16.2.26尤文肉霜“…11266 滑灵“ 276 16.2.27骨同织细胞内瘤… 16.39退行性骨关节灵……………276 16.2.28恶性林巴霜……111267 16.3.10下关节的灵症性 16.2.29恶性组织细胞瘤……1267 病变……1127 16.2.30滑膜………1268 16.4外伤……11127 16.2.31滑膜内瘤 6.4.1骨折……………111277 16.2.32脊索瘤………1268 16.4.2脱位……1111278 16.2.33骨平滑肌内看………11268 16.4.3膝关节平月板伤与行性 16.2.34骨横丘肌内…………269 改变“体278 16.2.35溶骨性转移性骨肿瘤……269 16.4.4韧带损伤……………………278 16.2.36成骨性特移性骨肿霜……270 16.4.5积就损伤………………279 16.2.37骨肿……1270 16.4.6肩就袖撕裂………280 16.2.38动脉瘤样骨肿 16.4.7假关节唇撕裂……………280 16.2.39骨纤维异常增症 16.5缺血性骨关节病变…280 16.2.40畸形性骨炎……22 16.51股骨头缺血性坏死……280 16.3骨关节炎症……272 16.52月骨无简性坏死 16.3.1怎性化脓性骨髓………272 16.5.3距骨的无菌性坏死………282 16.3.2慢性化性骨髓灵……27 16.54轻骨结节骨软骨病…………282 16.3.3脊杜结核…… 274 16.5.5肱骨头血性坏死……282 16.3.4化脓性脊柱… 27416.6肌肉软组织病变………1283 16.3.5化脓性关节炎………11275 16.6.1软组织血管心………283 16.3.6类风湿性关节“…275 16.6.2肪… 16.3.7保直性脊柱灵………………275 16.6.3神经源性肿…284 16.38色素沉着毛结节样 16.6.4软组织脓肿+284
第一篇MRI基础知识 第1章磁共振物理现象 1.1原子核的结构 1.1.1人体组织的化学成分 组成人体组织的化学成分极其复杂,主要包括蛋白质、脂肪、糖、水及钾、 钠、钙、磷、铁、铜、硒等元素的化合物,但是,任何物质都是由分子组成的,而分 子又是由原子组成的。人体内最多的分子是水,水约占人体重量的65%人体 内各个脏器及皮下均有大量的脂肪成分。人体内还有大量有机大分子,如蛋白 质、酶、磷脂等,这些物质中都含有大量的氢原子,因此,氢原子是人体中含量 最多的原子 1.1.2原子的组成 原子是组成分子的基础原子由原子核和电子组成,电子在原子核外快速 运动,在电子显微镜下视如云状,称电子云原子核位于原子的中心,由质子和 中子组成。(图1-1-2) 电子 图1-1-2原子组成,原子核内有质子和中子,原子核外 有多个电子,质子、中子、电子都是不停运动的 1
2·MR·床医师②读 1.1.3电子的特性 电子位于原子核外,带负电荷,一个原子的电子数量通常与原子核中的质子数相等,因 此原子通常不带电。但是,由于原子核外较多的电子共同存在,电子同性相斥,稳定性下降, 造成电子丢失,任何一个电子的丢失都将使该原子的正负电荷失衡,使原子带正电荷,成为 正离子,同样的原理,电子数的增加将会使原子带负电荷,成为负离子,因此,主要决定某原 子化学特性的是原子中的电子。 1.1.4原子核的特性 原子核中的质子是带正电荷的,通常与原子核外的电子数相等,以保持原子的电中性。 但是,原子核中的质子和中子可有不同,质子和中子决定原子的质量,也就是决定该原子在 元素周期表中的位置。因此,原子核主要决定该原子的物理特性 1.1.5质子的特性 质子是带正电荷的,质子和中子都是不停地运动的,它们的质量相等,约为1.672X 10-kg,质子的带电量约为+1.602×10-1,质子和中子如不成对,将使质子在旋转中产生 角动量,一个质子的角动量约为+1.41×10T,磁共振就是利用这个角动量的物理特性来 进行激发、信号采集和成像的 1.2原子核的碱特性 1.2.1原子核为何有磁性? 如上所述,原子核中的质子是带正电荷的,它的圆周运动我们称为自旋,质子的自旋就 好比电流通过环形线圈,根据法拉第( Faraday)电磁原理,将产生一定值的微小磁场,它的能 量是一个有方向性的矢量,称为角动量,是磁性强度的反应,角动量大,就是指磁性强。如果 原子内的质子和中子是相等成对的,质子的自旋运动在质量平衡的条件下做任何空间方向 的快速均匀分布,总的角动量保持为零。但是 许多原子中的质子和中子是不成对的,在不成 对的条件下,质子自旋运动产生的角动量将不 能保持零状态,出现了某个原子的角动量。所 以,只有在含有不成对质子和中子的原子中才 会有角动量出现,人体中的氢、碳,钠、磷原子都 存在质子、中子不成对的情况,它们都存在磁 性,都可用来做磁共振成像。反之,如果该原子 中的质子和中子均成对存在,就不可能有角动 图121质子自旋产生角动量,角动量是有方量,也就不可能用来做磁共振成像,(图1-21) 向的,空间方向与质子旋转方向的平面垂直
第1章磁共置物理现象·3· 1.2.2人体怎么会有磁性? 人体内含有氢、碳、钠、磷等原子,难道人体有磁性?实际上,自然状态下的人体是不会有 磁性的,上面所讲的氢、碳等元素的某一单个原子是有磁性的,但是人体内含有数以亿计的 氢或碳原子,在自然条件下,角动量的方向随机任意存在,各个方向的角动量将相互抵消,总 的角动量必将为零。所以,人体在自然情况下整体上是没有磁性的。(图1-2-2) 1.2.3人体没有磁性,那怎么能做磁共振 成像? =0 以上说的是在自然条件下,人体是没有磁 性的,但是如果将人体置于强大的人工磁场内, 人体内的氢、钠、磷等原子就会有磁性产生,就 像一块铁板,本身没有磁性,但你把它放到磁铁图122许多质子产生的角动量方向随机 块边上时,这块铁板就会有磁性,但如果这块铁 存在,总和为零 板接触的磁铁磁性不强,它在离开磁铁后的 定时间后,其获得的磁性将逐渐消失。人体内氢、碳、磷等原子磁化后,在离开磁场后很快恢 复原状,不像铁板那样磁性会持续存在较长时间,而且人体组织在磁化后产生的磁性是很小 的,角动量的数量值太小以至于人体自身难以感觉得到,一般仪器也难以测量到,但是,在磁 共振成像过程中人体磁性的变化,通过计算机就能测量到 1.2.4人体内这么多原子都与磁共振成像有关吗? 不是的,虽然人体内的碳、钠、磷等原子都有角动量存在,但目前只有氢原子被用作磁共 振成像的对象,这是因为氢原子的原子量最小,结构最简单,它的磁敏感性最强,高于碳原子 66倍之多,而且氢原子是人体中含量最丰富的原子,约占组成人体的所有原子数的2/3,但 是,在理论上讲,碳、磷等原子是可以做磁共振成像的,不过用它们做成像时的外加磁场要非 常强大,目前的条件尚不可能。所以,目前的磁共振成像就是氢原子的成像,与其他原子基本 无关,这与CT图像上某一点的密度是相对应的体素中所有原子密度的总平均的情况完全 不同,另一方面也说明MR的氢原子成像实际上是脂肪和水为主的软组织成像 1.2.5氢原子与质子是什么关系? 氢原子内只有一个质子和原子核周围的一个电子,电子的质量很小,与质子相比较而言 可忽略不计,所以,在核磁物理中通常把氢原子简单地认为就是质子,两者在磁共振领域内 不加区别,在概念上是一回事。 1.2.6质子自旋和角动量的方向有什么关系? 质子的自旋产生角动量,根据电磁原理,角动量的空间方向总是与自旋的平面垂直,由 于质子自旋的方向总是在变化的,因此,角动量的方向也跟着变,在自然状态下,角动量方向 随机而变
4·MR·岛床医师读 1.2.7置于强磁场内的质子,其角动量有何变化? 当人体处于强大的外加磁场(B3)中时,体内的质子将发生显著的磁特性改变,角动量方 向将受到外加磁场(也称主磁场)的影响,趋向于与外加主磁场平行的方向,与外加磁场同方 向时处于低能级状态,而与外加磁场方向相反时处于高能态之级,极易改变方向。经过一定 的时间后,终将达到相对稳定的状态,约一半多一点的质子的角动量与主磁场方向一致,约 半少一点的质子的角动量与主磁场方向相反,方向一致与方向相反的质子的角动量总和 之差就出现了角动量总的净值,这个净值是一个所有质子总的概念,不是指单个质子的角动 量方向,因此,我们把它称为磁矩,它的方向总是与B的方向一致的。(图1-27) 1.2.8磁矩有什么特点? 以上讲到磁矩的形成,它有一些重要的特 性,其一磁矩是一个总和的概念,磁矩方向与外 加磁场方向一致,并不代表所有质子的角动量 今↓ 方向与B4一致,实际上,约一半的质子的角动 M量方向与B方向相反。第二,磁矩是一个动态 形成过程,人体置于磁场中后,需要一定的时间 图1-27许多的质子置于B中,B方向朝下,角才能达到一个动态平衡状态,因此,当磁矩受到 动量朝下方的质子多于角动量朝上方的质子,总破坏后,其恢复也要考虑到时间的问题。第三, 磁矩M方向朝下 磁矩在磁场中是在做不停旋进运动的,而且旋 进运动是有特定频率的 1.2.9什么是进动? 磁矩在磁场中是以旋进运动存在的,简称为进动是一种围绕某一个轴心的圆周运动, 这个轴心就是B3的方向轴。由于磁矩是有空间方向性的,它绕着B轴而转,因此,磁矩方向 与B轴的夹角决定了旋转的圆周大小。这是微 观世界,我们看不见,但我们身边有可以看得到 的相似例子,譬如陀螺自身在旋转时,它会出现∠ 自身旋转轴与地面垂直线有夹角的情况,这时11 陀螺本身的位置将围绕某一点做圆周运动,它 的轨迹将是一个圆周,再譬如,地球自身在自 旋,所以我们有白天、晚上,但地球还绕太阳旋 转,形成了春夏和秋冬,当人体置于强磁场中 定时间达到相对平衡后,质子总的磁矩围绕B 旋转的角度也相对恒定,B方向上的分值可由 三角原理来确定,这个B方向上的值随着磁矩 与B的夹角变化而变化。(图1-2-9) 图1-2-9磁矩进动图,粗箭头表示磁矩M,M与 B存在夹角,M绕B旋进,注意B方向是朝下的