不同场强下水、脂共振频率(化学位移频率)差的计算
拉莫尔方程:ω=γB0,也可写成f=(γ/2π)*B0。
γ为磁旋比,γ/2π=42.57MHz。
水中的氢质子与脂肪中的氢质子的化学位移为3.5ppm。
1.5T场强中为:42.57*1.5*3.5≈220Hz。
3.0T场强中为:42.57*3.0*3.5≈440Hz。
应注意,水与脂肪频率的前后位置。
不同场强中同/反相位回波时间的计算
周期=1/频率,也就是同相位的时间。
1.5T场强中为:1/220Hz=0.0045s=4.5ms,
3.0T场强中为:1/440Hz=0.0022s=2.2ms
在TE=0时为第一个同相位,后面每(周期/2)时间会分别处于反相位和同相位。
应注意,反相位图像并不是压脂。
同样,脱氧血红蛋白和氧合血红蛋白的化学位移为0.18ppm,则在进行磁敏感成像时可大略的算出其同、反相TE时间。
不同场强中化学位移像素的计算
每个像素的带宽=采集带宽/频率编码数。大部分机型在扫描界面有直接显示。
化学位移像素=化学位移频率/每个像素的带宽
如读出带宽为31.25kHz,频率编码数为320。
1.5T场强中为:220/(31.25/320)=2.25个像素
3.0T场强中为:440/(31.25/320)=4.5个像素
由公式可以看出,场强越高,化学位移像素更多,伪影更严重。
采用高带宽,则可有效减轻该类化学位移伪影。
周期性运动伪影间间隔像素的计算
间隔距离=(TR*N*NEX)/T 或 采集时间/T
TR :重复时间
N:相位编码数
NEX:激励次数/重复次数
T:目标伪影的运动周期
如:TR=400ms=0.4s,NEX=2,N=224,假如目标伪影的周期为1s。
间隔距离=(0.4*224*2)/1≈180个像素,所以这个图像中至少有1个伪影。
像素数*(像素的大小)则是伪影之间的距离。
可通过增大TR或N或NEX来将其伪影移除图像外。
该伪影可表现为明或暗,与采集回波时间相关。
体素的计算
体素=像素*层厚。
像素=FOV/编码数
如层厚为1.0mm,扫描FOV为300mm,矩阵为320*288。
体素为:(300/320)mm*(300/288)mm*1.0mm。
对比剂用量mmol与ml之间的计算
常规对比剂浓度:0.5M=0.5mol/L=0.5mmol/ml
高浓度对比浓度:1.0M=1.0mol/L=1.0mmol/ml
ml用量=mmol用量/浓度
如某种对比剂的用量为0.1mmol/kg,浓度为0.5M,则换算成ml用量为:
0.1mmol/kg÷0.5M=0.2ml/kg。
简单模型中DWI的ADC值计算
S=S0EXP(-bADC),两边取对数:
log(S/S0)=-b*ADC
S0:未施加扩散敏感梯度场的信号强度
S:施加扩散敏感梯度场后的信号强度
b:弥散敏感因子
ADC :表观扩散系数
由上公式可知如需计算出ADC值,则需要知道S0和S,这就是为什么我们在扫描DWI序列时,至少需要有不同b值的两组图像。
各组织在不同场强下T1、T2近似值
(查阅相关资料,其各资料给出的值稍有出入,仅供参考!)
版本一
3.0T | 1.5T | ||
组织 | T1(ms) | T1(ms) | T2(ms) |
液体 | >4000 | >4000 | 2000 |
血液 | 1932 | 1350 | 200 |
脂肪 | 290-320 | 240-250 | 60-80 |
脑白质 | 1084 | 780 | 90 |
脑灰质 | 1820 | 920 | 100 |
肌肉 | 1412 | 900-1000 | 50 |
肌腱 | 600 | 400 | 5 |
肝脏 | 812 | 490 | 40 |
肾脏 | 1194 | 650 | 60-70 |
版本二
1.5T | ||
组织 | T1(ms) | T2(ms) |
脑脊液 | 3000-4000 | 1200-2000 |
血液 | 1350 | 180 |
脂肪 | 220-250 | 90 |
脑白质 | 539 | 90-100 |
脑灰质 | 656 | 100-120 |
骨骼肌 | 870 | 40 |
肝脏 | 350-400 | 45-55 |
肾髓质 | 450-650 | 120-150 |
肾皮质 | 350-420 | 80-100 |
场强越大,平衡状态时顺磁场质子比逆磁场质子更多,激发后恢复到平衡态需要更长的时间,因此随场强的增高,组织的T1值会延长。
场强增加,虽然质子进动频率增加,散相速度加快,T2值会略缩短,但其缩短的程度微乎其微;
组织的T1值远比T2值要长的多,因此随着主磁场的增加,其T2值的缩短可忽略不计。
不管是FLAIR序列还是STIR序列,都是在基于T1弛豫的基础上衍生而来的,所以其TI值可粗略计算为:TI=0.69*T1值。
人体组织中常见的原子核的相对磁化率
磁性原子核 | 平均摩尔浓度 | 相对磁化率 |
1H | 99.0 | 1.0 |
19F | 0.0066 | 0.83 |
2H | 0.015 | 0.096 |
23Na | 0.078 | 0.093 |
14N | 1.6 | 0.083 |
31P | 0.35 | 0.066 |
17O | 0.031 | 0.029 |
13C | 0.1 | 0.016 |
39K | 0.078 | 0.093 |
表中相对磁化率为与氢原子磁化率的比率。
从上表中可看出1H的摩尔浓度最大,且1H磁化率最高;
1H是人体最多的原子核(>2/3)。
基于上面两点,这就是为什么MRI选择1H成像的原因。
可用于磁共振成像的原子核及其共振频率
原子核 | 旋磁比(MHz/T) |
1H | 42.6 |
31P | 17.2 |
13C | 10.7 |
19F | 40.1 |
23Na | 11.3 |
90°射频脉冲后纵向磁化矢量以T1为特征的恢复过程
Mz=M0(1-e-t/T1),M0 为初始值。
相对T1时间间隔 | 纵向磁化矢量恢复程度 |
0.5 | 39% |
1.0 | 63% |
1.5 | 78% |
2.0 | 87% |
3.0 | 95% |
4.0 | 98% |
5.0 | 99% |
90°射频脉冲后横向磁化矢量以T2为特征的衰减过程
Mxy= M0e-t/T2,M0 为初始值。
相对T2时间间隔 | 横向磁化矢量衰减程度(剩余) |
0 | 100% |
0.25 | 78% |
0.50 | 61% |
0.75 | 47% |
1 | 37% |
2.0 | 17% |
3.0 | 5% |
4.0 | 2% |
T1弛豫和T2弛豫同时进行。
在时间上,T2的衰减要比T1的恢复快的多。
人体常见部位血管最大血流流速
血管名称 | 流速 | 血管名称 | 流速 |
升主动脉 | 100-200 | 主动脉瓣狭窄 | 250-800 |
降主动脉 | 100-200 | 瓣膜关闭不全 | 200-400 |
腹主动脉 | 100-150 | 动脉狭窄处 | 100-500 |
胸主动脉 | 100-175 | 颈内动脉 | 80-120 |
颈总动脉 | 80-150 | 颈动脉狭窄前 | 5-500 |
大脑中动脉 | 60-140 | 基底动脉 | 40-50 |
股动脉 | 60-80 | 腘动脉 | 35-50 |
门静脉 | 5-10 | 腔静脉 | 5-40 |
单位:(cm/s)
常见血管MRI-PC成像流速编码值
头颈部 | 胸腹、四肢 | ||
血管名称 | 流速 | 血管名称 | 流速 |
大脑前动脉 | 52±12 | 主动脉弓 | 200 |
大脑中动脉 | 62±12 | 主动脉 | 150±50 |
大脑后动脉 | 42±10 | 肺动脉 | 100 |
颈内动脉 | 80±15 | 肺静脉 | 40 |
基底动脉 | 42±10 | 下腔静脉 | 60 |
椎动脉 | 36±9 | 腘动脉 | 80 |
脑脊液 | 15 | 髂动脉 | 120 |
颅内静脉 | 15±5 | 股动脉 | 100 |
胫后动脉 | 40 |
单位:(cm/s) ,仅供参考。
通常流速编码设置为目标血管最大流速的120%。
脑组织常见化学物质的MRS共振频率值
物质名称 | 简称 | 频率值 | 正常脑组织 能否检出 | 备注 |
脂质 | Lip | 0.9-1.33 | 否 | 坏死标志物 |
氨基酸 | AA | 0.97 | 否 | 细菌代谢产物 |
乳酸 | Lac | 1.33 | 否 | 无(缺)氧代谢标志物 |
丙氨酸 | Ala | 1.48 | 否 | 脑膜瘤标志物 |
谷氨酰复合体 | GlX | 2.1-2.5 | 是 | 神经递质,细胞损伤指标 |
N-乙酰天门冬氨酸 | NAA | 2.02 | 是 | 神经元细胞核完整性标志物 |
葡萄糖 | Glucose | 2.30 | 是 | 能量来源 |
(磷酸)肌酸 | (P)Cr | 3.03 | 是 | ADP-ATP能量代谢提供物 |
胆碱 | Cho | 3.22 | 是 | 磷酸胆碱标志物、细胞膜翻转指标 |
牛磺酸 | Taurine | 3.30 | 否 | 某些肿瘤标志物 |
肌醇 | MI | 3.56 | 是 | 神经胶质活化标注物 |
参考文献:
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