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人体组织信号的主要来源

时间:2022-04-15 理论教育 版权反馈
【摘要】:需要指出的是并非所有的氢质子都能产生MRI信号,常规MRI的信号主要来源于水分子中的氢质子,部分组织的信号也可来源于脂肪中的氢质子。常规MRI采集回波信号至少需要数毫秒,还没有来得及采集回波信号,蛋白质和结合水的信号已经全部衰减。因此对于不含脂肪的组织,其MRI信号的直接来源是自由水;结合水和蛋白质都不能直接产生信号,但结合水和蛋白质可以影响自由水的弛豫,也可通过磁化传递效应,最后也会影响组织的信号强度。

通过前面的学习我们已经知道,一般情况下用于人体MRI的是氢质子。需要指出的是并非所有的氢质子都能产生MRI信号,常规MRI的信号主要来源于水分子中的氢质子(简称水质子),部分组织的信号也可来源于脂肪中的氢质子(简称脂质子)。

人体组织中的水分子可以分为自由水和结合水。所谓结合水是指蛋白质大分子周围水化层中的水分子,这些水分子黏附于蛋白质大分子部分基团上,与蛋白质大分子不同程度地结合在一起,因此被称为结合水;结合水由于黏附于蛋白质大分子,其自由运动将受到限制。所谓自由水是指未与蛋白质结合在一起,活动充分自由的水分子。人体组织中的结合水和自由水可以互换,处于动态平衡状态。

由于化学位移效应(详见第5章第一节及第11章第一节),不同分子中的氢质子进动频率存在差别,蛋白质大分子中氢质子的进动频率大多偏离MRI的中心频率(自由水的进动频率),一般情况下不能被射频脉冲激发,因此不能产生信号。

由于自由运动受到限制,蛋白质和结合水的T2值都很短,一般<1ms。常规MRI采集回波信号至少需要数毫秒,还没有来得及采集回波信号,蛋白质和结合水的信号已经全部衰减。因此即便蛋白质和结合水中的氢质子被射频脉冲激发,也不能产生MRI信号。

因此对于不含脂肪的组织,其MRI信号的直接来源是自由水;结合水和蛋白质都不能直接产生信号,但结合水和蛋白质可以影响自由水的弛豫,也可通过磁化传递效应(详见第5章第四节),最后也会影响组织的信号强度。

(杨正汉)

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