磁共振成像基本知识 连云港市第一人民医院神经科 何效兵 磁共振成像基本原理 磁共振(Magnetic Resonance)是置于磁场内的某些物质,其原子核吸收和发射出物定频率的射频能量现象,其吸收和释放射频能量的频谱决定于所观察的原子核及其化学环境。 磁(Magnet)有三种含义: 1. 磁共振成像必须有一个较大的磁体产生强大的静磁场(β ),常说的 0.3T、0.5T就是指 β ,β 恒定不变。 2. 成像必须在β 上按时叠加另外小的梯度磁场与射频磁场。 3. 运动的质子自旋产生自旋磁场。 共振(Resonance)是宏观世界常见的现象,在微观世界中,核子间能量传递也存在共振现象。 一、 磁共振现象 原子核内的质子和中子都有角动量和自旋的特性,成对的质子和中子的自旋作用可相互抵消,能够形成 MR的原子核其质子和中子必须为奇数,这样才具有净负荷和角动量,由于净负荷和角动量二者的结合,原子核具有磁偶极子的特性。人体中水的成分占60%,因此,目前临床磁共振成像实际为氢质子像。 可以把奇数的质子或中子所形成的偶极子看成是自由悬空的小磁棒,沿其磁轴快速旋转,在没有外加静磁场的作用下,人体中氢核是杂乱无章地沿着自身的轴不断自旋的,当处于静磁场中时,低能状态下的氢核沿外加磁场方向排列,产生净磁化,但自转的氢原子由于力偶的作用,其自旋轴则沿着外加静磁场方向不停地作陀螺样旋转,这一运动被称为进动(而少数高能态氢核取反向),通常把静磁场方向在扫描机内相当于人体的纵轴。氢原子本身的自旋轴与外加磁场方向的夹角为进动角,进动频率 ω 与外加磁场 β 成正比,由Larmor频率决定,其公式为:ω =γ ×β (ω ——进动频率;γ ——旋磁比常数;β ——静磁场场强)。ω 称为Larmor频率,也是氢原子核的共振频率;γ 为一个常数,氢核的旋磁比为42 . 58MHz/T,如果知道 β ,就可计算出 ω 。如:0.5T场强 ω 为42. 58×0.5=21 . 29 MHz,静磁场恒定时,Larmor频率也是恒定的。 在均匀磁场内,每一个质子的进动速度相同,但并不同步,即它们彼此不在相同的期相内进动,因此垂直于 β 的磁矢量呈任意排列,且被消除。因而在这种平衡状态下,无横向磁化,只有与 β 方向一致的纵向磁化。 当我们外加一个射频脉冲(RF)于磁场内的一群质子上,而脉冲频率又恰好等于 Larmor频率,那么处于静磁场中的氢原子就会产生共振,氢质子吸收能量后发生两种变化:第一,使质子都处在同一...