大型儀器上崗證磁共振mri技師上崗證書培訓

1、第1章磁共振成像的物理學基礎(chǔ)磁共振成像的物理學基礎(chǔ)1磁共振成像的起源及定義磁共振成像的起源及定義磁共振成像（MRI）是利用射頻（RF）電磁波對置于磁場中的含有自旋不為零的原子核的物質(zhì)進行激發(fā)，發(fā)生核磁共振，用感應(yīng)線圈采集磁共振信號，按一定數(shù)學方法進行處理而建立的一種數(shù)字圖像。1946年美國教授同時發(fā)現(xiàn)了核磁共振現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)在物理、化學、生物化學、醫(yī)學上具有重大意義。。1946～1972年NMR主要用于有機化合物的分子結(jié)構(gòu)分析，即磁共振波譜

2、分析（MRS）。1971年美國紐約州立大學的達曼迪恩教授在《科學》雜志上發(fā)表了題為“NMR信號可檢測疾病”和“癌組織中氫的T1、T2時間延長”等論文。1973年美國人Lauterbur用反投影法完成了MRI的實驗室的模擬成像工作。1978年英國第一臺頭部MRI設(shè)備投入臨床使用，1980年全身的MRI研制成功。1.1.2.11.1.2.1磁共振磁共振影像影像的特點的特點多參數(shù)成像，可提供豐富的診斷信息；高對比成像，可得出祥盡的解剖圖譜；任

3、意層面斷層，可以從三維空間上觀察人體成為現(xiàn)實；人體能量代謝研究，有可能直接觀察細胞活動的生化藍圖；不使用對比劑，可觀察心臟和血管結(jié)構(gòu)；無電離輻射，一定條件下可進行介入MRI治療；無氣體和骨偽影的干擾，后顱凹病變等清晰可見。1.1.2.21.1.2.2磁共振成像的局限性磁共振成像的局限性呈像速度慢；對鈣化灶和骨皮質(zhì)癥不夠敏感；圖像易受多種偽影影響；禁忌證多；定量診斷困難。1.21.2原子核共振特性原子核共振特性1.2.31.2.3核磁共振

4、現(xiàn)象核磁共振現(xiàn)象共振是一種自然界普遍存在的物理現(xiàn)象。物質(zhì)是永恒運動著的，物體的運動在重力作用下將會有自身的運動頻率。當某一外力作用在某一物體上時，一般只是一次的作用而沒有共振的可能，當外力是反復(fù)作用的，而且有固定的頻率。如果這個頻率恰好與物體的自身運動頻率相同，物體將不斷地吸收外力，轉(zhuǎn)變?yōu)樽陨磉\動的能量，哪怕外力非常小。隨時間的積累，能量不斷被吸收，最終導致物體的顛覆而失去共振狀態(tài)。這個過程就是共振。質(zhì)子在一定的磁場強度環(huán)境中，它的磁矩

5、是以Lam頻率作旋進運動的，進動頻率是由磁場強度決定的。所以，進動是磁場中磁矩矢量的旋轉(zhuǎn)運動，而單擺運動是重力場中物體的運動，原理是相同的。進動的磁矩，如果把三維的旋轉(zhuǎn)用透視法改為二維運動圖，就更清楚地看到它與單擺運動是極其相似的。當在B0作用下以某一恒定頻率進動的磁矩，在受到另一個磁場（B1）的重復(fù)作用時，當B1的頻率與Lam頻率一致，方向與B0垂直，進動的磁矩將吸收能量，改變旋進角度（增大），旋進方向?qū)⑵xB0方向，B1強度越大，進

6、動角度改變越快，但頻率不會改變。以上就是原子核（MRI中是質(zhì)子）的磁角動量在外加主磁場（B0）的條件下，受到另一外加磁場（B1）的作用而發(fā)生的共振現(xiàn)象，這就是磁共振物理現(xiàn)象。1.3.11.3.1弛豫過程弛豫過程1.3.1.1弛豫弛豫原子核在外加的RF（B1）作用下產(chǎn)生共振后，吸收了能量，磁矩旋進的角度變大，偏離B0軸的角度加大了，實際上處在了較高的能態(tài)中，在B1消失后將迅速恢復(fù)原狀，就象被拉緊的彈簧“放松”了。原子核的磁矩的弛豫過程與之

7、有許多相似之處，原子核發(fā)生磁共振而達到穩(wěn)定的高能態(tài)后，從外加的B1消失開始，到回復(fù)至發(fā)生磁共振前的磁矩狀態(tài)為止，整個變化過程就叫弛豫過程。弛豫過程是一個能量轉(zhuǎn)變的過程，需要一定的時間，磁矩的能量狀態(tài)隨時間延長而改變，磁矩的整個回復(fù)過程是較復(fù)雜的。但卻是磁共振成像的關(guān)鍵部分。磁共振成像時受檢臟器的每一個質(zhì)子都要經(jīng)過反復(fù)的RF激發(fā)和弛豫過程。弛豫有縱向弛豫和橫向弛豫之分。1.3.1.2縱向弛豫縱向弛豫縱向弛豫是一個從零狀態(tài)恢復(fù)到最大值的過程

8、。磁矩是有空間方向性的，當人體進入B0環(huán)境中以后，數(shù)秒或數(shù)十秒鐘后將形成一個與B0方向一致的凈磁矩，我們稱其為M0，B0方向是一條空間的中心軸線，我們定義它為縱軸。在外加的RF（B1）作用下，B0將發(fā)生偏離縱軸的改變，此時B0方向上的磁矩將減少，當B1終止后，縱軸（B0軸）上的分磁矩又將逐漸恢復(fù)，直至回復(fù)到RF作用前的狀態(tài)，這個過程就叫縱向弛豫，所需要的時間就是縱向弛豫時間。由于要使縱向磁矩恢復(fù)到與激發(fā)前完，全一樣的時間很長，有時是一個

9、無窮數(shù)。因此，我們?nèi)藶榈匕芽v向磁矩恢復(fù)到原來的63%63%時，所需要的時間為一個單位斷變化的梯度磁場與對應(yīng)變化的RF發(fā)生放大器配合，將達到空間定位的目的。根據(jù)梯度磁場的變化來確定位置時，不需受檢病人的移動，這是與CT成像明顯不同。梯度磁場性能是磁共振機性能的一個重要指標，它可提高圖像分辨能力和信噪比，可做更薄層厚的磁共振成像，提高空間分辨率，減少部分容積效應(yīng)。同時梯度磁場的梯度爬升速度越快，越有利于不同RF頻率的轉(zhuǎn)換。1.4.1.2層面

10、選擇磁共振成像是多切面的斷層顯像。要使某一段大塊的人體組織分層面顯示，就要進行層面定位，人為地分解組織器官成為許多具有一定層厚的斷面。橫軸位（Gz）、失狀位（Gx）和冠狀位（Gy）的梯度磁場可作為層面選擇梯度場，根據(jù)要求做矢狀面、冠狀面還是橫斷面，只要通過電腦控制啟動某一軸上的梯度場即可。如果采用第一層對應(yīng)梯度強度和頻率的RF激發(fā)，RF停止后出現(xiàn)的具有特定頻率的回波信號，將被計算機認為是第一層面質(zhì)子的信號，然后再采用第二層對應(yīng)頻率的RF

11、激發(fā)，如此重復(fù)，至最后一層，可以達到層面選擇的目的，所以MRI做任何斷面都不需移動病人，只是啟動不同的梯度場即可1.4.2MRIMRI斷層平面信號的空間編碼斷層平面信號的空間編碼以上僅對不同層面進行分辨，出現(xiàn)的回波信號僅僅為一個層面的總和。一個層面中有128256或256256個像素，如何分辨？對一個層面而言，平面上位置有左右和上下不同，可以再用相位和頻率兩種編碼方法來實現(xiàn)定位。層面分辨梯度是Z軸方向的話，我們可以在Y軸的上下方向上施加

12、第二個梯度磁場，將上下空間位置的體素用不同相位狀態(tài)來分辨，我們稱這個梯度磁場為相位編碼梯度磁場。一個128256矩陣可用128種不同相位來編碼，這時成像時間就與相位編碼數(shù)直接相關(guān)。這樣，我們用梯度磁場使層面的Z軸上和上下的Y軸上均有不同。但是，此時某一次ＲＦ激發(fā)后的回波仍是左右方向上一排像素（128或256個）的總和，這一排如何分？這一排像素要用頻率編碼的方法來區(qū)分，在一個RF激發(fā)停止后，立即在這一排像素所在方向上再施加另一梯度磁場，稱

13、為頻率編碼梯度磁場。使這一排上不同像素的質(zhì)子在弛豫過程中出現(xiàn)頻率不同，計算機可以識別此頻率的差異而確定不同質(zhì)子的位置。頻率編碼與成像總時間沒有直接關(guān)系，故頻率編碼上的矩陣點數(shù)一般都為256。層面梯度、相位編碼梯度和頻率編碼梯度的時間先后排列和協(xié)同工作，可以達到對某一成像體積中不同空間位置體素的空間定位。由以上可知，一次RF激發(fā)是對某一層面中的某一排（一般256個）像素的同時激發(fā)，而且要間隔一個TR時間后再進行該層面下一排像素的第二次激發(fā)

14、，時間就與TR、層數(shù)、像素數(shù)有關(guān)。這個定位過程是一個反復(fù)的過程，較CT的定位更復(fù)雜。1.4.3MRMR圖像重建理論圖像重建理論1.4.3.1K空間填充技術(shù)一次RF激發(fā)是相同相位編碼位置上的一排像素的同時激發(fā)，這一排像素的不同空間位置是由頻率編碼梯度場的定位作用確定的。因此，相位和頻率的相對應(yīng)就可明確某一信號的空間位置。所以，在計算機中，按相位和頻率兩種坐標組成了另一種虛擬的空間位置排列矩陣，這個位置不是實際的空間位置，只是計算機根據(jù)相位

15、和頻率不同而給予的暫時識別定位，這就是“K空間”。K空間實際上是MR信號的定位空間。在K空間中，相位編碼是上下、左右對稱的，從正值的最大逐漸變化到負值的最大，中心部位是相位處于中心點的零位置，而不同層面中的多次激發(fā)產(chǎn)生的MR信號被錯位記錄到不同的K空間位置上。由于一排排像素的數(shù)量在同一序列中總是恒定的，使頻率變化范圍也恒定，某一排像素的頻率編碼起始頻率低，則最末一個像素的終末頻率也低。在K空間上相位變化的對稱性的前提下，導致處于K空間頻

16、率坐標的中心位置的中等頻率值的像素會最多，總的合計信號強度將最大。所以，K空間中心位置確定了最多數(shù)量的像素的信號，在傅利葉轉(zhuǎn)換過程中的作用最大，處于K空間周邊位置的像素的作用要小很多。在K空間采集中，頻率和相位編碼的位置一一對應(yīng)，雖然圖像信號采集的矩陣為128256或256256，但K空間在計算機中為一個規(guī)整的正方形矩陣。如前所述，處于K空間中心區(qū)域的各個數(shù)值對圖像重建所起的作用要比周邊區(qū)域的更大，所以，在非常強調(diào)成像時間的腦彌散成像、