非均匀性,得到质量极佳的图像。又因为横向弛豫比纵向弛豫快得多,这一序列对纵向弛豫的影响可以忽略。这一序列的缺点主要是速度较慢。
参数的调制:TR决定T1的权重,TE决定T2的权重,调整两者数值可使T1/T2/质子密度中其一的对比度占优。其中,T1加权短序列——短TR短TE,T2加权短序列——长TR长TE;质子密度加权序列——长TR短TE。
磁共振信号公式
S _ { s e } = \rho L ( T R / T _ { 1 } ) \cdot T ( T _ { 2 } / T E ) f ( v )\\
3.信号的空间编码和图像重建
空间编码:选片梯度场选择切片,相位编码梯度场在切片内选择行,频率梯度场在切片内选择列。其中,相位编码梯度场施加一段时间后停止, 留下一定的相位差而频率回到 \omega_{0} ,而频率梯度场需要同时测量频率以防止回到 \omega_{0} 。从而可以得到频率和相位编码的切片的矩阵,实现了每一个体素的空间定位。
图像重建:频率域/K空间→傅里叶反变换→空间域


参考文献:《深入了解MRI基础(第6版)》B.Kastler等著。

来源:https://zhuanlan.zhihu.com/p/351129138
免责声明:如果侵犯了您的权益,请联系站长,我们会及时删除侵权内容,谢谢合作!
回复

使用道具 举报

提醒:禁止复制他人回复等『恶意灌水』行为,违者重罚!
您需要登录后才可以回帖 登录 | 注册[Register] 手机动态码快速登录 微信登录

本版积分规则

发布主题 快速回复 收藏帖子 返回列表 客服中心 搜索
简体中文 繁體中文 English 한국 사람 日本語 Deutsch русский بالعربية TÜRKÇE português คนไทย french

QQ|RSS订阅|小黑屋|处罚记录|手机版|联系我们|Archiver|医工互联 |粤ICP备2021178090号 |网站地图

GMT+8, 2024-11-10 00:54 , Processed in 0.258558 second(s), 58 queries .

Powered by Discuz!

Copyright © 2001-2023, Discuz! Team.

快速回复 返回顶部 返回列表