MRI 成像原理简介

今晚准备看一篇文章，内容是关于在婴儿脑部 MRI 图像上进行灰质、白质、脑脊液分割。看了 abstract 后，打算先补一补MRI成像的知识。

参考资料：

[1] 磁共振图像的基本术语
[2] 医学百科 - MRI
[3] 如何看头颅MRI

---

1. 磁共振现象

含单数质子的原子核，例如人体内广泛存在的氢原子核，其质子有自旋运动，带正电，产生磁矩，有如一个小磁体（图1-5-1）。小磁体自旋轴的排列无一定规律。

图1-5-1　质子带正电荷，它们像地球一样在不停地绕轴旋转，并有自己的磁场

但如在均匀的强磁场中，则小磁体的自旋轴将按磁场磁力线的方向重新排列（图1-5-2）。

图1-5-2　正常情况下，质子处于杂乱无章的排列状态。当把它们放入一个强外磁场中，就会发生改变。它们仅在平行或反平行于外磁场两个方向上排列

在这种状态下，用特定频率的射频脉冲进行激发，作为小磁体的氢原子核吸收一定量的能而共振，即发生了磁共振现象。

停止发射射频脉冲，则被激发的氢原子核把所吸收的能逐步释放出来，其相位和能级都恢复到激发前的状态。这一恢复过程称为弛豫过程（relaxationprocess）.

恢复到原来平衡状态所需的时间则称之为弛豫时间（relaxationtime）。有两种弛豫时间:

• 自旋-晶格弛豫时间（spin-lattice relaxationtime）又称纵向弛豫时间（longitudinal relaxation time）称T₁。

• 自旋-自旋弛豫时间（spin-spin relaxation time），又称横向弛豫时间（transverse relaxation time）, 称T₂。

---

2 . 磁共振成像

组织间 弛豫时间上的差别，是磁共振成像的成像基础。有如组织间吸收系数（CT值）差别是 CT 成像基础的道理

磁共振成像的成像过程：与CT 相似，把检查层面分成Nx，Ny，Nz……一定数量的小体积，即 体素 ，用接收器收集信息，数字化后输入计算机处理，获得每个体素的T₁值（或T₂值），进行空间 编码。用转换器将每个T值转为模拟灰度，而重建图像。

实现整个人体成像的步骤是：首先用数学方法将整个人体分成若干个体积单元、然后在每个体积单元内进行信号累加，从而得到一系列呈现不同灰度的体素。利用体素的灰度值可以构建由像素组成的图像

• T₁加权像（T₁weighted image，T₁WI），反映组织间T₁的差别，常用于看解剖结构。

• T₂加权像（T₂weighted image，T₂WI），反映组织间T₂的差别，常用于看组织病变。

• T₁ 像和T₂像的区分：水在T₁ 像中是低信号（呈黑色），在T₂ 像中是高信号（呈白色）

3. 正常颅脑的MRI图像

组 织	T1	T2
胼胝体	380	80
桥　脑	445	75
延　髓	475	100
小　脑	585	90
大　脑	600	100
脑脊液	1155	145
头　皮	235	60
骨　髓	320	80

• 脑灰质（细胞体）含水量较多
• 脑白质（细胞质）含水量较少