实验8 核磁共振基础及成像原理

核磁共振成像学实现物体内部物质的成像,具有广泛的应用.其中最为广泛的应用是在生物医学领域.目前医院用于人体成像的核磁共振成像仪器磁场在1.5T.我们实验室的仪器磁场在0.5T左右.可用于芝麻,花生,黄豆类样品的成像.也可以做大量教学上的原理性实验.

• 本实验位于恒隆物理楼153室，由姚红英，王熠华，张成等老师负责教学。

• PPT课件请见课程微信群和学习通
• 建议阅读:mri常规技术和新技术.pdf，网上广泛流传的电子书，前几节介绍核磁共振的原理很清楚，图很好
• *医学物理实验mri选做内容

• NMI20Analyst 台式核磁共振成像仪、大豆油、芝麻、试管等。
• 

主要技术参数：

• 主磁场：采用0.53Tesla永磁体，相当于质子共振频率为22.5MHz的磁场强度；
• 标准φ15mm样品空间
• 成像质量：图像信噪比>60dB，图像线性度（x, y, z三个方向）>90%,空间分辨率>0.1mm；
• 射频场：射频脉冲发射频率范围为5MHz-30MHz；
• 磁体控温：腔体控温精度为32±0.01℃（正常开机5小时后）；
• 磁极直径：165mm；
• 磁极间隙：35mm；
• 磁场均匀度：15.0ppm（10mm×10mm×10mm）；
• 样品直径： 10mm（样品管外径尺寸）标准粉末样品、液体、固体样品均可使用；
• 分析目标核：能准确测量1H核的T1和T2驰豫时间；
• 射频功率放大器：峰值输出平均功率：大于25W，线性失真度<0.5%，占空比＞10%；
• 操作软件：具备标准的驰豫时间测量程序，并可与WINDOW操作系统兼容。
• 谱仪(DDS频率发生和控制卡、DAC梯度控制卡、ADC信号采样卡)：
• 12bit数据采样，数字化接收机；
• 数字化频率源，直接输出核磁共振所需要的波形；
• 采用先进硬件研制的脉冲序列程序库可实现复杂的实验。DDS频率源：10KHz～120MHz可调,可提供Sinc 、Gauss幅值、频率可调的激励软脉冲

• 通过本实验可以掌握MRI基本原理，了解几种成像参数对图像的影响。

• 什么是核磁共振现象？
• 什么是磁化强度矢量M ？
• 什么是弛豫过程和弛豫时间？
• 什么是自由感应衰减（free induction decay）信号(FID信号)和自旋回波信号(SE信号)？
• 磁共振成像的简要过程包括哪几个步骤？

1：用标准油样测定系统参数

1.1测定共振频率；

1.2测定90和180硬脉冲参数。

2：样品（小鼠大脑等）的弛豫时间T2和T1测定

2.1 自旋回波的观测；

2.2 横向弛豫时间T2的测量；

2.3 纵向弛豫时间T1的测量。（选做）

3：样品（小鼠大脑等）的磁共振成像

3.1 成像参数设置;

3.2 T1和T2加权像测量。

• 按照实验报告纸的格式完成一、实验目的、二、实验原理思维导图、三、实验仪器及实验内容、四、实验记录、五、数据处理和分析（作图纸请另附）、六、实验结论
• 下次来做实验时交给指导老师。

mri参数对比度及加权像条件

T1对比度

为了产生T1加权像，TR值选得等于组织的T1值，在组织恢复到磁化强度的63%时图像就被快摄下来

       两种组织之间T1对比度的形成

质子密度对比度 TR为三倍的T1,可以产生质子密度对比度

       质子密度对比度的形成 

T2对比度

选择长TE就会得到T2对比度，但要兼顾信号强度

       T2对比度的形成

加权像的条件

单个组织的亮度和不同组织间的对比度是由TR和TE之间的关系以及组织的基本特性(即质子密度、T1和T2)所决定。在大多数MR图像中，对比度并不是由某一组织特性决定的，而是由三个组织因素共同决定的。 同一时间，具有最短T1的组织却具有最大的磁化，所以具有短T1的组织在T1加权像中是亮的

• T1加权像的条件

短TR 和短TE

• T2加权像的条件

长TR和长TE

• 质子密度加权像的条件

长TR和短TE

图像的亮暗 信号的强弱

• 体素大小 增大
• 重复时间 加长

图像的清晰度 信号噪声比

• 体素大小 增大
• 采集次数 增加
• 相位编码数 增加

空间分辨率

• 降低层厚
• 增加采样点数
• 增加相位编码数

对固定大小的成像样品而言,视野越大,样品在图像中越小.

• 梯度场与图像形状的关系

图像的宽度

• 与采样谱宽SW成反相关

• 与频率编码梯度成正相关

图像的高度

• 与相位编码数成反相关

• 与相位编码时间D1成正相关

• 与相位编码梯度成正相关

• 熊国欣, 李立本. 核磁共振成像原理. 北京: 科学出版社, 2007, 8
• 俎栋林 . 核磁共振成像学. 北京:高等教育出版社, 2004, 1
• 赵喜平. 磁共振成像. 北京: 科学出版社, 2004, 11
• Perry Sprawls( 黄诒焯翻译）. 医学成像的物理原理. 北京：高等教育出版社, 1993，建议阅读MRI这章

老师，我对为什么选择软脉冲作为MRI成像的射频脉冲很感兴趣，在查阅相关资料时，发现大多数资料都会提到说“软脉冲频带较短，边缘陡直，有很好的选择激励性”，请问什么是“选择激励性”？——魏依绸13301050253

“选择激励性”就是可以激发较小范围的样品产生工作信号。在选层梯度场作用下，磁场有个小的变化范围，共振的条件是射频场频率和磁场一一对应，如果射频脉冲的频率范围很窄，就可以选出一个较薄的层面了（只有这个层面产生共振信号）。——姚红英