34 体智GT与腐对深 最帽 相位 实日 虚图 + 时同 的互 数率 图2日白由感雷复浴培9。A:过频称中后，净圆化失量M相对于时间的的数，接为白 由略山良请FD。它与领移年产生的常肉图化天量星正比.当加阳”缘中时，FD最大 目：闭A经桥叶转视后的常帽和相植.两计转供巴段字化达窗共报FD洁号从时阳成函数， 变为颗率的藏。正交纸题阶获滑的德号，以发机如紧率如m为中心进厅显示，m下方 和上方Ny0t频率效墨内的频率，分足显示的最)和景大戴率。由于习惯上的因来. 低獭阳分位于右边，高顿部分位于在左边， 质子的共振频率存在差异。表达频率差的常用尺度 赖率比水进动颜率每周期慢6.7ms(1/150Hz)。在 是百万分之一(ppm),它是所观察共振频率与参班领【.0T桥强下，每隔6,7ms脂防和水都位干同相位 率间的相对值。这种形式表达的顿差异，移为化学 在1,5T的MR系统内，每隔4.5m以1/225Hz)出现 位移。品然参照频率可任意透择，但常用©：为参 同样的循环。而对于3.0T的MR系统，它循环的时 風频率。用Pm表达的主要优势是，顿率差异不受 间为2.25ms图2-11)。前面提到3.5pm的化学包 B。的影响。在任何藏场强度下，水和脂肪的化学位移是个近似值。脂防的磁共探信号包括脂防分子内 移频率差大约为3.5m,脂防的频常箱低。1.5T所有氢质子的信号总和.特定的化学成分例知经链 场强下，颜率差为225Hz,而3.T场强下，领常差是饱和的还是不饱和的.烃雄的长度)会影响这些化 为450Hz圈2-10). 合物确切的共振顿串。3.5ppm的差异可适合于体 在旋转坐标系中，可显示水和酯肠的化学位移 内主要的脂斯组织。不同分子环境中的化学位移差 差异，例如，150Hz的顿率差异，意味着南防的进动 异是MR波语成像的基础，这些将在MR被语减像 部分中详细讲述。 地豫 如前所述。可以用能量转换的原理分析MR的信 号检测。跑蒙是自旋原子核释放出它们新吸收射颗能 量的过厚。与能量吸收一样，电障是磁共景的基本过 程，它是提供图像对比的主要机制，后面详细讨论。在 磁共振的能量吸收过程中，氯质子吸收特定顿率射颜 脉神的能量。多余的能量打酸了膜登场和逆磁场方向 排列氨质子间的平衡状态。在受到激励后则发生楚像 围2-9二左图和深琴右形式，所指还时间安化的安 现象，即白旋原子核通过自然发生的过程释放出所吸 形，振绿是技形距离其甲均情宝量大安具，团明购是皮形完 成一家婚怀新常的时间。表的领军是周用的孕致。相位或相位 收的能量，概复到初始状态。尽管单个氢质子吸收能 差是档速皮形相划于想位置左带中的勇二个装，右丽中 量，但电像时向是对整个样本的统计学或平均测量： 的水平的的恤移。左配中苏网个表形具有相同的极解和图雨 也就是说，范豫时间是对肝或牌等个样本的测量， 联率图，但有需/2或90的相灯差 而不是指器官内单个的水或斯肪分子。可鞠量两种地
第2章磁类振成像的兼理和丝用35 态时M平行于B。,吸收能量后M餐转至横向平面， 15T 3.0T T1池像提供了评价氢质子释成能量面恢复初始状态的 方法。如镇加90°林冲，M,的变化如图2-了所示，肤 冲停止时设有纵向随化矢量。面后，随着氯质子释故 能量，纵向随化矢量逐渐恢复《图2-12)。纵向磁化按 450Hz 罪指数关系进行恢复，它的族复速度可以采用T1相对 于时同的常数进行捞述。在3倍的T1时间后，M恢复 到它藏时林冲前初始值M,的95%。它的名称“自旋 晶格”指的是受激发的氯质子（自旋）。将能量传递始 3.5pcm 3.5ppm 国围环境（晶格），而不是传递给其他自旋核。此能量 图2-01,5T(左和3,0T《右图场强下水和防的增线，水 不会造或白旋的澈附。 和如方共服编率的著异大约为3.5ccm,它的把划值相当于 传递到周围环境的能量有非常重要的作用。如果 1.5T话063M7下的225203,0T强128Mz的450H也. 不新炮，咖共叛颗率的射颊脉冲，就不会发生抛像。 可以采用微现和宏观方式剩述这个饲题。微观上，低 能态的氢质子吸收射额能量，高能态的氯质子也不断 释校能量。因为连续发射的能量，两种能态转化的氢 质子群逐渐相等。当达到平衡时，就不再表现出能量 像时间，分别称为T1和T2。这两种差豫时间都反姨 的变化，这种情况被称为饱和。宏观上，M逐渐旋转 激发后氯质子进行白发性能量传遍的过程，但二者能 匠纵向磁化矢量逐青变小，当它接近于零时氢质子群 量转化的最终结果并不问。 的差异消失。因为没有净运化矢量，而且氯质子在横 向平面内的运动设有一致性，也就设有信号产生。在 T1地檬和饱和 达到饱和前，这些氯质子眸只伦吸收有限的能量。 T1跑像时间是指在数发脉冲停止后，M的z轴分 在MR检查中，著要以一定的时间间隔反复对氢 最恢复到其初始值的63%所需要的时间。它也被称为 赁子群笼加射颜琳冲。脉神之阀的时问间隔可以使激 自製品格跑豫时间或蚁向选豫时间。如前所述，平衡 发状态的氢质子释技能量(T1驰豫)。随着氢质子将能 2-11解防0水内深要子圆动 由于两者饲3.50T的量率差，豹斯 内复医子苏进动顺率比水的家质子 量。以水的过动原率为整潮的旋预 坐都系中，防的宝周子与水的家 质子处于四拉和反6新中， 在射第冲始，两购质子处于同 相A,.制纪y间后，它门的相 差为180日》，燃后是圆相C, 而盾又足相老180°的去相0D1, 之后又异网相立E).所在全结 号中本作用有周用性变化，数决于 采集唐号的时闻，在1,5T到，圆 相应对同点为C(A).4.5C00 0佑m而反相38时克为2.2西 阳和6.5D06,在3,0T时，相 位的时间点为0.2，和4.5m8.香 反相0的时有点为1.12和3.4Ts
36 体都GT与用对原 (4)柱加射颜球冲的速度TR): 10 096 (5氢质子释放能量的效率(T1范檬时间)， 0 在很多MR检查，例如常规育，同波和梯度回波 0 中。由于篮加很多的射频脉冲，面脉冲之间的重复时 M: 间TR常不能完全恢复，这样就存在着稳态的M值。 为了在数据采集前使组织达到稳态，需要在主要林冲 前能加轴尉的脉冲，这控脉冲称为准备状冲或哑林冲， 它们所产生的信号常可忽略不计，在扫描过程中，这 你准备脉冲保证每次测量的M都有相同的大小， 2T1 3T1 TR 腕所述，自旋品格塑豫反肤登素发的氢质子将 能量转移到周围品格的过经。此能量传递的关健是受 图2-12T1妇豫进线.在90°财据感冲后，没有向厘化天 散发氢质子用近分子的某些运动类如旋转或最动的 厦。限快。质子按精T1想常择服能量，纵内篮化矢量开为 恢复，新着更的家质子逐来择皮度量，递化矢量的z轴分 引有飘率1，与氢质子的共探颜率如相接近。的越接 是M,会核想更大的部分。量挥，党全核夏至可必的净蜀化天 近如。·分子运动容易吸收能量，衡量传速越快，氯 量.M,/M随时间TR的变化，星指数关系增长，此过径递 质子群划更快地恢复平衡状态，组织中的蛋白质和可 时气常数为T1,白复一是格射深时间，也减是机，核复)切 能的金属离子，会明显影响周有频率，·金属离子 的值63%所需要时国. (例如铁或锰)有较大的蓝矩，可影响局部磁场。然 不同组织的蛋白质结构不同，但大都分蛋白质分子旋 转或振动的因有频率，约为1MH2。这样。当(B,更 高赋共振顿军⊙，更高时，它与，的差值菌大，能 量释放到周围环境中，可重新建立氢质子件间（上定态 量传递效率下降，这样T1时间延长。这就是T1随颜 和下旋态)的花异，这样在下次林冲时就可以发生能量 率变化的机理，或者说。T1随场强的增大而延长，这 吸收。宏翼上，随着能量的逐新释放，M向它的初始 也是高场强B。不一定能产生更大信号的原因，因为 值M,选行恢复。由于M是信号的最终来源，如果释 T1时间延长而更容易适成饱和。 放更多的懂量，下次射频琳神就可以产生更强的信号。 实际应用中，连续射顿脉冲之同的时间间隔。通 T2池豫，T2孢豫和自旋回波 常不能够使T1完全龙像，这样M不能完全核复到M,: T2跑豫时间是指M的横向分量不可逆性地衰减 完全生豫院所能加的下一个射频球冲会使M旋转到栈 到其初给值37%时所看的时间。也称为自旋一自旋跑 向早面，但较第一个射额脉冲所产生信号的虽度小。 豫时间或横向泡陵时河。如前所述，平衡态时，位于 下面列出此情况的要点（图2-13： (B,方向，x了平面内没有M的分量。仪纸轴方向 (施加90”射颜林冲。M旋转到横向平面， 存在氢质了运动方式的致性。如图2-7所示，吸收 (2)重复时间(TR)后，T1还不能完全范豫，此时 的拟向陆化矢量M'小于M, (3随加第二次射频林冲。M°旋转到横向平面： (4)第二个TR后所恢复的M”小于M”,阻是它 的差小于M和M”之差， 重复几次后，M在每次射频脉神前可恢复到相同 907 时 90 的大小，也藏是，M达到稳态。通常，M的稳态值取 酒 TA 冲中 决于5个参数： (1)主磁场B,B。感大M够大： M (2)产生M的氢质子数（单位体积的组织内，也称 氧质子密度)： 图2-1390°时0我冲零，山同宽化实量以T1规凌释核短 (3)氢质子所玻收能量的大小脉冲的角度或想转 如果连实射缘中之阿的封间T日不足以使争雪比天题M完拿 依是，都么下次脉中别只能出现M',再一次T户后，只毫出 角)： 现”.M”小于M,目它门的老小于M和M”之差
第2章城共所成像的原理剂应用37 0°射额肤冲能量后，M,全那旋转至xy平面内，这 样膝神结束时，横向平面内就出现相位一致性，而后， 此相位一致性随时向逐浙消失，同时氢质子释放能量 并重新沿B,方向排列。相位一致性的清失可形成前述 的D信号。当相位一致性完全消失时，M在xy平 面内的分量也藏小至零。T2或T2装像就是横向险化 矢量逐渐清失的过程， 通过微观和索观方式的此较，可以进行更深入的 理解。脉神结束时，氢质子吸收能量后位干横向 平面内，每个氢质子都以相同顿率给，相同的相位或 周期内位置同步进动。由于邻近的同类分子中的氢质 子具有相同的分了环境和进动频半，它们很容易吸 收邻近氢质子释放的能量。白旋一自旋独豫就是指们 年。书。 量从受徽发的氢质了传递到另一个邻近氢质子的过程 (图2-14)。所吸收的倦量仍然为做发的自旋，面不同 于T1跑像将能量传递至周围环境。具要氢质子被此 图2-14自授=目资双聚，A:再个水分手，=个水分子内 的氧质子安收了射城展量，星在座态下腹态).B如果家质子 邻近并且保持相同的频率。，白旋能量的传违就可 被此接近，能量可从第一个分子传进绝第二个分子的氢周子， 进行根多次。分子刺和分子内的相互作用（例如振动 和旋转)会造成，的变化，这种变化导致氯质子在能 量交换时逐新地。不可道地失去相位一歌性，从而降 低了横向磁化矢量和所产生信号的大小图2-15)，T2 均匀性在检查过程中是暂时性的。 就是90°脉冲后横向磁化矢量轰减至初始值37%的 恰当的脉冲序列设计，可以清除成像梯度所致 时间，此不可逆性过程是失去相位一致性的唯一原 的失相位，其他因素包括主磁场不均匀性和磁化率 因。随后，横向的相位一政性完全消失，在T1地像 差异造成的失相隐，共同形成的横向能像时间，即 发生时才在纵轴方向重新出现。失相位的时间T2,总 T2',90°体冲后横向磁化矢量的衰减，即FD信号， 是小于或等于T1。 指数函数衰或的时间常数是T2”,而不是T2。对于 造成M失去横向一数性的原因，可能有几个的因大多数的组织或液体，主磁场的不均匀性是能响T2 素。一是由于分子的振动成旋转，造成相邻自旋核之 的主要因素，而对于含大量铁沉积或气腔的组织，磁 间的运动，此运动形成自旋自旋鬼像，或真正的T2 化率差异是影利T2”的主要因素。 范像，另一个原因是氢质子所处的磁场水运不可能百 采用180°味神可以道转部分氢质子的失相位， 分之百的均匀一数。在氢质了的进动过程中，它所处 下面是序列情况的介绍（图2-6）： 局部磁场的变化，会造成的。的变化和失去横向的相 (1)篇如一个90射颊膝神： 位一致性。黄成B,不均匀性的原因有3个方圆： (2)较短的延迟时闻，【， 主磁场的不均匀性。由于磁体制作的不完善、邻 (3)准加一个180°射颜冲。 近建筑物墙摩的战分或者其他的金属物质，都可以造 (4)第二个烂这时间，1， 或B,磁场不同程度的不均匀。在检青过程中，这种慧 开始的0脉神使M翻转到横向平面，随后的( 场的不均匀性是们定的。 时阿内，由于T2豫过程使氢质子失相位，横向的 被检物体所故的不均匀性。由于不同组织之网的 一致性逐渐降任。范加180°射频球冲。使氧质子的 蓝化率不同或邻近组织例如骨修和气体)之间的蓝化 相位相对于共振顿率发生反转。氢质了遗动的速率和 程度存在差异，会使不可组凯交界面附近的磁场产生 方向不变，有它们相对的相位发生改变。再次经过 变化。这种磁场的不购匀性是不变的，只要病人选人t时间后，氯质子群又可重新恢复横向相位的一致性。 磁场内即可出现。 相位一致性的恢复，可在接受线图内产生另一个信号， 成像梯度。后面我门会介绍，空同定位技术所产 称为自能旋可改。矗成失相位的各种因素中，两次时同 生的险场不均匀性，会造成氢质子的失相位。这种不 间隔过程中没有发生变化者（如主磁场的不均匀性和磁
38体第CT与对员 图2-5A:度秀#者系，触箱转速小于（施0期家修 冲顾，净化天耀减葡头永与日来用出的方内一翼.☑魔观 0”积冲香，氢质子层萄在横肉平面内以相商的相应者 德，由于分子间和分子内述相西作用，里两子开卷以不顺 幂进动破折载箭稍快。南纸师刷堡)。被此速新不周少。4回 鹅看句的宽长，偶向一服吐变得使小，价最信保向成分完全 德机样列而相位一装性消失.8：净雪化天量在y甲面内的图 Q37 列分懂M,随口哀时阀曼的取的战福。醛中藏字对雷于 图2-15A中相图3的M×y大小.M,/M.陆加间星形数 关系衰减，这个衰减过程的时阁常数E自顺一自资站液时间 T2 T2,包是W育减到其初胎值37%的时间。 TE 化率差异)都可以被消除，因为氢质子在180球冲的 T1和T2愧像的一个重要区别，在于是否受B。磁 前后经历了相网的作用。这意味着这些静态源因对 场的拳响。如前所述。T门对B,很敏感。组织的T随 T2孢豫的影响消失了。只有不可逆性的自旋一自旋 B.场强的增大而延长。目前高场MR1中，T2对B,相 跑像，不受180°射频球冲的影响，这样自鞋回被的 对不敏感。只有在很低场小于0.05T的情况下，T2 失相位和信号大小，仅受T2抛像的影响。 才会出现明显的变化，T2鬼像的其他成分，如主磁场 回波彩成后，由于造成失相位的因素仍燃存在， 的不均匀性和随化率素异，在高场B,的条件下电会更 氢质子会推续进动井第二次失相位。再次能加180” 加明显。制造均匀性良好的高强磁场非常困难。B,场 射频脉神，可以使氯质子相位再次反转，再次形成相 强越大，不网磁化率组织之间M的差别电越大。这就 位一政性，产生另一个自旋创波。由于存在的T2电 造成T2加权对B。场强不敏感。而T2加权在高场强 像造成信号丢失，所以第二次回波不同于第一次回 B,时会产生更大的信号差异 波.180°脉冲所形成的自旋同凌的过程可重复多次， 直到T2跑豫使氧质子完全失相位。多个180°林冲可 磁共振成像的原理 以比单个180°脉冲更长时间地堆持氢质子的相位一 致性，因为感场不均匀性所致明显失相位的时同明显 前面介绍了氢质子聚收能量的颜率和它所处的磁 缩短 场强度之间的关系。MRI可以根据这种场强依规性