核磁共振成像实验报告
中国石油大学 近代物理实验 实验报告 成 绩： 班级： 姓名 同组者： 教师：
核磁共振实验
【实验目的】
1、理解核磁共振的基本原理；
2、理解磁体的中心频率和拉莫尔频率的关系，并掌握拉莫尔频率的测量方法；
3、掌握梯度回波序列成像原理及其成像过程；
4、掌握弛豫时间的计算方法，并反演 T1和T2谱。
【实验原理】
一．核磁共振现象
原子核具有磁矩，氢原子核在绕着自身轴旋转的同时，又沿主磁场方向B 0作圆周运动,将质子磁矩的这种运动称之为进动，如图1所示。
图1 质子磁矩的进动
在主磁场中，宏观磁矩像单个质子磁矩那样作旋进运动，磁矩进动的频率符合拉莫尔（Larmor ）方程：.
0/2f B γπ=
二、施加射频脉冲后(氢)质子状态
当生物组织被置于一个大的静磁场中后，其生物组织内的氢质子顺主磁场方向的处于低能态而逆主磁场方向者为高能态。在低能态与高能态之间根据静磁场场强大小与当时的温度，势必要达到动态平衡，称为“热平衡”状态。这种热平衡状态中的氢质子，被施以频率与质子群的旋进频率一致的射频脉冲时，将破坏原来的热平衡状态。施加的射频脉冲越强，
持续时间越长，在射频脉冲停止时，M离开其平衡状态B0越远。
如用以Ｂ０为Ｚ轴方向的直角座标系表示Ｍ，则宏观磁化矢量Ｍ平行于ＸＹ平面，而纵向磁化矢量Ｍｚ＝０，横向磁化矢量Mxy最大，如图2所示。这时质子群几乎以同样的相位旋进。施加180°脉冲后，Ｍ与Ｂ０平行，但方向相反，横向磁化矢量Ｍｘｙ为零，如图3所示。
图2 90°脉冲后横向磁化矢量达到最大
图3 180°脉冲后的横向磁化分量为0
三、射频脉冲停止后（氢）质子状态
脉冲停止后，宏观磁化矢量又自发地回复到平衡状态，这个过程称之为“核磁弛豫”。当90°脉冲停止后，Ｍ仍围绕Ｂ０轴旋转，Ｍ末端螺旋上升逐渐靠向Ｂ０，如图4所示。
图4 90度脉冲停止后宏观磁化矢量的变化
1. 纵向弛豫时间（T1）
90°脉冲停止后，纵向磁化矢量要逐渐恢复到平衡状态，测量时间距射频脉冲终止的时
间越长，所测得磁化矢量信号幅度就越大。弛豫过程表现为一种指数曲线，T1值规定为M z 达到最终平衡状态63%的时间，如图5所示。
图5 纵向弛豫时间T1
T1进一步的物理意义的理解，只有从微观的角度分析。由于质子从射频波吸收能量，处于高能态的质子数目增加，T1弛豫是质子群通过释放已吸收的能量，以恢复原来高低能态平衡的过程，T1弛豫也称为自旋－晶格弛豫。
2. 横向弛豫时间（T2）
90°脉冲的一个作用是激励质子群使之在同一方位，同步旋进（相位一致），这时横向磁化矢量Ｍxy值最大，但射频脉冲停止后，质子同步旋进很快变为异步，旋转方位也由同而异，相位由聚合一致变为丧失聚合而各异，磁化矢量相互抵消，Ｍxy很快由大变小,最后趋向于零，称之为去相位。横向磁化矢量衰减也表现为一种指数曲线，T2值规定为横向磁化矢量衰减到其原来值37％所用的时间，如图6所示。
图6 90度脉冲停止后宏观磁化矢量的变化
四、核磁共振成像
在弛豫过程中通过测定横向磁化矢量Ｍxy可得知生物组织的磁共振信号。横向磁化矢量Ｍxy垂直并围绕主磁场B0以Larmor频率旋进，按法拉第定律，磁矢量Ｍxy的变化使环绕在人体周围的接收线圈产生感应电动势，这个可以放大的感应电流即MR信号。90°脉冲后，由于受T1、T2的影响，磁共振信号以指数曲线形式衰减，称为自由感应衰减
（free induction decay，FID），如图7。
图7 自由感应衰减信号
磁共振信号的测量只能在垂直于主磁场的XY平面进行。由于脉冲发射和接收生物组织原子核的共振信号不在同一时间，而射频脉冲和生物组织发生的共振信号的频率又是一致的，因此,可用一个线圈兼作发射和接收。
由于Ｍxy指向或背向接收线圈，MR信号或正或负，横向磁化矢量转动，在接收线圈中出现周期性电流振荡，这些振荡为正弦波并逐渐阻尼（阻尼指信号幅度随时间减弱），幅度的变化可用信号演变来表示。由于质子和质子的相互作用（spin-spin），自由感应衰减的时间为T2，质子和质子间的相互作用以及磁场不均匀性的影响，自由感应衰减的时间为T′2，T′2显著短于T2。
在一个磁环境中，所有质子并非确切地有同样的共振频率。在一个窄频率带，自由感应衰减信号代表叠加到一起的正弦振荡，用数学方法（傅里叶变换）可把这一振幅随时间而变化的函数变成振幅按频率分布而变化的函数，后者即MR波谱，见图8。
图8 傅立叶变换
振幅随时间而降低的正弦信号经傅里叶变换后用窄细的钟形波为代表。由于振幅演变的起始值取决于横向磁矩，而该磁矩又取决于特定组织体素（voxel）中受激励原子核的数目，因此波峰高度（信号强度）代表质子密度Ｎ（Ｈ），如质子群为纯水且主磁场又很均匀，则质子群共振频率只有１个，钟形波为一直线。如由于质子群的自旋－自旋作用及磁场不均匀性的影响，在频率域座标上就不是一直线，而表现为一钟形波，其宽度与T′2成反比，即钟形波越宽，T′2越短，而钟形波最宽处为其共振频率。
【实验装置】
NMI20台式磁共振成像仪；乙醇和水的混合溶液；
【实验内容】
1 测量乙醇和汽油混合溶液的横向弛豫时间T2
（1）配置乙醇和水的混合溶液，乙醇质量含量分别为0%、20%、50%、80%、100%。
（2）系统参数和脉冲参数的设置
（3）CPMG实验
（4）弛豫信号反演
（5）分析不同浓度乙醇和水混合液T2的区别。
【数据记录及处理】
1 测量乙醇和汽油混合溶液的横向弛豫时间T2
运行NMI20的分析软件，寻找中心频率和硬脉冲宽度，并设置其他参数后，调入CPMG序列界面进行采样并提取回波峰点，然后进行弛豫信号反演。
表一乙醇和水混合溶液的横向弛豫时间T2
乙醇浓度峰起始
时间
峰顶时
间
峰结束
时间
峰面积比例
0% 2477.08 2718.59 2983.65 14735.06 1
14735.06
20% 705.48 811.131 1072.27 411.572 0.031 20% 1417.47 2056.51 2595.02 12952.15 0.969
13363.72
50% 509.414 613.591 849.753 405.321 0.032 50% 1123.32 1707.35 2257.02 12374.46 0.968
12779.78
80% 367.838 422.924 533.67 91.321 0.007 80% 1232.85 1707.35 2154.43 12191.62 0.773
12282.94
100% 1629.75 1963.04 2364.49 11037.78 1
11037.78
比率-浓度关系图
【思考与讨论】
1.什么是核磁共振，描述磁共振产生的基本原理；以及核磁共振成像的基本原理；答：具有磁距的原子核在高强度磁场作用下，可吸收适宜频率的电磁辐射，由低能态跃迁到高能态的现象。如1H、3H、13C、15N、19F、31P等原子核，都具有非零自旋而有磁距，能显示此现象。由核磁共振提供的信息，可以分析各种有机
和无机物的分子结构。核磁共振现象来源于原子核的自旋角动量在外加磁场作用
下的进动，而其产生的条件是：核有自旋；外磁场，能级分裂。
核磁共振成像是随着计算机技术、电子电路技术、超导体技术的发展而迅速发展起来的一种生物磁学核自旋成像技术。它是利用磁场与射频脉冲使物体内进动的氢核（即H+）产生射频信号，经计算机处理而成像的。原子核在进动中，吸收与原子核进动频率相同的射频脉冲，即外加交变磁场的频率等于拉莫频率，原子核就发生共振吸收，去掉射频脉冲之后，原子核磁矩又把所吸收的能量中的一部分以电磁波的形式发射出来，称为共振发射。共振吸收和共振发射的过程叫做“核磁共振”。当把物体放置在磁场中，用适当的电磁波照射它，使之共振，然后分析它释放的电磁波，就可以得知构成这一物体的原子核的位置和种类，据此可以绘制成物体内部的精确立体图像，这就是核磁共振成像。
2.分析磁场空间分布不均匀性对共振信号的影响？
答：不均匀的磁场会在样品内形成局部磁场，它将加剧磁化强度横向分量进动，相位失配的过程，使共振信号产生附加的展宽。
【实验总结】
此实验实验原理非常复杂，但是由于是全电脑自动处理数据，所以总体感觉实验很轻松，实验结果也很明显，后期数据处理上也不难。但是在对实验原理和实验操作进一步了解后，明白了核磁共振的重要性及其在各领域的影响，体会到物理学的魅力。
儿童可逆性胼胝体压部病变综合征MRI诊断及鉴别诊断
儿童可逆性胼胝体压部病变综合征MRI诊断及鉴别诊断 黄正旺，王文新，钱向东，常莎，郑晓昀(广东同江医院放射科，广东佛山528300) MRI Diagnosis and Differential Diagnosis of Children Reversible Lesions of the Corpus Callosum Syndrome HUANG Zheng-wang, WANG W en-xin, QIAN Xiang-dong, CHANG Sha, ZHENG X iao-yan (Guangdong Tongjiang Hospital Radiology,Foshan528300 China) A bstract：Objective To in ve stig ate the c h ild re ve rsib le corpus callosum le sio n syndrom e (RESLES) M R I im aging features and c lin ic a l m anifestations,provide reference fo r the early diagnosis and treatm ent o f the disease in the fu tu re.Methods O ctober2013 -the h o sp ita l w here the author co llected in p e d ia tric patients diagnosed RESLES2015 d u rin g O ctober,the c h ild re n were re tro sp e ctive ly analyzed c lin ic a l data and im aging data sum m arized RESLES diagnostic M R I features.Results10 cases o f c h ild re n w ith the m ain sym ptom s in c lu d e fe ve r,d ia rrh e a,v o m itin g,convulsions,le th a rg y;e tio lo g y exam ination revealed 2 pa tie n ts o f H R Y, 2 patients as M P, 1 patients was IN F A;cerebrospinal flu id showed no a b n o rm ality h e a lth;e le ctro lyte s fo u n d fo u r cases o f c h ild re n as h yponatrem ia;E E G m a in ly fo r each guide d iffu se spread o c c ip ita l wave background P ianm an;h o sp ita l stay was(5.6±1.2) d;prognosis are good.F irs t M R I le sio n site m a in ly corpus callosum, 1 p a tie n t w ith sem iovale in ju re d;D W I prom pt re s tric te d d iffu s io n, high sig n a l,T1W I showed s lig h tly m ain signal,and 1 case showed no abnorm alities;T2W I m a in ly higher sig n a l,and 1 high sig n a l; 1 case M ERS type,the rest are type I.Conclusion A fte r treatm ent,the review strongly suggest th a t the lesion site abnorm al signal disappears,no sp e cific c lin ic a l,M R I exam ination has ce rta in ch a ra cte ristics,can be used to assess the e ffica cy and prognosis. Keywords：M R I;R e v e rs ib ility o f the Corpus C allosum Syndrom e;P e d ia tric P atients;EEG 摘要：目的探讨儿童可逆性胼胝体压部病变综合征(RESLES)M R I影像特征及临床表现，为今后该病的及早诊治 提供可参考依据。方法收集笔者2013年10月~2015年10月所在医院确诊为RESLES的儿童患者，回顾分析患儿 临床资料及影像学资料，总结RESLES诊断中M R I特点。结果本组10例患儿主要症状包括发热、腹泻、呕吐、抽 搐、嗜睡;病原学检查发现2例患儿为H RV,2例患儿为MP, 1例患儿为IN FA;脑脊液均无异常状况；电解质检查发 现4例患儿为低钠;脑电图主要表现为各导弥漫性波及枕区背景波偏慢;住院时间为(5.6 ± 1.2)d;预后评估均为良 好。首次M R I病灶部位主要为胼胝体压部，1例患儿伴有半卵圆中心受伤;D W I提示弥散受限，呈高信号,T1W I主 要呈稍低信号，1例无明显异常;T2W I主要为稍高信号，1例为高信号；1例为MERS I I型，其余均为I型。治疗后 复查均提示病灶部位异常信号消失。结论RESLES临床表现无特异性,M R I检查具有一定特征，能用于评估疗效 和预后。 关键词：M R I;可逆性胼胝体压部综合征;儿童患者;脑电图 中图分类号：R742.89 文献标识码：A文章编号：1001-8174(2016)20-3767-03 2011年，国外学者提出了可逆性胼胝体压部病变综合 征(RESLES)这一临床与影像学新综合征，该综合征表现为 脑病或脑炎症状，即伴发可逆性胼胝体压部病变轻微脑炎/脑病(MERS)[1]。临床症状主要为呕吐、抽搐等脑病症状。磁 共振成像(MRI)的不断发展和改进使头颅M R I成为MERS 临床主要诊断方法。使用M R I诊断最初发现磁共振扩散加 权成像(DWI)高信号是MERS主要特征，之后又有学者发现 胼胝体压部受累只是部分受累区域,此外可能有胼胝体及 中央区白质受累[2]。因该病有良好预后，影像学特征相似，因此外国学者提出了 MERS谱系概念，将MERS分为I型和
可逆性胼胝体压部病变综合征1例报告
可逆性胼胝体压部病变综合征1例报告 河南省焦作煤业集团中央医院神经内科（454000） 是明启成红学黄宝和 可逆性胼胝体压部病变综合征（Reversible splenial lesion syndrome，RESLES）又称为伴有胼胝体压部可逆性病灶的临床轻微脑炎/脑病（Clinically mild encephalitis/encephalopathy with a reversible splenial lesion，MERS），是一种由各种病因引起累及胼胝体部的临床影像综合征，目前国内对该病的报道较少[1]，现将我院诊治的1例报道如下。 1、临床资料 患者，男，23岁，因“言语不清、四肢麻木无力4h”于2014年10月13 日入院。4h前，患者正在矿井下工作时出现言语不清，感舌根发硬，说话含糊，流涎，四肢麻木无力，以左侧明显，能行走，无头痛、头晕、恶心、呕吐、复视、呛咳、抽搐等症状，约1h前症状缓解，。既往体健，吸烟4年，2支/天，少量饮酒，未婚。体检：体温36.4℃，脉搏88次/分，呼吸20次/分，血压136/86mmHg，心肺无异常，肝脾未触及。神经系统：神志清，言语清，额纹对称，眼球活动灵活，瞳孔等大,直径3mm，光反射灵敏，口角无歪斜，伸舌居中，面部感觉正常，四肢肌力、肌张力正常，感觉正常，指鼻试验、跟膝胫试验均正常，昂白氏征(-)，腱反射（++），病理征(-)。入院后化验血常规、血糖、肝肾功能、电解质、心肌酶谱、血沉、超敏C-反应蛋白、甲状腺功能正常，抗核抗体谱正常，肿瘤标志物正常，心电图正常。脑脊液：压力115mmH2o，常规，颜色清，细胞数0，潘氏实验阴性，蛋白0.5g/L，糖3.2mmol/L，氯化物119，IgG指数1.01（正常<0.85），24小时鞘内合成率12mg/24h（正常-9.9—3.3mg/24h），寡克隆区带（-），水通道蛋白4抗体（-），髓鞘碱性蛋白1.3μg/L（正常<3.5μg/L）。头颅MRI：双侧颞顶枕白质区、胼胝体干及压部可见对称性斑片样稍长TI、稍长T2信号，FLAIR稍高信号，DWI（b=1000）呈高信号，ADC图呈低信号，增强后未见明显强化（图1）。胸部CT、颈、胸椎MRI无异常。 入院第2d，再次出现言语不清，四肢麻木无力，感觉胸闷，呼吸不畅，伴心慌、出汗，心率140次/分，约3h后症状缓解，因尿潴留，留置导尿。第3d
胼胝体病变的影像学特征
万方数据
万方数据
万方数据
胼胝体病变的影像学特征 作者：刘影， 张瑶， 史东立， 胥晓明， LIU Ying， ZHANG Yao， SHI Dong-li， XU Xiao-ming 作者单位：首都医科大学附属北京天坛医院神经影像中心,北京,100050 刊名： 中国医学影像技术 英文刊名：CHINESE JOURNAL OF MEDICAL IMAGING TECHNOLOGY 年，卷(期)：2010,26(10) 参考文献(27条) 1.金晓;朱君明;陈书达外伤性胼胝体出血的临床特点及治疗[期刊论文]-浙江创伤外科 2008(04) 2.Uchino A;Takase Y;Nomiyama K Acquired lesions of the corpus callosum:MR imaging 2006(04) 3.赵春雨;蒋潇潇;苏志强胼胝体病变[期刊论文]-国际神经病学神经外科学杂志 2007(06) 4.童忠勇;于春水;张华多发性硬化患者磁共振T1加权像胼胝体纹理特性分析[期刊论文]-中国医学影像技术 2008(05) 5.于春水;秦文多发性硬化患者胼胝体的弥散张量纤维束成像定量研究[期刊论文]-中国医学影像技术 2005(06) 6.徐文坚;刘松龄;吴恩惠胼胝体脂肪瘤的CT和MRI诊断[期刊论文]-实用放射学杂志 2003(04) 7.宛四海;张雪林;张兴华胼胝体梗死的临床和影像学分析[期刊论文]-医学影像学杂志 2006(10) 8.刘馨胼胝体梗死10例临床分析[期刊论文]-现代中西医结合杂志 2009(22) 9.Chrysikopoulos H;Andreou J;Roussakis A Infarction of the corpus callosum:computed tomography and magnetic resonance imaging 1997(01) 10.Kim EY;Park HJ;Kim DH Measuring fractional anisotropy of the corpus callosum using diffusion tensor imaging:mid-sagittal versus axial imaging planes 2008(05) 11.Georgy BA;Hesselink JR;Jernigan TL MR imaging of the corpus callosum 1993(05) 12.Morgan JC;Cavaliere R;Juel VC Reversible corpus callosum lesion in legionnaires' disease 2004(04) 13.Kasai D;Ogasawara T;Tomita Y A case of Legionnaires' disease with abnormal neurological findings showing the corpus callosum abnormality on brain MRI 2009(08) 14.Takanashi J;Barkovich AJ;Yamaguchi K Influenza-associated encephalitis/encephalopathy with a reversible lesion in the splenium of the corpus callosum:a case report and literature review[外文期刊] 2004(05) 15.White ML;Zhang Y;Smoker WR Evolution of lesions in Susac syndrome at serial MR imaging with diffusion-weighted imaging and apparent diffusion coefficient values[外文期刊] 2004(05) 16.Xu MS;Tan CB;Umapathi T Susac syndrome:serial diffusion-weighted MR imaging 2004(09) 17.Sydykova D;Stahl R;Dietrich O Fiber connections between the cerebral cortex and the corpus callosum in Alzheimer's disease:a diffusion tensor imaging and voxel-based morphometry study[外文期刊] 2007(10) 18.全冠民;袁涛;王巍巍胼胝体肿瘤性病变MRI鉴别诊断[期刊论文]-放射学实践 2009(04) 19.崔世民;刘梅丽;靳松胼胝体肿瘤的影像学诊断[期刊论文]-国际医学放射学杂志 2009(03) 20.Paul LK;Brown WS;Adolphs R Agenesis of the corpus callosum:genetic,developmental and functional aspects of connectivity 2007(04) 21.Warren DJ;Connolly DJ;Griffiths PD Assessment of sulcation of the fetal brain in cases of
脑白质病变影像学鉴别诊断讲解
多灶性脱髓鞘： 1.多发硬化（Multiple Sclerosis ,MS）：中枢神经系统脱髓鞘疾病中最常见的一种类型，患者脑和脊髓内发生多灶性脱髓鞘斑块为其主要表现。 1.1病理：病灶主要位于脑和脊髓的白质内，呈弥散分布。大脑半球大体观可正常，部分人有脑回轻度萎缩及脑沟增宽；切面可见大小不等的软化坏死灶和边缘清楚的灰色斑块，以侧脑室周围和小脑多见。显微镜检查：早期病灶区髓鞘崩解，局部水肿，血管周围有淋巴细胞、浆细胞浸润等炎症反应。中期随髓鞘崩解产物被吞噬细胞逐渐清除，形成斑点状软化坏死灶，可见格子细胞形成和轴索消失。晚期病灶区有胶质细胞与星形细胞增生，网状与胶原纤维增生，形成边界清楚的灰色斑块，直径一般在0.1cm～4.5cm。病灶可新旧并存。重症、晚期患者可见脑室扩大，脑回变平，脑沟增宽和脊髓变细等脑脊髓萎缩改变。偶尔MS可伴胶质瘤，肿瘤起源于多发硬化的斑块。 1.2影像学：MRI T1加权像见多发斑点状低信号病灶，通常与侧脑室壁垂直排列，与脑室周围白质内小血管的走行方向一致。陈旧性斑块呈等信号。由于多发硬化是少突神经胶质-血管髓磷脂复合疾病，因此有5%者，皮质和基底节亦受累，半卵圆中心的病灶可有占位效应。脊髓病灶呈长条形，与脊髓长轴走行一致，一般脊髓不增粗。T2加权像病灶呈高信号，边缘清晰。质子密度加权像有利于显示靠近脑室边缘、脑干及小脑MS病灶。Gd- DTPA 增强扫描T1加权像急性脱髓鞘病灶强化，陈旧病灶无强化。MRI可判断MS的分期：MRI 显示病灶大小不变、病灶缩小或数目减少，则提示为缓解期；若病灶增大或数目增多，则提示病情加重。MRI还可用来随访治疗效果。 MRI平扫示双侧侧脑室周围及深部脑白质多发斑片状异常信号区，T1WI（A、B）呈低信号，T2WI（C、D）呈高信号，未见占位效应