The Physics of Clinical MR Taught Through Images pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Runge, Val M.

出品人:

页数:256

译者:

出版时间:2009-1

价格:$ 73.44

装帧:

isbn号码:9781604061611

丛书系列:

图书标签:

• 影像物理
• MRI
• 临床医学
• 医学影像
• 物理学
• 磁共振
• 影像学
• 诊断学
• 医学教育
• 图像学
• 核磁共振

磁共振影像的物理学原理：一览无余 磁共振成像（MRI）作为现代医学影像诊断的基石，以其无创、多序列成像和出色的软组织对比度，彻底改变了我们观察人体内部结构和功能的方式。然而，在这项强大技术的光鲜外表之下，隐藏着一套深刻而迷人的物理学原理。要真正理解MRI为何如此神奇，又为何能呈现出如此丰富的信息，离不开对这些底层物理学机制的深入探究。 本书并非一本枯燥的理论教科书，而是一次基于影像的视觉化探索。我们相信，通过精心挑选和剖析真实的磁共振图像，辅以清晰、直观的物理学概念阐释，能够构建起一座连接理论与实践的坚实桥梁。读者将不再是孤立地记忆公式和概念，而是能在每一幅图像中看到物理学原理的具象体现，从而获得对MRI更深刻、更具洞察力的理解。 核心物理学概念的影像化呈现： 本书将围绕MRI成像的核心物理学原理展开，并以图像为载体，层层递进地揭示其奥秘： 原子核的磁矩与布里渊磁化： 我们将从构成人体的基本单位——原子核——的磁性出发。原子核，尤其是质子（氢原子核），具有内禀的磁矩，使其如同微小的磁铁。在没有外部磁场的情况下，这些微小的磁偶极子方向是随机分布的。我们将通过动画和示意图，展示外部强磁场（B0）如何使这些原子核的磁矩发生定向排列，形成宏观的布里渊磁化，这是MRI信号的源头。书中将穿插不同组织的质子密度差异在静磁场中的表现，例如脂肪和水的弛豫特性差异如何影响磁化强度，并与实际图像中的信号强度进行关联。 射频脉冲的激发与横向磁化： MRI的关键在于如何“扰动”这种平衡的磁化状态，并从中提取信息。射频（RF）脉冲，其频率与原子核在静磁场中的拉莫尔频率（Larmor frequency）相匹配，正是实现这一目的的工具。我们将深入剖析RF脉冲如何将静磁场中的纵向磁化（Mz）能量转移，使其倾斜，进而产生横向磁化（Mxy）。本书将通过各种倾斜角度（例如90度脉冲和180度脉冲）的RF脉冲在时间维度上如何改变磁化矢量的轨迹，并展示这些脉冲序列对图像信号强度的直接影响。例如，我们将分析90度脉冲如何最大化产生横向磁化，而180度脉冲又如何用于反转纵向磁化，这些基础操作如何构成了后续信号采集的基础。 弛豫过程：T1弛豫与T2弛豫： RF脉冲将原子核激发到高能态后，原子核会自发地回到基态，并在这个过程中释放能量，形成可被探测的MRI信号。这个“能量释放”的过程就是弛豫（Relaxation），它分为两种主要的机制：T1弛豫（纵向弛豫）和T2弛豫（横向弛豫）。 T1弛豫描述的是横向磁化（Mxy）衰减至零，而纵向磁化（Mz）恢复到其在静磁场中的平衡值（M0）的过程。这个过程受到原子核周围分子运动和晶格（即周围环境）的相互作用影响。我们将通过对比不同组织（如脂肪、水、骨骼、肌肉）在一定时间后纵向磁化的恢复曲线，直观地展示T1弛豫时间的差异。书中将包含同一层面、同一序列下，由于T1弛豫时间不同而产生的信号强度差异，例如脂肪的高信号强度和水的高信号强度，以及它们在T1加权成像中的表现。 T2弛豫则描述的是横向磁化（Mxy）随时间衰减至零的过程。这个衰减速度受到原子核之间相互作用以及局部磁场不均匀性的影响。我们将通过展示不同组织在T2弛豫过程中横向磁化衰减的速度，来解释为何某些组织在T2加权成像中呈现高信号（如水肿、脑脊液）。本书将通过分析同一层面、同一序列下，不同组织在T2弛豫后产生的信号强度，来直观展示T2加权成像的原理，例如脑脊液的高信号和脂肪的相对低信号。 梯度磁场的作用：空间编码与选择性激发： 为了构建出具有空间分辨率的图像，MRI需要引入梯度磁场。梯度磁场是指磁场强度随空间位置而变化的磁场。我们将详细阐述如何通过施加沿x、y、z三个方向的梯度磁场，实现对原子核拉莫尔频率的空间编码。 选择性激发： 通过在特定梯度磁场作用下施加窄带RF脉冲，可以实现对特定层面的原子核进行选择性激发。本书将通过示意图展示，在特定梯度下，只有处于某个磁场强度范围内的原子核才能被RF脉冲激发，从而实现对感兴趣的成像层面的精确选择。 频率编码和相位编码： gradient磁场还负责将空间信息编码到接收到的MRI信号的频率和相位中。我们将深入剖析频率编码梯度如何使不同空间位置的原子核产生不同频率的信号，以及相位编码梯度如何使不同空间位置的原子核在接收信号时拥有不同的相位。这些编码信息最终通过傅里叶变换（Fourier Transform）转化为我们所见的二维或三维图像。书中将包含梯度磁场施加的时序图，以及其如何影响采集到的原始数据（k空间）的填充过程，并最终与生成的图像进行对应。 k空间与图像重建： k空间是MRI信号在频率域的表示，它包含了图像的空间频率信息。我们将详细解释RF脉冲和梯度磁场如何协作，在k空间中填充数据点。读者将看到，k空间的中心区域包含了图像的低空间频率信息（轮廓和整体结构），而边缘区域则包含了高空间频率信息（细节和边缘）。本书将展示不同填充k空间的序列是如何影响最终图像的对比度和细节的，例如如何通过快速填充k空间来缩短扫描时间。最终，通过二维傅里叶变换（2D FT），k空间中的数据被转换成我们熟悉的解剖图像。我们将通过对比同一原始数据经过傅里叶变换前后的k空间图和重建图像，来直观地展现这一关键过程。 影像驱动的学习方法： 本书的独特之处在于其影像驱动的教学模式。每一项物理学概念的阐述，都将伴随着大量的、具有代表性的MRI图像。这些图像并非随意选取，而是经过精心挑选，以最佳地说明所讨论的物理学原理。 实例分析： 我们将选取不同类型、不同解剖部位的MRI图像，例如脑部、脊柱、关节、腹部等，来展示不同组织在不同成像序列下的表现。读者将看到，为何在T1加权图像中，脂肪呈现高信号，而在T2加权图像中，脑脊液呈现高信号。我们将通过对比同一病灶在不同成像序列下的表现，来分析不同弛豫时间如何反映病理生理学变化。 序列比较： 本书将深入剖析各种常用MRI成像序列的物理学基础，如T1加权、T2加权、质子密度加权、FLAIR、T2加权、DWI、GRE等。读者将通过对比这些序列产生的图像，清晰地理解它们各自依赖于哪些物理学原理，以及它们各自的优缺点和临床应用。例如，我们将展示DWI（弥散加权成像）是如何利用梯度磁场和射频脉冲来敏感检测水分子在组织中的扩散运动，以及扩散受限如何反映缺血性卒中等病变。 伪影的成因与识别： 任何成像技术都可能产生伪影（Artifacts），即图像中并非实际解剖结构的信号。本书将通过展示典型的MRI伪影（如运动伪影、化学位移伪影、截断伪影等），并结合其背后的物理学原理，帮助读者理解伪影的产生机制，并学会如何在临床实践中识别和规避它们。例如，我们将分析化学位移伪影是如何由脂肪和水在磁场中具有不同Larmor频率引起的，并展示如何在某些序列中利用或最小化这种效应。 为何选择本书： 对于医学影像科医生、放射技师、影像物理学家、相关专业的医学生以及任何对MRI技术背后原理感兴趣的读者而言，本书将提供一条独特而高效的学习路径。 直观易懂： 告别抽象的数学推导，通过图像化的方式理解复杂的物理学原理。 临床导向： 将基础物理学原理与临床实际应用紧密结合，帮助读者更好地理解和解读MRI图像。 深入浅出： 从基础概念到高级序列，循序渐进，满足不同层次读者的需求。 实用价值： 提升对MRI图像的理解深度，有助于更准确地诊断疾病，优化成像方案。 本书旨在点燃读者对磁共振成像物理学原理的好奇心，通过“看图学物理”，让枯燥的理论焕发出生机。我们相信，掌握了这些核心物理学原理，将是你在磁共振成像领域取得更深入理解和卓越成就的关键。

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