影响T1、T2的物理因素 ? ? 人体组织中水分子之间是在经常不停地运 动着,间互相碰撞,每次碰撞都使水分子 运动速度及方向有所变化。 每个氢核的小磁场每秒钟也要经历无数次 的波动。因此其共振频率也在经常不停地 变化。 五、影响T1、T2的物理因素 ? 所以组织内由于水分子的剧烈运动,局部 的内磁场是极其复杂的,氢核对这种复杂 的波动的内磁场的反应决定了在 90 °脉冲 停止后其能量丧失的速度,以及相位失去 一致性的速度。 五、影响T1、T2的物理因素 (一)温度的影响 正常体温情况下,水分子的运动频率极快, 远远超出一定场强下质子的Larmor频率。 如果将温度减低,水分子的运动频率减慢, 接近于共振的Larmor频率,使T1弛豫更有效, T1缩短了。 ? ? 五、影响T1、T2的物理因素 (二)大分子的影响 ? ? 水的分子小、运动快,频 率也高。 大分子如蛋白质运动很 慢,在其表面可以吸附 很多水分子,组成水化 层。 五、影响T1、T2的物理因素 (二)大分子的影响 ? 由于体积及重量的原因,大分子的 运动是很缓慢的,远远低于共振频 率,而小的水分子的运动又极快, 远远超过共振频率,但靠近大分子 表面水化层内的水分子其运动速度 大大减慢了,当大分子表面水分子 的运动频率接近于Larmor频率时, T1弛豫有效,T1缩短。如果不一致 时,T1延长。 五、影响T1、T2的物理因素 (二)大分子的影响 ? ? ? 纯净的水分子很小,运动太快,不符合共振频率,因此T1长; 脑脊液犹如纯净的水,其T1长; 但当有梗阻性脑积水时,脑压增高,脑积液透过室管膜渗透到脑 室周围的组织间隙,使水肿区质子所处的环境与脑室内的脑脊液 不同,脑室旁组织间隙内的水处在水化层,水分子围绕髓鞘内的 蛋白分子运动,T1缩短。 五、影响T1、T2的物理因素 (二)大分子的影响 ? 胆固醇是一个中等大小的分子,其共振频率接近于磁共 振扫描机场强下质子的共振频率,故其T1短。 五、影响T1、T2的物理因素 (三)顺磁性物质的影响 ? ? ? 一个元素其外层电子数决定其原子价与化学特性, 外层电子数为双数者,该原子即不是顺磁性的, 在外层中任何一层的电子数为奇数时即为顺磁性 原子; 例如Fe 2+,为非顺磁性的,而Fe 3+ 则为顺磁性原 子; 钆在原子核的外层轨道上有7个不成对的电子, 因此顺磁性很强。 五、影响T1、T2的物理因素 (三)顺磁性物质的影响 ? ? 在正常体温的溶液中,顺磁性的原子或分子与其他 原子及分子一起进行任意的运动,由于它们磁性很 强,很低的浓度对邻近磁性较弱的原子即有较大的 影响。 它们对各种不同频率的波动均起强化作用,包括共 振的Larmor频率在内。 五、影响T1、T2的物理因素 (三)顺磁性物质的影响 ? ? 在此频率条件下促使更多的氢核释放能量,使T1缩 短,如前面所提到的任何频率的波动均可使氢核的 进动频率失去相位一致性。 由于顺磁性原子,对邻近原子的磁场引起了波动, 从而使更快地失去相位一致性,T2缩短。 五、影响T1、T2的物理因素 (三)顺磁性物质的影响 ? ? 急性脑出血时,新鲜血液中所含的血红蛋白中的铁是 Fe2+, 所产生的信号与周围脑组织不易区分; 数日后,在正常体温下,血红蛋白还原成正血红蛋白,其中 的铁为 Fe 3+ ,为顺磁性的,故使 T1 缩短,在 T 1 加权的磁共振 图像上为高信号。 第三节 MRI成像技术 一、空间编码与梯度磁场 ?在磁共振成像中怎样选定 层面,又怎样确定一个层 面中各个体素内氢质子的 密度以及其位置,这就需 要在静磁场内沿X-Y-Z-轴 三个互相垂直的方向各附 加一个梯度磁场来完成, 我们称之为Gx,Gy,Gz。 一、空间编码与梯度磁场 ? ? 这就像将三角钢琴的 88 个键盘看成是从 长到短排列成梯形的 88 根琴弦,琴弦的 长度与声音波长的关系和磁场强度与质 子共振频率的关系相似,于静磁场内叠 加这样的梯形磁场或梯度磁场,其强度 远远低于静磁场的强度。 它启动的时间必须与射频脉冲相配合。 (一)层面的选择 ? ? ? 在磁共振成像中有两种方法进行层面选择; 一是二维成像(2-D),又称选择性激励,是最 常见的选层方法; 一种是三维成像(3-D),又称体积成像,即在 给射频脉冲激励时,不施加梯度磁场。因此整个 解剖部位受到激励,层面的形成是在图像重建过 程中进行的。 (一)层面的选择 ? 做横断层成像是沿人体长轴( Z- 轴)在静磁场内 加一梯度磁场,称Z轴梯度(Gz),使磁场强度从 足侧向头侧逐渐增强。梯度磁场的场强很弱,每 1cm场强改变只为 0.0001 T。在1.0T的扫描系统 中,每cm的改变只是0.01%。 (一)层面的选择 ? ? 有了这样的梯度磁场,就可以对人体内的氢质了 做空间编码。 质于的共振频率与它们在梯度磁场内的位置有关。 (一)层面的选择 ? 例如将受检部位头,置于 1.0T的静磁场的中央,由 于靠足侧磁场弱,靠头侧 磁场强,如果射频脉冲频 率为42.6MHz,那么只有在 1.0T处的一个层面内的质 子能受激励,邻近层面内 的质于不受激励。这样就 可将组织内各层面分开。 (一)层面的选择 根据Larmor公式,质子进动频率与磁场强度成正 比(ω 0=γ B0); 在实际应用中允许 ω 0 有一个偏差范围± Δ ω , 即带宽; 在射频脉冲作用时只有符合 ω 0 ± Δ ω 范围内的 质子才受激励,产生磁共振的信号; ? ? ? (一)层面的选择 ? 每个层面厚度取决于梯度磁场的强度与射频脉冲的带宽。 不难理解,当Δ ω 不变,梯度磁场越强,层面的厚度越 薄,反之层面越厚。当梯度磁场恒定,Δ ω 越大,层面 厚度越厚,Δ ω 越小,层面越薄。 (一)层面的选择 在图a与c,使用了同一带宽的RF