MRI 的基本介紹


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    投稿人:輔大醫學系 戴偉哲

    簡介

    MRI為一種非侵入性、不用游離輻射(eg. X-RAY)的高品質影像檢查。在外加靜磁場內,利用射頻(radiofrequency,RF)對人體產生各種平面的高品質斷層切面影像。

    成像原理

    (1) MRI

    • MRI的全名為『Magnetic resonance imaging』,用白話文來說就是:原子核內奇數的中子或質子在磁場作用下,吸收並釋放能量的過程

    (2) 原子核極化

    • 自旋(spin)
      每個質子就是細小的自旋磁體。而奇數中子或質子才可以spin (eg. 1H1, 13C6, 19F9, 23Na11, 31P15 其中我們用 1H1)。
      MRI選擇1H1原因:存在水和脂肪中,而人體有60%水、20%脂肪,含氫豐富,且H的磁共振訊號強

    • 旋進(precession)
      質子受到外加靜磁場作用時,其磁矩力會發生旋轉

      • Larmor Equation: ω =γx Bo
      • ω= 旋進(precessional)/共振(resonance)的頻率
      • γ =各種原子的常數
      • Bo=外加磁場
    • 物理小複習
      原子核受到磁場的影響,會沿著磁場方向做正向(順磁場)或反向(逆磁場)的排列。

    (3) 臨床上MRI,磁場強度用1.5T得到氫的ω = 63.4 MHz.

    • 註:1.5 Tesla = 地磁三萬倍

    (4) Excitation(激發)

    • 利用射頻脈衝(radiofrequency pulse)使淨磁力從平衡方向(原Bo方向)偏轉,此吸收能量的過程稱為激發(excitation)

    (5) Relaxation(弛豫)

    • 當RF pulse終止,質子磁矩就將吸收的能量以相同頻率的無線電磁波形式釋放出來。

    • 釋放的能量會轉為RF signal,以射頻線圈(RF coil)為接收器接收

    • 信號強度(signal intensity)取決於質子的數量(密度)多寡。

    • 所以做MRI的過程中,會使用RF射頻(f=10^6-10^10),因此體溫會略為提高。

    (6) 接收到無線電波後,經由電腦運算後構成。

    (7) 增加梯度磁場,讓不同位置感應電流,具有不同頻率。

    (8) 總結MRI

    • 有外加磁場→氫原子排列整齊→人體產生磁性(暫時的)→RF激發與接收→各頻率轉換→成像

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    T1 vs T2 Relaxation

    (1) T1 relaxation

    • 當RF關閉時,縱向質子有63%回復到原方向的時間

    • Tissue=50ms; fat=200ms;fluid(CSF)=2000ms

    • fat的T1短,表示下一次打開RF時,fat質子被打回去xy平面的量比較多,即訊號比較強,所以fat比fluid亮。

    (2) T2 relaxation

    • 當RF關閉時,橫向淨磁矩衰減(decay)63%所需的時間,即橫向磁化衰減成原有值37%所需時間

    (3) MRI利用各器官質子密度與T1、T2的差異來產生不同影像訊號。

    • T1/T2(ms): fat=220 / 90 CSF=2000 / 300…

    T1WI vs T2WI

    物質 T1WI T2WI
    水 or CSF 亮 (記: H2O T2亮)
    白質
    灰質 亮 (含水多)
    出血(acute) 灰暗
    出血(subacute)
    bone cortex
    bone marrow
    軟骨 灰暗
    fat 灰亮

    資料來源

    1. 國泰放射科上課筆記
    2. 中國醫醫學影像學習園地




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