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Magnetic Resonance Imaging

Magnetic Resonance Imaging. Road map. (1924) Pauli ：有些原子核在自轉 (Spin) 下，因帶有電荷會產生磁極子 (Magnetic dipole) 。 (1945~1946) Bloch & Purcell: 發現強大磁場下，原子核對電磁輻射吸收時，會發生核磁共振 (Nuclear Magnetic Resonance, NMR) 現象。 (1952) Gabillard ：若梯度變化磁場 (Gradient Magnetic Field) 下研究 NMR ，可定出 NMR 發生的位置。

Anita
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  1. Magnetic Resonance Imaging

  2. Road map • (1924) Pauli：有些原子核在自轉(Spin)下，因帶有電荷會產生磁極子(Magnetic dipole)。 • (1945~1946) Bloch & Purcell: 發現強大磁場下，原子核對電磁輻射吸收時，會發生核磁共振(Nuclear Magnetic Resonance, NMR)現象。 • (1952) Gabillard：若梯度變化磁場(Gradient Magnetic Field)下研究NMR，可定出NMR發生的位置。 • (1971) Damadian: 以老鼠正常組織與惡性腫瘤研究，發現腫瘤NMR的鬆弛時間(Relaxation time)比正常組織長，可作為組織分類依據。

  3. MRI 原理(1)

  4. MRI 原理(2) 當原子核置於外加磁場時， 原子核內的核磁極子會改變軸向， 以便與外加磁場方向成順向排列。 此時能階為：

  5. MRI 原理(3)—磁極子總和 • 當不外加磁場時，物質內各原子的核磁極子成隨機排列，所以核磁極子總和為0，M0=0 • 當外加磁場時，原子內的核磁極子開始沿外加磁場排列。由於順磁極子能階較低，會因外加磁場大小而有不同的數量，使得總和M0不為0

  6. MRI 原理(4)- 旋轉磁極子 原子核有自轉(spin)特性，因此核磁極子M0會以外加磁場為軸心， 以特定頻率做圓周振盪。共振頻率(resonant frequency)W0為：

  7. MRI 原理(5)- NMR量測 • 每個原子也許I會相同，但μ卻不相同，因此r會成為原子核特徵值。利用外加磁場H0的變化測量ω0，進而由r分辨物質所含的原子核種類及分佈位置，即為NMR運用原理。 • 順磁核磁極子沿外加磁場以ω0頻率旋轉，若加適當外力會使核磁極子由順磁變反磁。

  8. MRI 原理(6)- 平面極化場 平面極化場可視為兩個不同相位的圓形極化場合成。

  9. MRI 原理(7)- 能量吸收與釋放 當平面極化場照射核磁極子時，會使其產生逆磁性反轉， 其中平面極化場中與核磁極子同相的圓形極化場會被吸收， 只留下不同相部分。 當外加的平面極化場消失後，逆磁的核磁極子會釋出所吸收 的能量，恢復為順磁狀態，NMR即是量側所釋出的圓形極化 場能量。

  10. MRI 原理(8)- 外加磁場與磁極偏移

  11. MRI 原理(9)- 磁極偏移

  12. MRI 原理(10)- T2時間 當核磁極子由in-phase衰減到dephase時， 其衰減可由M2分量表示，也就是M2衰減受T2控制：

  13. MRI 原理(11)- T1時間

  14. MRI 原理(12)-NMR外加激發時序

  15. MRI 原理(13)-NMR外加激發時序

  16. MRI 原理(14)-MRI成像 • 生理組織由不同分子組成，各種分子的NMR現象各不相同，利用外加變化的H0可改變W0可做MRI影像定位；透過量測T1及T2時間可分辨不同組織。

  17. MRI 原理(15)-MRI定位

  18. MRI 原理(16)-醫用MRI磁場變化

  19. MRI 原理(17)-身體分子特性 • 軟組織的NMR現象，T1及T2有極大差異。 • 水分子內的氫質子是體內產生NMR作用最多的粒子。 • 體內水分子可分為: 束縛水分子、結構性水分子、bulk water、水解水分子等。水分子大小不同，因此自轉與位移特性均不相同。 • 蛋白質具有厭水性。

  20. MRI 原理(18)-MRI系統

  21. MRI 原理(19)-MRI影像

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